低壓旋膜除氧器振動(dòng)原因分析

楊開宇

（重慶三峰卡萬(wàn)塔環(huán)境產(chǎn)業(yè)有限公司，重慶 400084）

1 引言

在我公司投運(yùn)垃圾焚燒發(fā)電廠的反饋中，提到了低（0.27MPa，130℃）旋膜除氧器的振動(dòng)現(xiàn)象。振動(dòng)對(duì)除氧器設(shè)備本體安全造成了較大威脅，啟動(dòng)初期的振動(dòng)也會(huì)影響機(jī)組的啟動(dòng)時(shí)間，避免振動(dòng)對(duì)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有重要意義。本文從除氧器結(jié)構(gòu)、除氧器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及運(yùn)行方式出發(fā)，淺析可能引起除氧器發(fā)生振動(dòng)的因素及改進(jìn)措施。

2 結(jié)構(gòu)及工作原理

旋膜除氧器屬于熱力除氧器，由除氧頭及水箱兩部分構(gòu)成。除氧頭內(nèi)從上至下主要有入口混水管、旋膜管、水膜裙室、篦組、填料組等功能模塊，除氧頭底部設(shè)有四根通汽管與水箱蒸汽導(dǎo)管連通。一級(jí)除氧過程主要在水膜裙室中完成，該部分相當(dāng)于霧化區(qū)，主要的除氧過程在此處完成。篦組及填料組作為二級(jí)除氧組件，進(jìn)一步提高除氧效果。加熱蒸汽分兩路接入除氧器，一路進(jìn)入除氧頭，一路接入水箱接口由蒸汽導(dǎo)管通過通汽管進(jìn)入除氧頭內(nèi)底部，由下至上與霧化后的水滴充分接觸，完成除氧過程。除氧后的水通過中心落水管進(jìn)入水箱。

3 振動(dòng)原因分析

3.1 啟停過程中的振動(dòng)

再沸騰管閥門開度不當(dāng)會(huì)引起除氧器振動(dòng)。啟動(dòng)時(shí)水箱內(nèi)多為冷水，若設(shè)置在底部的再沸騰管進(jìn)汽閥開度過小，加熱蒸汽進(jìn)入水箱后遇冷水在水面下迅速凝結(jié)，形成一定范圍的低壓力區(qū)，周圍水體迅速朝低壓區(qū)涌入，振蕩，引起振動(dòng)，此時(shí)應(yīng)調(diào)整進(jìn)汽閥開度至較大位置，加大加熱蒸汽流量，避免因凝結(jié)形成局部低壓區(qū)引發(fā)水箱水體振蕩。

啟動(dòng)過程中，若對(duì)除氧器汽水流量的控制不匹配，出現(xiàn)進(jìn)水量大，進(jìn)汽量小或者進(jìn)汽量大、進(jìn)汽量小的情況均會(huì)引起振動(dòng)。在水量較大，進(jìn)汽量不足時(shí)，除氧頭內(nèi)混合換熱的水膜裙室內(nèi)，也會(huì)出現(xiàn)加熱蒸汽迅速凝結(jié)，壓力降低造成的壓力波動(dòng)，引起振動(dòng)。若進(jìn)汽量較大，水量不足，則大量溫度較高的蒸汽會(huì)對(duì)除氧器結(jié)構(gòu)形成熱沖擊，引起振動(dòng)。因此，在啟動(dòng)過程中，應(yīng)控制好進(jìn)水、進(jìn)汽流量，緩慢，平穩(wěn)的加大除氧器負(fù)荷，避免水汽失衡，直至穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。此外，啟動(dòng)前除氧器或管道暖管不充分也是引起振動(dòng)的常見原因。

3.2 運(yùn)行過程中的振動(dòng)

通汽管道流通能力不足會(huì)引起蒸汽流動(dòng)受阻，產(chǎn)生塔頭壓力低，水箱壓力高的不平衡現(xiàn)象，降低除氧品質(zhì)，并引起振動(dòng)。通汽管管徑偏小時(shí)，在負(fù)荷較高，抽汽量較大時(shí)，通汽能力不足，會(huì)造成加熱蒸汽流動(dòng)受阻，產(chǎn)生振動(dòng)。針對(duì)此類現(xiàn)象，需增加除氧器水箱與除氧頭之間蒸汽流通通道的通流能力及均衡性。

凝結(jié)水溫度以較快速度大幅度降低會(huì)使除氧器過負(fù)荷，拉低除氧器內(nèi)壓力，引起振動(dòng)。在運(yùn)行過程中，若加熱器故障解列，則凝結(jié)水溫度相應(yīng)降低，凝結(jié)水溫在短時(shí)間內(nèi)較大幅度的降低會(huì)引起除氧器過負(fù)荷，加熱蒸汽迅速凝結(jié)，水箱上部壓力快速降低，此時(shí)水箱內(nèi)的高溫存水發(fā)生汽化，會(huì)引起振動(dòng)。同時(shí)，考慮到垃圾焚燒廠除氧系統(tǒng)采用多臺(tái)除氧器并列運(yùn)行，由于并列除氧器之間的溫度差和壓力差，汽化產(chǎn)生的大量蒸汽將沿汽平衡管流通、調(diào)整并列除氧器之間的動(dòng)態(tài)平衡，過量蒸汽如果超過了汽平衡管的通流能力或者流速過高，會(huì)引發(fā)汽水平衡管振動(dòng)。因此，并列除氧器的凝結(jié)水至除氧器管道宜采用母管制，并通過調(diào)整進(jìn)各除氧器凝結(jié)水支管上的閥門開度，盡量使凝結(jié)水均勻分配，減少不同除氧器之間因低壓加熱器解列造成的溫度差和壓力差。同時(shí)，加熱器解列過程應(yīng)盡量平緩，使凝結(jié)水溫度的下降速率不至于過大，避免過于迅速的壓力波動(dòng)，延長(zhǎng)解列時(shí)間還有利于打出給水箱內(nèi)的存水。此外，在加熱器解列時(shí)，可適當(dāng)開啟除氧器加熱蒸汽備用汽源，適當(dāng)加大加熱蒸汽流量，盡量維持除氧器壓力，減少壓力降低。

進(jìn)入除氧器的高溫疏水若溫度較高或遇到除氧器壓力降低的情況，也會(huì)因汽化引起除氧器壓力波動(dòng)。如垃圾焚燒廠配置有蒸汽空氣預(yù)熱器，其疏水溫度較高（約80℃-90℃）疏水量也較大，而且疏水中含有部分蒸汽，若直接進(jìn)入除氧器回收，在除氧器壓力降低的情況下，也會(huì)增加汽化引起振動(dòng)的可能，針對(duì)此問題，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中專門增加了針對(duì)蒸汽空氣預(yù)熱器的擴(kuò)容器，在擴(kuò)容降壓降溫后再進(jìn)入除氧器回收。

與凝結(jié)水溫度對(duì)并列除氧器運(yùn)行的影響類似，并列除氧器之間進(jìn)水、進(jìn)汽分配閥門的開度不同，會(huì)造成各除氧器之間的參數(shù)差異及不平衡狀態(tài)，這種不平衡狀態(tài)在朝平衡態(tài)自然調(diào)整的過程中，會(huì)引起振動(dòng)。因此，對(duì)并列除氧器汽、水的分配，應(yīng)盡量通過支管閥門的開度調(diào)整達(dá)到均勻分配。

除氧器補(bǔ)水管道關(guān)斷閥與除氧頭之間的管段長(zhǎng)度也會(huì)對(duì)補(bǔ)水管道振動(dòng)及引起的除氧器附加振動(dòng)造成影響。若該段管道較長(zhǎng)，則補(bǔ)水完畢后，因補(bǔ)水溫度較低（約30℃）該段管道也處于低溫狀態(tài)，除氧頭內(nèi)蒸汽進(jìn)入該段管道后迅速凝結(jié)，形成局部低壓區(qū)，其余壓力較高的蒸汽將迅速進(jìn)入該低壓區(qū)，形成沖擊振動(dòng)。因此，在管道布置設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量將除氧器補(bǔ)水管道關(guān)斷閥靠近除氧頭設(shè)置。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，除本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的因素外，其余因素均在不同程度上造成除氧器的壓力波動(dòng)，引發(fā)除氧器內(nèi)壓力、溫度不匹配，進(jìn)而引起振動(dòng)。因此，如何從系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度及運(yùn)行中避免除氧器內(nèi)的壓力波動(dòng)是防止除氧器振動(dòng)的關(guān)鍵，其核心是控制進(jìn)入除氧器的汽水平衡，即盡量使進(jìn)入除氧器的汽、水溫度、壓力、流量按除氧器設(shè)計(jì)平衡工況相匹配，以防止不平衡現(xiàn)象的發(fā)生。

[1]成海秦.茂名熱電廠#5機(jī)組旋膜式除氧器振動(dòng)的原因分析及解決方法[J].大眾科技， 2010 （08）：132-132.