RGGN- 400型除氧器改造總結

董華林，張德南，梅 屾，易昌國，邱時奮

(貴州赤天化桐梓化工有限公司，貴州桐梓 563200)

除氧器是氨醇裝置的主要設備之一，其作用為將除鹽水、蒸汽冷凝液進行除氧后向鍋爐等設備補水。貴州赤天化桐梓化工有限公司氨醇裝置共用1臺除氧器，供氨醇裝置8臺和硫回收裝置2臺廢熱鍋爐補水，供2套變換工段洗滌水及4臺泵機封密封水。該除氧器為噴霧填料式除氧器，設計運行壓力0.02 MPa，溫度104 ℃，進水溫度80～95 ℃，額定出力400 t/h，加熱蒸汽源為壓力0.5 MPa、溫度156 ℃的蒸汽。除氧器的除氧效果直接影響鍋爐、汽輪機的長周期安全運行，給水溶解氧也是鍋爐化學監督的主要指標之一。國家標準GB/T 12145—2008《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量》中要求[1]，對工作壓力在3.8～5.8 MPa之間的鍋爐給水，溶解氧質量濃度必須≤15 μg/L。

1 除氧給水的基本原理

除氧原理依據亨利定律、道爾頓定律和傳熱傳質定律。即用蒸汽加熱給水，提高水的溫度，使水面上蒸汽的分壓力逐步增高，溶解氣體的分壓力則逐漸降低，溶解于水中的氣體不斷逸出；當水被加熱至相應壓力下的沸騰溫度時，水面上全是水蒸氣，溶解氣體的分壓力為零，水不再具有溶解氣體的能力，亦即溶解于水中的氣體，包括氧氣均可被除去。除氧的效果，一方面取決于是否把給水加熱至相應壓力下的沸騰溫度，另一方面取決于溶解氣體的排除速度，這個速度與水和蒸汽的接觸表面積有很大的關系。采用噴霧加填料的方式，水通過噴嘴被強烈地播散成霧狀下落，與上升的蒸汽流相遇，霧化的效果大大增加，氣體的排除速度也更快，因此雖然水在除氧器中停留的時間很短，但除氧效果徹底。

RGGN- 400型噴霧填料式除氧器的優點是除氧效果好、檢修方便、負荷變化的范圍大。其原理是：進水通過噴嘴被強烈分散成霧狀噴出，加熱蒸汽從填料底部向上流動對噴嘴噴出的霧狀水珠進行第1次加熱,使80%～90%的溶解氧逸出。經第1次加熱的水流入填料層形成水膜，減小了水的表面張力。從填料層底部加入的加熱蒸汽對填料層上的水膜再次加熱，除去殘留在水中的氣體。分離出的氣體和少量蒸汽由塔頂的排氣管排出，水在除氧器中停留的時間很短，但除氧效果好，出水中氧質量濃度小于15 μg/L[1]。

2 鍋爐給水除氧的目的

脫鹽水和蒸汽冷凝液中含有氧氣和其他氣體，一方面，水中溶解的氧氣會對金屬材料造成腐蝕，二氧化碳會加快氧腐蝕。當給水中溶解有0.03 mg/L 的氧時，高溫下工作的給水管道在短期內會出現穿孔的點狀腐蝕，從而影響鍋爐系統運行的安全性，縮短其使用壽命[2]。另一方面，不凝結氣體附在傳熱面上，氧化物沉積形成的鹽垢會增大傳熱熱阻。熱力除氧器可除去鍋爐給水中的氧氣和其他不凝結氣體，防止熱力設備腐蝕和傳熱惡化。

3 存在的問題

(1) 氨醇車間除氧器投運后除氧效果不好，給水溶解氧不合格，遠遠高于指標所要求的≤15 μg/L的范圍，給鍋爐運行帶來安全隱患[3-4]。

(2) 除氧器剛開始投運時，除氧箱水溫經常達不到設計運行溫度，只有將蒸汽量加大才能勉強達到，但此時因加入的蒸汽過多，易造成水封被沖破。

(3) 除氧器投運一段時間后，給水進口管道經常發生水擊，造成給水入除氧器管口處振動劇烈，嚴重影響除氧器的安全運行。

(4) 正常運行中，除氧器水封會不定期地被沖破。水封沖破后，需要關小蒸汽閥，但水溫下降較快，因水封經常被沖破，會影響鍋爐給水的脫氧效果，從而危及鍋爐的安全運行。

(5) 當除氧器經改造穩定運行后，各項參數正常，但分析數據不穩定。具體結果見表1。

表1 除氧器正常運行時溶解氧參數 μg/L

(6) 為了回收分子篩再生加熱器和低溫甲醇洗甲醇水分離塔的蒸汽冷凝液、減少現場排放及減輕蒸汽冷凝液冷卻器的熱負荷，控制水汽車間對冷凝液處理時的溫度要求，以降低除氧器蒸汽的消耗，回收熱能。回收了8～10 t/h的蒸汽冷凝液，直接進入除氧器的填料上面。除氧器正常耗量為11 t/h，開始耗量有所減少，但運行一段時間后，在保證指標正常情況下，除氧器的蒸汽耗量反而增大，其結果見表2。

表2 蒸汽冷凝液回收后工藝參數

4 原因分析及解決措施

(1) 針對除氧器水溫達不到指標要求的情況進行了以下排查，對蒸汽閥門進行調試，行程無問題；對放空閥進行檢查，均為全開。對除氧器壓力測量排查時發現，壓力表安裝在二樓平臺上，而測點在除氧器上部，會造成測量值大于真實值。經遷移整改后不久，水封又被沖破，現場分析發現，蒸汽經測點壓力導壓管冷凝后流入到表頭，形成一段靜壓差，導致測量值的變化，故現將壓力表直接安裝在除氧器上部，水溫低及水封被沖破等問題得到解決。

(2) 除氧器給水管產生水擊。水擊是由氣液兩相產生時發生的，給水經甲醇變換裝置脫鹽水加熱器加熱后才進入除氧器，在開車初期未重視給水出口溫度，使得給水出口溫度達到對應壓力下的飽和溫度進而產生水擊。同時，由于給水的補水一部分是蒸汽冷凝液，而冷凝液的補量由熱電的1只調節閥控制，此調節閥偶爾故障全開，導致給水減少，經脫鹽水加熱后產生汽化發生水擊。針對以上原因，將出口溫度高報設定為83 ℃以提前報警，可提醒操作人員及時處理或向調度匯報補水量少。但當系統減負荷時，易發生水擊，外部原因排查沒有結果，利用一次停車機會打開除氧器上部人孔，發現噴頭掉了大半。其原因是當系統減負荷時，給水閥關閉，但蒸汽通過掉了噴頭的管口竄入給水管而引起水擊，即將所有噴頭點焊在分布器上以增加強度，水擊問題得到了徹底解決。

(3) 在各項參數均正常情況下水封被沖破，經計算，其靜壓差檢驗設計不存在問題；但其密封的脫鹽水為經加熱后的脫鹽水，造成密封水蒸發加快，致使密封水位下降較快，引起水封被沖破。現改為冷脫鹽水進行密封，且保持一定的上水量。

(4) 溶解氧分析數據突然不穩定。據了解，質控中心操作手法及標準溶液正常，經現場取樣發現，橡膠軟管接頭處因老化產生一裂縫，在取樣時由于管子密封受到裂縫影響，導致分析數據不穩定，即更換新的軟管后問題得到解決，并定期對其進行檢查。

(5) 蒸汽用量增大，但除氧器壓力未上升，分析認為是填料出現問題。利用停車機會打開人孔發現，頂層填料中間部分被回收的蒸汽冷凝液沖壞，因接管時是利用除氧器上部的1根手孔接管，其內部沒有擋板或分布器，導致回收的冷凝液直接沖刷填料。經更換受損填料并加裝防沖擋板后，蒸汽用量有所下降。

5 改造效果

改造后除氧器工藝參數見表3。

表3 改造后除氧器工藝參數

由表3可知：改造后，RGGN- 400型除氧器運行效果良好，溶解氧達到要求值。因回收了部分蒸汽冷凝液，相同工況下耗汽量也有所減少。通過對除氧器內件及相關附件的改造，解決了除氧器設計和制造不合理的問題，且改造費用低、時間短，運行效果良好。

參考文獻

[1] 姜海峰，郭玉華，樸金華.噴霧填料式除氧器運行中的問題及解決方法[J].橡塑技術與裝備，2000，26(4)：51- 52.

[2] 吳仁芳，徐忠鵬．電廠化學：第四版[M]．北京：中國電力出版社，2010．

[3] 馬宏波，崔文科，師少杰.甲醇系統中節能技術的應用[J].化肥工業，2010，37(1)：68- 70.

[4] 馮士忠.中壓鍋爐節能節水及廢水近零排放改造總結[J].化肥工業，2012，39(5)：29- 31.