干熄焦喷雾热力除氧器的应用实践 

       介绍了干熄焦热力除氧器在实际应用中发现的问题及其解决方法,并指出了在实际生产过程中应注意的事项。
      锅炉的给水有严格的要求,先需经软化或除盐处理,使锅炉受热面内部不结水垢。但是,经过软化或除盐处理的水中总是要溶入一些非凝结气体,由于这些气体不凝结,会附着在热交换器的管子表面上而形成一个气体膜层,影响传热。更为严重的是其中的一些活性气体,如氧气及二氧化碳,在高温时可直接与金属发生化学反应,使热力设备和管道的金属表面发生腐蚀。其中氧气对金属的腐蚀强,氧气是一种主要的去极化剂,由氧气引起的金属腐蚀经常是局部溃疡性腐蚀,严重时可造成金属壁穿孔,不仅大大缩短锅炉设备的寿命,而且影响锅炉及热力系统的安全性,为了确保锅炉安全经济运行,进入锅炉内的给水必须除去其中的溶解氧。承担这一主要任务的就是除氧器,它是电厂热力系统中的主要辅助设备之一。目前给水除氧采用广的是热力除氧。热力除氧器不但能除掉氧气,而且能除去水中溶解的其他气体。
2、热力除氧器的工作原理及基本要求
      热力除氧器就是用蒸汽来加热给水,提高水的温度,使水面蒸汽分压力逐渐增加,而溶解于水的气体分压力不断降低,随着水面上气体分压力不断降低,溶解于水中的气体自然就会从水中逸出。当水被加热至沸腾时水面上各种气体分压力为零,从而把水中氧气基本除去。
      由于除氧器是混合式加热器,出口处均布置有给水泵,热力除氧器的运行就不可避免地和给水泵可靠运行有关,从而使热力除氧器的热力系统与一般表面式加热器系统有着不同的特点和要求。对除氧器热力系统的基本要求是,保证在所有运行工况下,有稳定的除氧效果,给水泵不汽蚀以及要具有较高的热经济性。
3、干熄焦热力除氧器的结构和工作过程
      某公司一台70t/h干熄焦锅炉相配套的热力除氧器是85t/h热力喷雾填料卧式结构的热力除氧器,热力除氧器结构简图如图1:给水进入除氧头上部的进水装置后通过55只喷头成雾状下落,依次流经淋水盘、无规则堆放的填料层、多孔板,后到达除氧水箱。水在下落过程中与从进汽装置进入的上升的蒸汽相遇,被充分加热至相应工作压力下的饱和温度,使水中溶解的氧气自然逸出,通过除氧头上部的排气口(也称排氧门)排出。
4、热力除氧器问题及改进
      该公司这台干熄焦热力除氧器2004年初建成投产,在调试和投产初期,曾出现过除氧器排气口不排汽,溢流口排汽;除氧给水含氧量超标;给水泵汽蚀;热力除氧器振动;热力除氧器排气带水等问题。这些问题不仅降低了系统热经济性,严重时还威胁干熄焦锅炉和热力除氧器的安全运行。后经过我们反复调试和改造,终这台热力除氧器做到了安全可靠运行,除氧合格率大于99%。为防止今后在工程建设和日常生产中出现类似的问题,现对这台除氧器曾经出现过的问题,及我们的应用实践进行分析总结,以供借鉴和参考。
4.1热力除氧器排气口不排汽,溢流口排汽,除氧给水含氧量超标
      这台热力除氧器在调试初期,我们发现热力除氧器排气口没有蒸汽排出,大量蒸汽从溢流口排出,给水含氧量严重超标。这说明蒸汽进入热力除氧器后发生了短路,没有按照正常的路径上升到除氧头顶部的排气口排出,而是直接从溢流口排出。引起蒸汽短路的原因有两个:
      一,除氧头工作层的阻力太大,超过了溢流管水封的阻力;
      二,进汽压力过大,致使蒸汽进入热力除氧器后在除氧头阻力很大的情况下,蒸汽流将溢流口水封管内的水吹出,溢流口无水封而使蒸汽短路,大量蒸汽直接从溢流口排出。针对这种情况,我们采取的措施是:
      (1)将进汽装置由A型结构改为B型结构(见图2),即将圆弧底环形通道改为圆筒形通道,将中间的锅底取消,进汽管由原来的垂直进入环形通道改为沿切向进入圆筒形通道,经过改造后,蒸汽进入进汽装置后直接旋转上升,减少了蒸汽向上升的阻力。
      (2)将多孔板小孔直径由原来的!16改为!8,间距由32mm改为14mm,使通流面积增加到原来的1.31倍,减少阻力且使汽水介质分布更均匀;
      (3)将填料层全部掏出,清除系统调试时带进的泥污,清洗干净后重新按设计要求装填;
      (4)调小蒸汽压力,调大排汽门开度,降低除氧器负荷,调整热力除氧器水位至正常值。经过这些改造和调整后,这台除氧器不再从溢流口冒汽,给水中的溶解氧也降到了控制指标以内。
4.2给水泵汽蚀
      与这台热力除氧器出水管相连的是两台给水泵,正常运行时给水泵一用一备。2004年5月,正常运行的1#给水泵振动超标,于是,我们启动2#给水泵,准备检修1#给水泵。2#泵启动时发生了汽蚀,给水泵振动、噪音非常大,锅炉供水压力上不来。锅炉供水母管压力急剧下降,严重威胁锅炉正常给水。经过仔细检查分析,我们排除了设备本身存在问题或缺陷的可能性,认为这台热力除氧器与两台锅炉给水泵之间的配管布置不合理:热力除氧器的出水管(也就是两台给水泵的进水总管)管内径为150mm,两台泵的进水支管管内径为125mm,不符合进水总管的通流面积应大于各支管的通流面积之和的设计原则。于是,当两台泵同时运行时,进水总管的流量小于两台泵进水支管的流量和,两台泵发生了抢水现象,结果造成后启动的泵发生汽蚀。2005年干熄焦系统年修时,我们将除氧器出水管由!150改为!200,彻底解决了热力除氧器出水管配置偏小的问题。
4.3热力除氧器振动
      2004年7月中旬,随着系统负荷的提升,热力除氧器进水量增大,此时仅凭增大一次加热蒸汽的供给量,已不能满足给水加热温度的要求。因此,我们开启了辅助加热蒸汽管阀门。可是,我们刚打开辅助加热蒸汽管阀门,热力除氧器和辅助加热蒸汽管就强烈振动起来。连续调试了几次,都没有成功。后来,我们只有降负荷运行。2004年8月系统检修时,我们进入除氧水箱检查辅助加热蒸汽管时,发现辅助加热蒸汽管是一根DN100开有三排小孔的管道。为了使辅助加热蒸汽能够快速均匀地加热水箱内的水,我们按照等分原则在原辅助加热蒸汽管上加装了10个开有两排小孔的支管,这样能够保证补汽更均匀,蒸汽能够更快速均匀的和水接触。如图3所示,同时在辅助加热蒸汽进汽管道上加装了一个疏水阀,以方便在开启辅助加热蒸汽时,能够对进汽管道进行疏水,防止管道水击。经过这种改造后,我们缓慢增大除氧器进水量和进汽量,在对辅助加热蒸汽管道进行充分疏水的同时,投用辅助加热蒸汽。同时严密监视热力除氧器水位,保证水位稳定。终我们成功投用了辅助加热蒸汽,使热力除氧器出力与锅炉负荷相匹配。
4.4热力除氧器排气带水
      2007年6月,这台热力除氧器排气带水,除氧效果不理想。热力除氧器排气带水的主要原因是排气量过大,除氧器内部加热不足和热力除氧器内部分蒸汽“短路”,运行中排气门开得过大、喷嘴堵塞以及喷雾头的脱落,都会造成热力除氧器内部蒸汽短路,从而导致排气带水,除氧效果恶化。针对这种情况,我们先调整排气门开度。然而反复调整排气门开度,仍没能完全消除排气带水。后停下来检查,发现进水装置喷雾头有部分脱落,造成热力除氧器内部蒸汽短路,引起排气带水。后来我们修复了喷雾头,重新调整了排气门开度,消除了热力除氧器排气带水的现象,除氧合格率也恢复正常。
5、热力除氧器注意事项
      热力除氧器运行的好坏直接关系到机组运行的安全性和经济性,通过4年的生产实践,我们认为要保证热力除氧器安全高效运行,在生产过程中必须注意:
      (1)热力除氧器水箱水位应维持在一定的范围,避免进水量或补水量过大和不均匀。除氧器水位的稳定,不但能保证除氧设备本身的安全,也是保证给水泵安全运行的重要条件。除氧器在启动初期,应缓慢控制进入热力除氧器内的加热汽源和加强对进汽管道的疏水,防止因热力除氧器满水、负荷过大以及管道水击等造成热力除氧器的强烈振动。另外除氧器在正常运行中,水位不能过低或过高,若水位过低,除氧器的有效容积减小,一旦补水失灵,则会使水位急剧下降,威胁锅炉上水;水位过高,容易造成除氧器满水、管道水击等。因此在运行中应时刻掌握系统中的汽水损失情况,使补充和损耗始终处于平衡状态,以确保安全。
      (2)运行中应调整好排气门的开度,排气门开度的大小,会直接影响除氧的效果。开度过小,不利于排气;开度大了,会使汽水损失和热量损失增大,对经济性不利,因此需要到现场进行必要的调试,找到合适的排气门开度。
      (3)运行中应严格监视热力除氧器压力的变化,调整好进水量,防止进水突然中断或减少,蒸汽调整不当时,造成热力除氧器超压。为防止热力除氧器超压,要求我们一定要对热力除氧器配备合适的安全阀并保证安全阀灵敏可靠。
      (4)热力除氧器出水含氧量异常升高,应立即查明原因。在热力除氧器结构完好的条件下,加强运行中的维护,合理调整是降低水中溶解氧的主要途径,运行中常见的情况有:进水量过大、排气门开度过小、加热蒸汽不足等,因此正常运行中除调整好排气门的开度和控制进水量外,均匀补水和及时投入辅助加热蒸汽也是防止含氧量超标的重要措施,运行中应根据不同情况及时采取相应措施加以解决。