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热力除氧器溶解氧超标分析及治理方案?

热力除氧器溶解氧超标分析及治理方案? 

 

     热力除氧器溶解氧超标分析及治理方案?小型不带汽轮发电机的供热机组,热力除氧器和锅炉给水系统容易出现溶解氧大幅度超标的问题,严重威胁到锅炉受热面的安全运行和设备使用寿命。通过对热力除氧器和给水系统溶解氧严重超标的排查分析,确定主要原因是由再循环水引起,将给水泵密封形式改成机械密封后,热力除氧器和给水系统含氧量大幅度下降。提出了不带汽轮机的纯供热机组,在给水泵选型时建议端盖密封采用机械密封。在设备运行出现问题时,应综合考虑单体设备的结构特点和整个系统的工艺流程。

1设备概况
    
上海漕泾热电有限责任公司应急供热工程为2台燃煤锅炉,锅炉额定蒸发量为130 t/h.额定压力为5.7MPa,不带汽轮发电机。应急供热工程共配备2台大气式热力除氧器,除氧给水系统为母管制,2台热力除氧器配置3台锅炉给水泵(FT270-140(5)220t/h), 锅炉给水泵的出水汇集到给水母管,由给水母管向2台锅炉供水。单台热力除氧器系统图如图1所示。2台燃煤锅炉投运以来,一直存在热力除氧器出口水溶氧量高的问题,例如:热力除氧器水箱出口水溶氧量在30~80pμL/L之间,而给水系统含氧量高达400~700pL/L,指标处于长期严重超标,威胁到锅炉受热面的安全运行和设备使用寿命。

2含氧量超标原因分析:
     1)热力除氧器运行方式对溶解氧的影响在日常运行时发现,热力除氧器及给水泵在不同运行方式下的溶解氧波动较大,例如:4号热力除氧器在7种工况下的运行数据汇总,如表1所标。
     由表1和图2可以看出:热力除氧器A泵运行比B泵运行溶解氧数值大;再循环门开启比关闭溶解氧数值大;在再循环门处监听流水声,A泵比B泵大;A泵+2台热力除氧器同时运行,流量基本相等,热力除氧器溶解氧数值为94.6:10.99,这种现象说明了给水泵再循环水对溶解氧影响的严重性。因为A泵的再循环水只能进入4号除氧器水箱,5号热力除氧器水箱没有再循环水可以进入。综合上述现象分析,给水泵再循环水对除氧器溶解氧的影响非常明显,而且在试验中即使将再循环门关闭,还能明显地听到泄漏声,说明再循环门没有完全关闭,为此对给水泵C进行了泄漏测试,试验结果数据如表2所示。

     在监听给水泵再循环门处的流水声时,发现流水声明显要比A泵和B泵小,说明溶解氧绝对值要明显比A泵和B泵低。当5号热力除氧器流量达到112.3t/h时,在再循环门关闭状态下,溶解氧为38.45μL/L.给水泵C对热力除氧器溶解氧的影响试验,也佐证了热力除氧器溶解氧超标的主要原因是由再循环水造成的。也就是说,当除氧系统是密闭无外部介质流入的情况下,其溶解氧含量是相同的。而现在溶解氧含量的数值大一个数量级,说明有外界溶解氧含量高的介质流入到系统内了,并通过再循环水进入到热力除氧器水箱,造成除氧器出水溶解氧含量超标。更致命的是进入锅炉是溶解氧含量约670μL/L的给水,而不是热力除氧器出水溶解氧含量60~90pμL/L的给水,这将给锅炉运行带来严重的水冷壁结垢、腐蚀等严重后果。

     2)给泵密封水的来源常规发电机组对给水泵密封水水源,采用本机组凝结水泵出口凝结水,进入给泵轴端的注水压力高于给水泵入口压力大约为0.10MPa.但是,应急燃煤锅炉是单纯地供热机组,没有凝结水系统,所以封水设计采用的是除盐水。试验中测得除盐水溶解氧含量为4600pL/L,远远高于凝结水的含氧量。
    
3)给泵轴端水密封的结构给水泵轴端密封采用螺旋密封加填料密封结构。在轴套外圆有双头螺旋槽,传动端轴套为左旋螺旋槽,自由端轴套为右旋螺旋槽。密封衬套内圈则加工有同心的矩形槽。当轴套旋转时产生一种将水送到泵内的作用,从而阻止泵内流体的外泄。轴套与螺旋衬套间隙保持在0.41~0.48mm之间,起节流降压作用,外加2道填料从而达到密封目的。密封水量设计约为5t/h,大部分密封水进入给泵内,一部分密封水沿螺旋槽齿顶间隙节流降压后流出泵外。

     4)含氧量过高的主要原因 给水泵采用螺旋密封,密封水源采用除盐水,每台给水泵将近有5t/h流量,溶解氧含量为4600pL/L的除盐水混入流进给水泵内,使给水泵出水溶解氧含量高达670μL/L进入锅炉,一小部分流量通过再循环进入热力除氧器水箱。这就是热力除氧器和锅炉给水溶解氧含量严重超标的根源。
热力除氧器改进对策:
     1)改进方案降低热力除氧器和给水系统含氧量的措施:改进给水泵密封水源,采用含氧量很低的凝结水作为密封水。由于纯供热机组无凝结水可用,故改进的对策主要是围绕给水泵轴端采用
何种密封形式。
     目前,给水泵的轴端密封主要为螺旋密封(迷宫密封) 浮动环密封、机械密封等几种。而螺旋密封和浮动环密封无法避免高压密封水进入泵体中,而机械密封的冷却水仅起到机械密封动环和静环的冷却及润滑,所需水源的压力和流量均较小,冷却水无法进入泵体中。所以,给水泵密封形式改造采用机械密封为适合。
     
     2)改进过程为了降低改造费用,不影响给水泵其他部件的使用,机械密封尺寸根据给水泵螺旋密封套的尺寸进行定加工。同时,将给水泵两侧水箱体重新开孔,增加机械密封冷却水进回水孔和运行观察孔。
     
     3)改进效果通过对给 水泵密封形式实施改造,热力除氧器和给水系统含氧量已经大幅度下降,目前在10 μL/L以下。表3为2010年2月1日至3日,在锅炉运行期间热力除氧器和给水泵A泵运行,系统含氧量统计数据。