基于鍋爐低位除氧方式優(yōu)化的研究

楊優(yōu)　張禮花　劉勇

鍋爐系統(tǒng)給水處理工藝過程中，除氧是一個非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，由于氧氣的氧化特性，當(dāng)溶解氧隨給水流動在整個運行系統(tǒng)時，會腐蝕所接觸到的管路和設(shè)備，對鍋爐的綜合影響非常大，不僅會降低鍋爐運行能效，亦會對設(shè)備運行的安全穩(wěn)定性產(chǎn)生不可逆的影響。本項目對現(xiàn)有鼓泡式除氧器低位運行方式，在前期運行過程中產(chǎn)生的供水泵損壞、供水水壓不穩(wěn)、熱力除氧需用蒸汽量過大等系列問題進(jìn)行了深入分析，并提出了以熱力除氧與化學(xué)除氧有機(jī)融合為核心的針對性解決方案，提高了鍋爐系統(tǒng)運行效率和運行穩(wěn)定性。

1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

國內(nèi)外的專家學(xué)者對除氧器的相關(guān)問題做了一定的研究，比如朱紀(jì)慶比較了現(xiàn)在電廠主要采用的幾種除氧器，給出了具體的選型方法，確保除氧器的安全運行;張兢對熱力除氧器的選擇和使用做了總結(jié)和詳盡的描述;張軍昌指出了大氣式熱力除氧器存在的問題，指出其給水流量變化引起除氧溫度變化，從而影響除氧的效果，并給出了改進(jìn)措施;張雷對某個廠的除氧器進(jìn)行了更換噴嘴和填料的改在，達(dá)到了較好的除氧效果。

2 我廠系統(tǒng)現(xiàn)狀

2.1 低位熱力除氧器基本架構(gòu)與運行原理

我廠在用的兩套除氧器采用蒸汽底部鼓泡方式加熱鍋爐用水，屬熱力除氧器的一種，下圖為其示意圖：

2.2 存在的問題

2.2.1 除氧器內(nèi)耗蒸汽量過大

由于除氧器沒有采用噴淋方式加熱，傳熱效果不好，為了能將水溫迅速提高到104℃以上，蒸汽量較大，造成放散管排氣量較大。

2.2.2 供水泵頻繁損毀

除氧器出廠成套配置增壓泵，以解決低位除氧器的汽蝕給水問題，

但是增壓泵的控制沒有與給水泵、鍋爐運行進(jìn)行聯(lián)鎖，造成運行中產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致供水泵損毀，影響鍋爐正常運行。

2.3 方案制定

2.3.2 原因分析

已知設(shè)備參數(shù)如下表所示：

根據(jù)公式：（相關(guān)參數(shù)查表可知）

若計算所得為正值，泵可在最大吸上高度為H m水頭下運行;若計算所得為負(fù)值，泵需要一最小 m水頭的進(jìn)口壓力。

給水泵計算最低給水壓力）：m

P（絕對壓力）：1.2bar

（凈吸入壓頭）：1.0m

H（吸入管路的阻力損失）：0.005m

H（汽化壓力）：12m

H（安全余量）：0.5m

=1.2×10.2-1.0-0.005-12-0.5= -2.665m（取絕對值）

給水泵的最小給水壓力為：1.5+0.3-1.0-0.3=2.5m（除氧器最低水位減去給水泵進(jìn)口中心位置高度）。

以上計算結(jié)果可以看出，給水泵的最小壓力小于給水泵計算最小壓力，2.5m<2.665m。有汽蝕現(xiàn)象產(chǎn)生。

2.3.3 方案確定

基于以上計算過程，要杜絕汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生，可以從兩個方向著手，一是更換功率更大的給水泵，增大NPSH值;二是降低除氧器水溫，減小值。通過采取二者結(jié)合的方式（即熱力除氧與化學(xué)除氧結(jié)合），既可解決汽蝕現(xiàn)象又可降低除氧器內(nèi)耗蒸汽。

3 研究內(nèi)容

3.1供水泵選型

安裝格蘭富YE3-180M2-22kw型供水泵，替換原供水泵。查性能曲線可知，NPSH為1.7m，H=1.2×10.2-1.7-0.005-12-0.5=-1.965M（取絕對值），因此，給水泵的最小壓力大于給水泵計算最小壓力（2.5m>1.965m），選型通過。

3.2除氧溫度及加藥比例實驗

3.2.1藥劑選擇

（1）無機(jī)除氧劑

在鍋爐水化學(xué)除氧中，亞硫酸鈉是應(yīng)用廣泛、使用便捷的除氧劑。亞硫酸鈉除氧的原理在于亞硫酸鈉加入水中之后，將與溶解于水中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成硫酸鈉。但該除氧方法也存在一定的缺陷，在實際的操作過程中，亞硫酸鈉的投藥量難以進(jìn)行精確控制，因此無法保證形成相對穩(wěn)定的除氧效果。

（2）有機(jī)除氧劑

有機(jī)除氧劑主要以肟類化合物為主，其中應(yīng)用最為廣泛的肟類除氧劑為二甲基酮肟，YG-108脫氧劑為其中一種，其具有較強(qiáng)的還原性，很容易和鍋爐給水中的氧反應(yīng)，從而降低給水的溶解氧含量。

具體原理如下：

二甲基酮肟與氧反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：

肟類化合物與鍋爐水中的氧氣反應(yīng)之后，主要的產(chǎn)物為氮氣、一氧化氮和水，相對于傳統(tǒng)的無機(jī)除氧劑而言，其反應(yīng)過程中不會生成固體物質(zhì)，同時生成物也不具有腐蝕性，因此在安全性上更高。

綜上，確定有機(jī)除氧劑YG-108脫氧劑為化學(xué)除氧藥劑。

3.2.2參數(shù)實驗

除氧器溫度控制在不同溫度，向鍋爐給水中加入脫氧劑直至鍋爐給水中溶解氧含量達(dá)到國標(biāo)要求，檢測鍋爐給水中溶解氧含量、并記錄脫氧劑加入量。實驗時間為24h。

實驗數(shù)據(jù)分析：

4 效益分析

除氧器溫度由104℃降低至95℃，其加熱耗用蒸汽量有了明顯降低，通過數(shù)據(jù)分析，除氧器蒸汽每天耗用量可減少7.37m3。除氧器用蒸汽占蒸汽總量由原來的13.77%降低為7.58%，降幅44.95%。