对锅炉现有旋膜式除氧器（也叫热力除氧器）的节能改造

对锅炉现有旋膜式除氧器（也叫热力除氧器）的节能改造

针对目前锅炉房使用大气式旋膜式除氧器（也叫热力除氧器）普遍存在的高能耗问题，介绍一种因地制宜对现有除氧器进行节能改造的实例，在确保除氧效果的疏提下，可度降低耗能损耗。

1普通旋膜式除氧器（也叫热力除氧器）能耗高的原因分析

电站锅炉次将热力除氧技术应用于锅炉给水至今,已有近百年的历史。目前旋膜式除氧器（也叫热力除氧器）仍是电站锅炉及蒸发量N6t/h蒸汽锅炉的选除氧技术，这主要是因为它相对于解吸除氧、亚硫酸钠除氧及铁粒除氧来说,具有溶解氧残余量低、除氧效果稳定的优势，所以热力除氧技术被认为是目前成熟有效的除氧手段。其工作原理是根据亨利定律,任何气体在水中的溶解度与该气体在气水分界面上的分压力成正比。因此,水中溶解氧的含量只与气水界面上大气中的氣分压有关。氧的分压越大，水中溶解氧的浓度越大;当氧的分压等于零时，水中溶解氧也趋于零。只要把水加热到沸腾状态，水的饱和蒸汽压力等于气水界面上的大气压力，此时氧的分压等于零,溶解于水中的氧将逸出到空间,被从水中完全除去。旋膜式除氧器（也叫热力除氧器）就是应用这一原理除氧的。热力除氧不仅能除去水中的溶解氧，而且还能除去水中的二氧化碳和一部分碱度。

但在实际应用中，因多数工业锅炉热负荷变动频繁,以及管理操作水平低等诸多原因，除氧水温常达不到（只有在这一温度下，给水才能充分沸腾，使水中溶解氧逸出，终含量wO.lmg/L）,除氧效果常不理想。同时旋膜式除氧器（也叫热力除氧器）还存在着能耗高的致命弱点，一台普通的大气式旋膜式除氧器（也叫热力除氧器），其实际耗汽量有可能达到锅炉总产汽量的20%，不仅消耗了大量的宝贵蒸汽,还会造成供汽高峰时汽源紧张的局面。仅以钢某单位一座锅炉房为例，内有两台SHL20—2.5/400—All型蒸汽锅炉，由一台较典型的淋水盘型大气式旋膜式除氧器（也叫热力除氧器）供给两台锅炉除氧水；该除氧器设计制水量为60t/ho依据GB157I6,上述型号锅炉给水中溶解氧含量须w0.05mg/L;为此，给水在进入锅炉省煤器前必须加热至>104Y，所需热量按下式计算Q=Cm（如4|）⑴式中Q将给水由常温加热至104Y所需的热量,kj/h;C—给水的比热,C=4.18kJ/（kg一除氧器实际制水量，m=50t/h;b—除氧器出水温度，t2=lOTT.;血一除氧器进水温度，=20也经计算得Q=17.56xl^kj/h;普通淋水盘型大气式旋膜式除氧器（也叫热力除氧器）换热故率=87俗，即除氧器工作时实际需要热量Q'=QW=20.18x106kJ/h;饱和蒸汽平均载热量为2.508xl06kJ/t;则本例中的旋膜式除氧器（也叫热力除氧器）耗用蒸汽量。=8.05t/h。虽然从理论上讲,给水在除氧器中被加热至104T,可免去将常温水直接加入锅炉省煤器后再升温至104无所耗费的燃料热量，但由于普通层燃锅炉热效率高仅为7=75%，所以旋膜式除氧器（也叫热力除氧器）实耗蒸汽量。（1）=2.01Vh;此锅炉房旋膜式除氧器（也叫热力除氧器）月平均工作时间为655h,则除氧器每月净耗蒸汽为1316t。

上述计算仅为理论计算，在实际运作中，由于旋膜式除氧器（也叫热力除氧器）的加热蒸汽量必须恒定适当，才能使得除氧水箱中的水始终处于沸腾状态;若汽量不足将使除氧水温降低，除氧效果变差。为确保除氧器出水溶解氧含量不超标，实际用汽量经常超出理论计算值许多,所以除氧器工作时，从除氧塔顶部排汽口大量排出饱和蒸汽，造成严重的蒸汽损失。根据除氧器用蒸汽管道上安装的涡街式蒸汽流量计累积数字显示，其实际耗汽量达到了理论计算值的1.3倍！

2旋膜式除氧器具体改造措施

鉴于该锅炉房旋膜式除氧器（也叫热力除氧器）不仅耗费大量的宝贵热能，在冬季用汽高峰期还常常造成蒸汽供应紧张的严峻事实，上级主管部门决定引进先进技术即改进型真空除氧技术来缓解矛盾。

所谓改进型真空除氧技术，是指在基本保持现有旋膜式除氧器（也叫热力除氧器）的格局下，进行适当的改动，简言之,真空除氧器是在负压下实现的热力除氧，其构造与大气式旋膜式除氧器（也叫热力除氧器）基本相似。

目前国内已有的真空除氧器是依靠喷射器来维持除氧器内一定的真空度即负压状态，该喷射器以蒸汽为动力，作功后的蒸汽进入汽水热交换器加热待除氧的水，而水中的溶解氧和其它气体被喷射器抽吸出除氧器，水的加热过程是在除氧器外部完成的，见图1。

1一蒸汽喷射器;2—真空除氧器;3绐水渠
图1喷射式真空除氧器

真空除氧器是应用射吸原理来维持器内真空度，尽管该除個器已问世多年，但时至今日仍没有得到推广，很少有锅炉房采用它。究其原因，主要还是射吸效果不恒定，很难在除氧器内维持一个较为稳定的真空度，达不到预期的除氧效果。

根据某热电厂锅炉房的先进经验，该锅炉房采取了有别于传统真空除氧器的作法;具体改造形式如图2所示。

1—TO柱塞式真空呆;2—除氧器;3—汽水换热器;

4—除氧案;5一陶炉给水泵

图2大气式旋膜式除氧器（也叫热力除氧器）装置改造图

由于除氧器在工作状态下基本为一密闭容器,可增设一台真空泵从除氧器顶部直接抽真空，使除氧水箱液面维持稳定的真空度，即可确保在其出水溶解氧含量^O.OSmg/L的情况下，大幅度降低水温。可列出除氧水温与除氧器水箱液面的压力对应关系，如表1。

表1除氧水温与除氧器水箱液面压力关系

液面压力（表压"MPa。,0150・0.030.050.OT除氧水温/弋 10400 70 5037根据表I,当除氧水箱内液面压力保持在0.05MPa时,只需将箱内水加热至50Y就可使水处在沸腾状态，可将溶于水中的Q'CQ等气体完全排出。

如图2所示，使用一台W3型柱塞式真空泵，泵的吸入口联接除氧塔顶部的原排气口，真空泵运行时，可使除氧水箱内液面真空度即负压始终保持在0.06MPao根据表1,只需将给水温度预热到再将其加入除氧器内即可完全确保进入除氧水箱的水处于沸腾状态,并使水中的溶解氧充分析出。

水温控制方式如图3所示。

I一压力表,2—闸门;3—除汚器;4—ZWT型自力式温度调节耕；5导压管;6—沮包;7—爐交换器；8盘管

图3热交换器出水温度控制示意图

在换热器蒸汽管路上安装一台冲型自力式温度调节器，其温度传感器插入换热器水内,根据事先设定好的水温，对蒸汽量进行调节，自力式温度调.节器将换热器出水温度控制在设定温度土OSP的范围内，并实行连续调节。

除氧器内负压值要求保持在0.06MPa;真空度传感器采用测量精确度很高的DBC114型差压变送器，可直接将除氧器内真空度转变成电流信号进行反馈。除氧器真空度控制系统由差压变送器、可编程控制器、变频调速器、W3真空泵、中央工控机（为锅炉房原有）等组成。当变频调速器带动真空泵启动后，差压变送器向可编程控制器（PLC）反馈除氧器内的实际真空度ff.PLC将除氧器内的实际真空度〃与真空度设定值7/进行比较后，再按照模糊控制规律同变频调速器提供控制信号，改变W3柱塞式真空泵7.5kW电机的运行频率和电压,改变电机转速。这样,就构成以设定真空度为基准的除氧器真空度控制闭环系统框图，如图4

图4变频调节除氧器内真空度原理框图

控制系统由PLC控制的变频器直接带动W3真空泵组成，具有手动和自动变频两种工作方式。变频调速真空度控制方式克服了W3真空泵的7.5kW电机频繁启动的问题，大大提高了真空度调节精度。变频调速器具有过压、过流、断相、过热保护和故障显示等功能。除氧器真空度设定值可在土0.00t)5MPa的小范围内连续设定。

用于锅炉蒸汽压力、流量、汽包水位、炉膛温度、给煤量、尾部烟气含氧量、送引风量、炉膛负压等全Do—除氧器水箱壳体外径,=1800mm;E—壳体材料弾性模量，壳体材质为16MnR,则E=2.06x10sMPa(壳体壁温—除氧器水箱长,Z=7300mm;8,—壳体有效厚度,8*=12mm。经计算［p］=0.131MPa,可见，即使W3真空泵将除氧器内抽成完全真空状态，即0.103MPa,也小于壳体许用外压,决不会出现壳体大面积失稳,可放心使用。改造后，实际除氧水温由104勾降至50无，每班软化工仍定时从水管取样。取水样按两瓶法检验水中溶解氧量，经过处理后的锅炉给水中溶解氧含量始终保持在0.015—0.020mg/L范围，符合GB157696标准的要求。由于真空除氧器是在低于大气压下进行除氧的，要想使其保持有效的运行，整个系统必须十分严密，包括阀门、管道及泵等，所有管道的联接全部采用焊接,不能用丝扣或法兰。部运行参数的监督与管理。

3旋膜式除氧器改造后经济效益分析

保持除氧塔内原淋水盘式结构不变；已被加温的水从除氧塔上部进水管进入除氧塔后,经过各级淋水盘变成细小水珠流下的过程中，水与负压空间接触的面积迅速增大，水中溶解氧很容易从水中逸出，被W3真空泵抽走。由于使用W3真空泵后，旋膜式除氧器（也叫热力除氧器）内部将达到0.06MPa的较高负压状态，成为负压容器，为防止除氧器壳体失稳,我们对壳体进行了强度校核;根据文献中式4一2计算壳体许用外压［p］,如下式「说=盘是 由于除氧水温比过去下降了54P,根据式,仍按其换热效率为87%计算,则整个除氧系统实际用热量为10.45xItfkj/h,折合蒸汽用量为4.17t/h；锅炉热效率V仍为75%,则改造后除氧系统实际耗用蒸汽量为4.17x(1t;)=1•Uh,比改造前减少T0.97t;每月仍按655个运行台时计算，则每月可节省饱和蒸汽635t;按钢总公司饱和蒸汽内部价格66元/t计算,每月节省饱和蒸汽费用41933元;根据W3真空泵所安装电度表显示，该真空泵月平均耗电3438kWh；按平均电价0.43元/kWh计算，月耗电1478.7元;进行除氧器改造后，每月实际降低钢式中；除氧器壳体许用外压,MPa;炉房运行成本40454.3元，每年平均降低运行成本财务分析方法在火电厂技改中的应用典型的真空除氧器由于采用蒸汽喷射形式，必须当喷射的蒸汽压力非常稳定时才能确保除氧器内的真空度恒定，但这一点却很难做到,因此尽管其相对于普通旋膜式除氧器（也叫热力除氧器）具有明显的节能功效，但由于除氧效果不好，始终没有得到普及推广。

所介绍的方法，保留了原真空除氧器能耗低的优点,克服了其内部真空度不稳定的缺点，可在大幅度降低除氧器运行成本的情况下，确保有一个良好、稳定的除氧效果,具有很大的市场推广应用潜力。

在目前日趋激烈的市场竞争中,尽一切可能降低生产运行成本，使产品具有市场竞争力，是每一位企业负责人和各级管理者的应尽职责。目前相当一部分国企在其内部运营机制上，还在沿袭以往计划经济体制时的粗放式管理经营模式，所以在这些企业内部，节能降耗的潜力无疑是巨大的。本文所介绍的大气式旋膜式除氧器（也叫热力除氧器）节能改造，属较典型的国企降低生产运行成本范例。