旋膜式除氧器与回水共用除氧水箱方法分析

旋膜式除氧器与回水共用除氧水箱方法分析

旋膜式除氧器与回水共用除氧水箱方法分析。阐述了动力单位回水及回水热能应用的现实意义，指出了回水热能应用的价值，并针对回水不能连续供应的实际情况，结合旋膜式除氧器及除氧水箱的工作原理提出了适宜的改造对策，经实践证明其运行稳定、安全、有效，降耗明显。
近几年随着企业节能降耗工作越来越细化以及现代高性能材料的推广使用，使过去不能充分应用的回水热能越来越被企业重视。由于大多数企业锅炉随生产任务调整运行，导致生产回水不能连续均匀产生，如按一般方法应用，在实际工作中易造成设备水击事故，引起设备损坏，鉴于这种情况，我们对设备进行了适度优化，使回水热能得到了大应用，杜绝了由上述原因造成的事故。
1回水及回水热能应用的现实意义
1.1回水及应用回水的常规意义
当锅炉生产蒸汽的热能被利用后，其凝结水仍可回收循环使用，这部分水称为生产回水简称回水。回水水量大，水质纯净(近似于纯水),有效应用回水，提高给水中回水所占比例，不仅可以改善水质(回水近似于纯水，对锅炉给水有很好的稀释作用),而且可以延长离子交换器的运行周期，降低成本。回水利用率与软化水硬度控制关系如表1所示。
表1回水利用率与软化水控制硬度关系表
回水利用率/%9080706050400
软化水硬度控制/(mmol·L)0.30.150.10.070.060.050.03
从表1可以看出，随着回水应用量的升高，离子交换器出水硬度也相应提高，这样就有效延长了交换器的运行周期，降低了盐耗。
1.2回水热能应用的现实意义
近几年，随着反渗透技术的推广使用，对于低压锅炉来说，回水对给水硬度的稀释意义正在逐步降低，但冷凝水热量的应用却随着保温技术的提高被极大重视。理论上1t水温度每升高1℃需耗热能4182kJ,也就是20910kJ的烟煤要耗掉0.2t,由此对于中小型动力供应单位，为节能降耗，对回水热能的利用更是关注有加。
过去由于受客观环境影响(主要是冷凝水的运送管道防腐问题不能很好解决),使回水污染严重，以致大量的高温凝结水不能充分应用，造成极大浪费。近年来，随着管道防腐技术的不断提高，保温材料的不断更新，以及这些材料价格的不断降低，使中小企业对回水利用的积极性大大提高。
1.3回水应用的一般流程及其在现实应用中的不足
旋膜式除氧器是应用享利定律，把要除氧的水加热到除氧器工作压力相应的沸腾温度，使溶解于水中的氧和其他气体解析出来。在此过程中，如给水温度变低时，除氧器内固有的平衡被破坏，蒸汽热量被水迅速吸收，使少量蒸汽冷凝成水，体积突然缩小，造成局部真空，因而引起周围介质高速冲击，发生巨大音响和震动，即产生水击现象。
目前，在配备旋膜式除氧器的单位，一般要求回水直接进入软水箱，再由水泵输入除氧头，经除氧水箱通过水泵注人锅炉，该方法就热能应用而言，就是用回水对软化水进行升温以降低除氧器蒸汽消耗，但对于大部分动力单位而言，由于受生产任务所限，回水不能连续均匀地注入软水箱，在锅炉迅速升压，回水箱水位不高的情况下，易造成软水箱水温温差太大，这种水注入旋膜式除氧器时，易造成水击现象，引起设备损坏。同时这种现象还会使软水箱输出水泵出现不上水事故，原因也是由于温差大使叶轮区出现局部真空。
图1一般回水应用流程示意图
2旋膜式除氧器工作原理及除氧器水箱的作用
2.1旋膜式除氧器结构与工艺流程
旋膜式除氧器的结构从整体上来看，可分为除氧头和水箱两部分，当设备投入运行时，含氧水先进入除氧头内，在内上部应用特殊装置使水分离成小水珠或形成水膜，在内中部用蒸汽对小水珠或水膜进行加热，使氧和其他气体从水中溢出，从上部排气装置排出，在内下部水珠或水膜汇聚成水流落入旋膜式除氧器水箱，除氧水从除氧水箱底部输出进入锅炉。
2.2旋膜式除氧器工作原理
同温同压下，任何气体在水中的溶解度与该气体在气水界面上的分压力成正比，这就是亨利定律，表达式为P=Hx,式中常数H随温度升高增大，换句话说就是，压力一定时，温度升高气体溶解度就降低；气水分界面气压表达式为P=P+Pm+P水燕气+……。旋膜式除氧器就是在与大气相通情况下，通入热蒸汽将水加热到沸点，使水面上水蒸气的压力和外界压力相等，根据气水界面分压力表达式，此时其他气体的分压应为零，根据亨利定律表达式它们的溶解度就为零，这样就达到除氧的目的。实际操作时由于气水分离不能非常完全，沸点温度保持时间不好把控，所以需对水箱继续加热，以保证出水含氧量达标。
除氧水箱的作用先是贮存一定量的除氧水，保证锅炉的用水需要，一般大容量为锅炉90min的给水量。其次，该设备还有深度除氧的作用，除氧水经除氧头落入水箱后，由于水由水珠或水膜恢复成流体，形状发生改变，促使没有来得及扩散的溶解氧继续逸出，以达到深度除氧的目的。一般为达到除氧效果，水箱还需继续加热。
我们以前的经济运行方法是把除氧头出口温度控制在90℃,水箱温度能达到75℃左右，通过蒸汽继续给水箱水加热达到80℃,出水表显氧含量小于0.15mg/L。
图2有加热装置的除氧水箱结构示意图
把旋膜式除氧器出口温度设置低于沸点是为了经济运行需要，此温度与达到沸点时表显氧含量变化不大，但输入蒸汽消耗明显降低。把水箱温度控制在80℃,是因为在80℃以下，温度升高氧扩散速度增加起主要作用，腐蚀速度加快；在80℃以上时氧的溶解速度下降迅速，它对腐蚀速度的影响超过氧扩散速度增快所产生的作用，故腐蚀速度下降。
3旋膜式除氧器优化措施及效果
3.1旋膜式除氧器优化措施
结合上述各种因素，为了更好地安全生产，我们把回水管接入除氧器替代蒸汽二次加热装置，并在管上加装喷嘴，这种改造可以使加压回水进入水箱时，加快对流，使除氧水与回水能快速充分混合，迅速升温；同时这种改造能起到加快气泡穿过水层的搅拌作用，也能使残余气体的解析加快。
在实际操作时，我们把除氧头出水温度控制在94℃,该温度略低于当地沸点97℃(设备说明要求90℃~105℃),当无回水时，除氧水箱水温控制在80℃,表显氧的质量浓度小于0.18mg/L,该水进入省煤器后表显小于0.1mg/L达标，当有回水时(我们的回水利用率≥60%,温度≥90℃)应用我们的改造，使水箱内温度快速升高，能达到85℃以上，表显氧含量达标。
改造后流程如图3所示。
3.2旋膜式除氧器优化后达到的效果
应用此方法先有效消除了回水不连续供应造成的除氧头水击和输水泵不上水事故；其次，采用此方法除氧水在总蒸汽消耗相同的情况下，每1t升温5℃以上；同时这样的温控还有利于给水进入省煤器后继续吸收烟气余热，且把省煤器氧腐蚀降到极限。
3.3旋膜式除氧器注意事项
应用此种方法在实际操作时，要根据回水利用率的大小，对除氧水箱水位进行设置，一般要把水箱水位调节设置为50%,这样既不会影响旋膜式除氧器的除氧效果，也不会因回水的加入发生溢水事件。改造后除氧水箱结构如图4所示。
上述改造主要是针对回水不能连续供应的实际情况。利用本文提到的方法，杜绝了由于温度变化大导致旋膜式除氧器内水击现象及软水箱输出水泵不上水现象，消除了回水不能连续供给对设备的损害，快速有效地应用了回水的热能；通过改造，同样条件下我们平均能使每1t给水温度升高5℃以上，节约了大量燃料。总之该方法实用性及可操作性强，安全有效，节能明显。