火力發電廠除氧器排汽系統的改造

霍宇龍

（南煤龍川發電有限責任公司，山西平定045203）

引言

高壓除氧器是大型火力發電機組回熱系統中重要輔機之一，它的作用是去除給水中的溶解氧和其它不凝結的氣體，以盡量避免設備的腐蝕和保證換熱效果。

當前大部分火力發電廠使用的鍋爐給水的除氧技術，都是所謂的物理除氧法，也被稱為熱力除氧法。其方法是用蒸汽直接與給水混和，將給水加熱至高壓除氧器運行壓力所對應的飽和溫度，水面上部的氣壓幾乎全是由水蒸氣產生的，從而使得其他氣體的分壓力大大減小接近于零，這樣就會使得溶解在水中的氧氣及其他惰性氣體從水中不斷逸出，從而達到除去給水中氧氣及其他不凝結氣體的目的。

相比于其他一些除氧技術，熱力除氧法既能夠把水里面的氧消除，還能夠把水里面其他的氣體進行消除，同時不會有雜質留在水中，所以受到了很多廠家的青睞。

想要取得很好的除氧效果，那么在運行的過程中一定要注意下面幾點：時刻注意除氧水的溫度，溫度一定要達到除氧器的額定壓力下的飽和溫度，這樣才能達到分離水中氣體的要求。被分離出來的氣體不能滯留，一定要進行適當的排放，這樣汽氣空間里面氧氣的分壓力就不會特別大，會使得水里面的氧氣跟汽氣間的氧氣間的分壓差變大，能夠提升氧氣的分離。正常運行時，將除氧器排氧門的開度加大，汽氣混合物的排出量也會隨之變多，同時除氧頭里面的流速會加快，可以進行更好地除氧，但他的弊端是會提高工質以及熱量的損失，因此，排氧門開度的控制也十分重要。

根據以往的經驗來看，就算在運行的過程中盡可能地使排氧門的開度達到合理的值，還是會造成很多工質以及熱量的損失。而且，在進行氣體的排放時，會造成很大的環境污染，這對企業周邊的環保極為不利。同時，通過有關部分的檢測發現，氣體在進行排放的時候發出的噪聲會達到125 dB（A），極度地影響周邊的環境。

乏汽回收裝置能夠解決上述問題，它不僅能夠克服掉噪聲污染問題，更重要的是它能夠將很多的能量進行回收；能夠把那些原本排放出去的低位熱能蒸汽進行回收，這樣既可以對環境進行保護，還能夠節約很大一部分的能源；可以實現煤、電等能源的節約，同時可以很好地對企業的熱平衡進行優化。

1 除氧器乏汽回收裝置型式的選擇

一般情況下，除氧器的乏汽回收工作都是通過配置一個換熱設備來完成的，當前市面上，乏汽換熱器的種類主要有以下幾種：

1.1 風冷式換熱器

這種換熱器的最大特點就是能夠與系統進行簡易的連接，在安裝的過程中，直接將其安裝在除氧器的排汽管即可，無需對系統進行再次改造。可是，它的缺點也很明顯，就是運行的過程中必須要有高功率的風機進行支持，這樣就造成能量消耗大，同時還要定期進行檢修處理，此外，這種換熱器的成本很高，還有一點就是在運行過程中會產生很大的噪聲，很難滿足環保要求。

1.2 表面式換熱器

這種換熱器的最大特點是具有很強的換熱能力，能夠最大程度地進行回收，并且還能夠完全對排出的氣體進行消除?？墒牵@種換熱器中的換熱管很容易受到氣體的腐蝕，通常情況下，使用壽命都不是很長。

此外，這種換熱器和熱力系統的連接結構十分復雜，與熱力系統相連的有換熱器的汽側、水側和疏水管路，同時在進行連接時還要保證不影響機組系統。一般情況下，這種換熱器的冷卻水來源主要以機組的凝結水為主，可是有一點要考慮的是，如果換熱器串接到凝結水系統里面的時候，出現了設備維護系統進行切換時，系統要設置一個旁路備用。

可以看出，如果使用這種換熱器，那么整個熱力系統的布局會變得復雜。特別是一些新建的機組，本來的現場布局就已經非常復雜，如果再加入這種換熱器，現場的布局就會更加繁瑣。

1.3 混合式換熱器

這類換熱器也被稱為噴射式的汽液混合冷卻器，它是通過混合換熱的原理實現的，主要的特點是氣換熱效率和吸收工質的效果要優于上面兩種換熱器。而且，噴射式汽液混合冷卻器的獨特結構使其換熱、吸收工質的效果又大大強于常規的混合式換熱器。噴射式汽液混合冷卻器與表面式換熱器一樣，能夠完全除掉除氧器排放出來的氣體，但是它有一個表面式換熱器不具有的特點，就是在與熱力系統進行連接時很簡易，能夠與系統直接進行相連，這樣就不需要對系統進行改造，并且占用的空間也不是很多。另外，它的成本不是很高，同時安裝的過程不是很復雜，日常運行的過程中很少出現故障。

正常情況下，對于除氧器的乏汽回收設備進行采購的時候，首要考慮的兩個問題是其換熱效果以及安裝難易程度，可是如果發電廠的位置位于城市中的話，那么不可避免地要考慮到環保的問題。所以，南煤龍川發電公司（全文簡稱“龍川公司”）通過對自身系統的考慮，綜合對比了性價比以及環保因素，決定選擇噴射式的汽液混合冷卻器。

2 原系統及設備的基本情況（見表1）

3 乏汽回收系統連接的方式

結合龍川公司機組熱力系統的具體布置情況，對除氧器的乏汽回收采用噴射式混合加熱器，以除氧器補水即化學除鹽水作為冷卻水源將除氧器排出的低壓乏汽抽吸到混合加熱器中，與凝結水混合換熱，乏汽全部凝結為凝結水送入疏水箱，實現工質的完全回收。改造后的系統見圖1。

4 乏汽回收裝置運行效果分析

乏汽冷卻器回收裝置投入使用后，通過化學表計及人工采樣化驗表明，除氧器的溶氧指標均在正常范圍之內，同時還可起到降低除氧器溶解氧的效果，大大提高了熱力系統的安全性。改造前除氧器排氧門都處在節流狀態，其實除氧器內混合氣體并不能全部及時地排出，出現排氣受阻而影響除氧效果。加裝回收裝置后，排氧門可全開，排氣不會受阻，并及時排至回收裝置，有利于提高除氧能力。由于安裝了余熱余汽回收裝置，進入裝置的除鹽水經疏水箱后水溫已得到提高，有利于高壓除氧器除氧，達到降低溶解氧的目的。

表1 主要技術參數

圖1 改造后的乏汽回收系統

5 綜合效益分析

5.1 環保方面的效益

配置了乏汽回收裝置之后，有效地避免了除氧器造成的巨大噪聲影響和氣體排放產生的污染，在機房的頂上出現冒“白龍”的現象也不再出現，不會再對周圍環境造成不好的影響。并且消耗掉的能源也明顯減少了，即能夠一定程度上減少燃燒能源生產的有毒氣體的排放，有著非?？捎^的環保效益。

5.2 經濟效益評估

由前述龍川公司除氧器技術參數計算設計排汽量（汽氣混合物）為505×0.005＝2.525 t/h乏汽回收量按2.5 t/h，機組年利用小時按6 000 h，標煤價格400元進行計算。

1）工質的回收量估算。將排放出去的氣體完全進行回收之后，平均一年能夠回收疏水2.5×6 000=15 000 t，按照龍川公司化學制水的成本15元/t計算，平均一年能夠節省15000×15=225000元的成本。

2）熱量的回收估算。高壓除氧器運行參數0.9 MPa/170℃飽和蒸汽焓值2 773 kJ/kg。平均1 t蒸汽的熱量是（2 773×1 000）÷4.2＝66萬kcal。每年回收的熱量折合標煤（2.5×6 000×66）÷7 000 000＝1 414.29 t。每年節省標煤折合人民幣1 414.29×400＝565 716元。

3）經濟效益合計。工質與熱量兩者的效益加在一塊，基本一年能夠為企業節省790 716元的成本。

6 結論

1）項目改造后，設備正常運行不到半年就可收回全部設備投資。并且就環保方面而言，發電廠配備了乏汽回收裝置之后，產生的社會效益也是不可小視的。

2）由于節能而減少了能源的消耗，也大大降低了排氣噪音，改善了工作環境，社會綜合經濟效益也極為可觀。

[1]李青，公維平.火力發電廠節能和指標管理技術[M].北京：中國電力出版社，2006.