锅炉除氧器含氧量超标原因分析与调整 

       在现代火力发电厂中，为了避免锅炉、管道、设备高温腐蚀，保证管道和设备的使用寿命，对锅炉给水的含氧量有严格的要求。因此，锅炉除氧器就成为主要设备之一。除氧的方式有热力和化学除氧两种，由于化学除氧成本高，又产生余渣，故极少使用。热力除氧在工业上被普遍采用。给水中溶有气体，而氧对设备的危害严重，除气主要是除氧。根据亨利定理，单位体积水中溶有某种气体量的多少，与水面上该气体的分压力成正比；而且还与水温有关。在一定压力下提高水的温度，则水中溶解的气量会减少，当水温升至该压力下的饱和温度时，则水中的溶气量为零。所以若使水面上氧气分压力为零，则水中溶解氧气量也为零。若将水加热到沸点，水将汽化，氧气与其他气体就从水中分离出去，锅炉除氧器就是应用该原理除氧的。同时在电厂回热系统中起到回热加热器的作用。
      锅炉除氧器是现代火力发电厂中不可缺少的设备，在热力循环中起着不可替代的作用，锅炉除氧器给水中含氧量大小对锅炉，压力管道等高温设备的使用寿命有着重要的影响，为了避免锅炉等高温设备的腐蚀，锅炉除氧器含氧量必须严格控制在工艺指标范围内。
一、锅炉除氧器分类及其工作原理
       根据其构造锅炉除氧器分为旋膜式除氧器、喷雾填料式锅炉除氧器，根据其外观分为有塔和无塔型锅炉除氧器，热电厂高压锅炉除氧器有三种类型，有塔型喷雾填料式锅炉除氧器，有塔型旋膜式锅炉除氧器，无塔型一体化锅炉除氧器。
       根据亨利定律和道尔顿分压定律可知：高压锅炉除氧器内液体中氧气的含量与液而蒸汽中氧气的压力成止比，在锅炉除氧器液而上随养水蒸气的增多，水蒸汽压力越来越大，氧气压力越来越小，液体中的氧气也就逐步析出来，通过排汽口排入大气，达到除氧的效果，这就是锅炉除氧器的工作原理。
二、溶氧腐蚀机理及危害
1、腐蚀的机理
       在锅炉给水的系统中，当给水的含盐量超过一定的范围一般为电导率大于0.15微姆欧/厘米，水中溶氧是引起钢铁材料电化学腐蚀的一个重要因素。在这个腐蚀的过程中，氧是去极化剂，铁是阳极，因而遭到腐蚀。其反应的过程为：
       1）铁素体阳极放出自由电子2Fe→4e+2Fe2+（1-1）Fe2+进入溶液
       2）自由电子从阳极铁素体流至阴极渗碳体
       3）水中溶氧在阴极渗碳体接受电子O2+2H20+4e→40H-（1-2）反应产物0H-也进入溶液。由反应式（1-1）、（1-2）以及自由电子的转移这三个过程综合组成一个完整的氧腐蚀过程。
       在氧腐蚀的过程中，整个腐蚀反应的速度是受阴极过程所抑制，而阴极反应则决定与水中溶氧扩散到阴极表面的速度，因此溶氧腐蚀又称为氧浓度控制的腐蚀。倒可能加速氧扩散速度的因素，都会加速阴极去极化的过程而加速腐蚀；同样，任何能阻止氧扩散速度的措施都会加速阴极的极化而抑制腐蚀。
2、氧腐蚀的危害
       在火力发电厂中，氧腐蚀对热力设备的危害可由两方面表现出来：先，氧腐蚀会造成给水管道直至锅炉省煤器的局部腐蚀，严重时，会引起管壁穿孔泄漏；其次，氧腐蚀所造成的腐蚀产物——金属的氧化物，会随给水带进锅炉，在炉内的循环和蒸发过程中，这些腐蚀产物在热负荷较高的区域内沉积，造成炉管传热不良以及产生溃疡性垢下腐蚀，严重时，也会发生炉管泄漏和爆破。
二、锅炉除氧器含氧量超标原因
1、锅炉除氧器给水雾化效果不佳
       热力除氧原理是建立在亨利定律和道尔顿定律基础上的，即：空气在水中的溶解度与液面上的空气分压力成正比，定压下，若蒸汽分压力增大，空气分压力则减少。蒸汽分压力在水饱和沸腾时达到大，而水饱和沸腾是除氧的理想状态，当液面上的空气分压力小于其平衡压力，空气便从水中逸出，压差越大，逸出量越大。空气分压力能否减少还与空气是否快速排出锅炉除氧器有关，因此要保持锅炉除氧器除氧效果需达到以下条件：
       ①进水雾化后与蒸汽充分接触，快速达到饱和；
       ②空气从水中逸出的时间充足；
       ③空气能及时顺利逸出。若有一条不满足，都可能导致除氧效果不佳。这些条件也是各种锅炉除氧器结构改进不断追求的理想目标和运行时要注意的事项。在这三个条件中，经反复分析认证，并在现场反复调整试验，认为一个条件没有达到要求，其原因是：
       （1）化补水温度的提高对除氧和节能有利，但不能过高，经实际证明，较好温度应控制在60-70℃，若高于80℃，运行难于控制且不合格率升高。这是因为锅炉除氧器的进水除化补水外，还有其他几路进水（凝结水、高加疏水、锅炉疏加，化补水水温过高必将引起加热蒸汽的减少，所有进水难以达到饱和温度，含氧量一定不合格。所以，在以后的运行中对化补水均控制在80℃以下。
       （2）化补水的进水量太小。锅炉除氧器的设计能力为150t/h，除其他几路进水外，正常的化补水进水量应当在80-100t/h，而厂里夏季运行时锅炉除氧器的化补水进水量却随着外供蒸汽量的减少而减少，每台锅炉除氧器的平均补水量只有30t/h左右。显而易见，在其内部同数量的雾化喷头上是不能保证基本压力而形成有效喷雾的，只能形成小水流柱，而水柱又不能与蒸汽充分接触，从而不能快速达到饱和，这是造成夏季运行时，锅炉除氧器化补水进水量过小含氧量不合格的主要原因。因此，必须对内部配水结构进行改造，才能解决问题。
2、加热蒸汽母管流量的大小与含氧量关系
       锅炉除氧器运行负荷过高，进水波动过大：运行负荷过大，造成超过锅炉除氧器超出设计除氧能力，一方面，在规定的蒸汽量达不到锅炉除氧器设计压力下的饱和温度，影响除氧能力，另一方面，除氧头设计空间内的蒸汽量也可能达不到与补水的混合充分，达到水的沸点，即使达到沸点，因为接触时间短，很难将解吸出来的氧和其他气体全部排出，造成除氧效果不好；运行负荷波动过大时，也可能造成锅炉除氧器的汽、水配比不好，造成锅炉除氧器温度、压力波动过大，影响除氧效果。
3、除氧头排氧们开度大小与含氧量关系
       除氧头排气管排汽量不够，除氧头的排汽量，也是影响锅炉除氧器除氧能力的一个非常重要的因素，应保证解吸出来的气体能通畅的排走，如果锅炉除氧器中解析出来的氧和其他气体不能通畅的排走，则由于锅炉除氧器内蒸汽中残留的氧量较多，会影响水中氧扩散出去的速度，从而使出水的残留含氧量增大。
4、除氧头内部结构与含氧量关系
       除氧头内部损坏，旋膜管脱落使喷头形成膜状雾化效果较差，减少了汽水接触面积，降低了除氧效果。布水填料不均匀、压扁，造成短路，使布水效果不好，补水与蒸汽不能达到充分接触混合，使补水达不到沸点温度，使水中的气体不能及时顺利从水中解析出来，造成除氧水氧含量过高，影响除氧效果。
四、含氧量超标的调整措施及案例分析
       我们知道满足含氧量合格的两个主要因素：被加热液体一定要加热到饱和温度；液体中析出的氧气必须及时排出。依据这个指导思想，通过多年的经验和多次的总结，我们提出了一种简单快捷的方法来判断含氧量不合格的原因。
       1）发现含氧量不合格先判断是哪个环节出现问题，是本岗位由于整体需要而调整了一些参数还是主机岗位相关参数调整或者是系统有所变动；
       2）采用了一种多因素分析法对含氧量的影响因素进行分解，把可能影响含氧量的主要因素同时列出，通过因素的变化有无来初步判断影响含氧量的主要因素，通过运行调整逐步细化，终得出原因。
       例如：排气阀门开度和过负荷这两个因素一般不会变化，排除之后，还剩下取样器故障和高除设备本身故障的概率又很小，所以运行判断，问题一般在蒸汽阀门开度和水源含氧量变化上。通过使用多因素分析法，把复杂多变的因素变得清晰明了，很容易判断是哪个因素影响了含氧量的调整。
含氧量超标案例很多，现以热电厂高压锅炉除氧器的案例进行分析。
       1#高除含氧量调整案例。1月份以来1#高除含氧量一直不合格，从含氧量趋势曲线可以看出，高除含氧量一天之中突然从5ug/L增大17ug/L，到6小时之后又突然增大到50ug/L，运行人员发现锅炉除氧器压力和温度没有变化，给水除氧岗位也没有任何操作，初步判断，可能是机组化补水水量过大，但是通过化补水调整，仍然没有任何效果。很决运行人员发现与之并联运行的3#1#高除不存在此类问题，经化验，凝结水合格，锅炉疏水合格，后验证是锅炉除氧器木身出现故障。后经检修发现，除氧塔中凝结水水箱和中继水水箱均有较大的裂缝，且在凝结水和中继水分配管上的部分喷嘴弹簧由于老化己经失去弹性，达不到设计使用要求，同时发现一次加热蒸汽分配管根部也有裂缝。止是这些设备的故障，严重影响了凝结水、中继水的雾化效果和加热蒸汽的分配不均匀，而终导致除氧不彻底，含氧量不合格。
       1#高除含氧量调整案例。7月份，当1#高除发生含氧量不合格现象之后，运行人员通过历史曲线看出，是由于运行班组调整加热蒸汽阀门开度过小所致。从图1和图2中可以看出，当蒸汽阀门开度较小时，含氧量处于不合格水平，当蒸汽阀门开度增大后，锅炉除氧器含氧量初步趋于合格水平，此后蒸汽阀门一值保持10%的开度，含氧量也一直维持在1.5ug/L~2ug/L之间的合格水平，由此可见蒸汽阀门的开度不够是影响此次含氧量不合格的一个主要因素。同样，1#高压锅炉除氧器也偶尔发生锅炉除氧器存在过负荷引起的含氧量不合格现象，此种情况下，只有转移了部分负荷，调整了加热蒸汽门和中继水门，逐渐关小加热门，中继水门随之关小，同时保持各锅炉除氧器水位平稳，含氧量才能保持合格。
       对待锅炉除氧器的含氧量不合格现象，运行人员尤其要注意以下几点：
       1）在锅炉除氧器含氧量调整上，要注意高除不宜过负荷运行，发现过负荷现象，立即转移多余负荷，保证锅炉除氧器安全平稳运行；
       2）保持高低除水位、压力、温度稳定，监盘人员提高注意力，防止水位大量波动，从而影响其他锅炉除氧器的水位；
       3）水质要合格，尤其凝结水的水质要符合要求，运行人员密切关注机组真空，保证凝结水生成的压力和温度；们低压锅炉除氧器的中继水温度不宜过低，及时调整低压锅炉除氧器的压力和温度，保证水质合格；
       4）对设备定期检验检修，及时更换发现有问题的管道和喷嘴以及超出使用安全年限的零部件。
       由于锅炉除氧器的含氧量调整涉及的因素很多，并且是一个动态的不断变化的过程，因此合理的参数配合是一个调整的关键。但我们只要保证了锅炉除氧器的压力、温度、水位这个动态的变化是合理的，锅炉除氧器的含氧量调整也是可控的。由以上案例可知，影响高压锅炉除氧器含氧量超标的主要因素是蒸汽加热温度达不到饱和状态和水源水质不合格，通过采取止确方法调整，高压锅炉除氧器的含氧量一直控制在7ug/L的范围之内，含氧量合格率在98%，当然还有待于进一步提高。含氧量合格为锅炉设备的安全运行提供了更有力的保障，实现了电厂运行的经济性、安全性原则。