压力式旋膜除氧器在炼厂中的应用分析 

       水中氧含量较高往往会引起金属壁面的腐蚀破坏，因此，给水除氧直接影响炼厂锅炉的使用寿命与运行可靠性。通过分析常见的几种除氧方法，重点介绍了压力式旋膜除氧器在炼厂之所以广泛应用的原因，以期为今后除氧器的选用提供参考。
      大型炼厂对热工配套系统锅炉给水品质的要求十分严格。水中溶解氧的存在是导致腐蚀发生的重要原因。当考虑以工艺来的清洁凝结水回收作为锅炉给水而利用时，这些凝结水中的溶氧也影响给水系统以及整个热力系统的运行安全。因此，除氧是锅炉给水处理中一个关键环节。
1、给水除氧
      (1)给水含氧量要求。含氧量是给水水质的一项重要指标。使用用旋膜除氧器给水除氧是锅炉安全运行的保障。依据《火力发电厂及蒸汽动力设备水汽质量》(GB/T12145—2008)要求:对于蒸汽压力为3．8～5．8MPa的汽包炉，给水含氧量≤15μg/L;对于蒸汽压力为5．9～18．3MPa的汽包炉以及蒸汽压力为5．9～25MPa的直流炉，给水含氧量≤7μg/L。
      (2)水中溶氧特性及除氧方法。除氧器可分为热力除氧、真空除氧、化学除氧、解析除氧;其中，热力除氧运用广。热力除氧是根据亨利定律和道尔顿定律，即在一定压力下，水温越高，气体在水中的溶解度越低。利用蒸汽将水加热到相应压力下的饱和温度时，蒸汽分压力将接近水面上的全压力，溶解于水中各种气体的分压力接近零，这时溶解于水中的气体被析出。
      按压力大小，热力除氧可分为大气式和压力式两种。大气式除氧器工作压力(表)为0．02MPa，对应温度104℃。压力式除氧器又分高压、中压两种:高压(表)0．5MPa，对应温度158℃;中压(表)0．2～0．3MPa，对应温度133～143℃。
2、压力式旋膜除氧器
      目前，炼厂普遍采用一种新型压力式旋膜除氧器，因为此种除氧器比其它型式的除氧器结构紧凑、淋水密度大、传热效果好、除氧效率高、排汽损失量为总用汽量的1%、适应性能好、对水质和水温要求不苛刻等优点。
3、压力式旋膜除氧器的效力和节能性分析
      实际上，炼厂广泛采用压力式除氧器的重要原因是实现节能的同时又能避开烟气露点。从节能角度出发，希望余热锅炉的排烟温度尽可能低点，但当排烟温度低于露点温度时，就会发生低温腐蚀。所谓低温腐蚀是指烟气中的水蒸汽和硫酸蒸汽进入低温受热面时，与温度较低的受热面金属接触，并可能发生凝结而对金属壁面造成腐蚀。通常，炼厂中烟气露点温度在110～140℃范围内。API规定:给水温度比露点温度高10℃以上。根据经验，排烟温度比给水温度至少高20℃以上，一般取30～40℃。因此，通常排烟温度约170℃,给水温度约120～160℃。
      燃料种类、燃料硫含量、过量空气系数、烟气中水蒸汽等因素都会影响烟气露点温度。所以露点温度是波动的，很难精确地推导出烟气露点温度的计算式，一般皆由试验或通过实验加上理论推导等方法确定。我们曾用烟气露点仪测定露点温度，测得大连、济南和茂名炼油厂的余热锅炉的烟气露点分别为176℃、135℃和150℃;省煤器的给水温度分别为150～160℃、130℃和140~150℃,在这种情况下，省煤器的受热面没有在短期内因低温腐蚀而泄漏。有条件的炼厂可设烟气露点在线分析仪，可实时监测露点变化，从而实时调整给水温度。
      炼厂动力站3台CO锅炉低温段省煤器频繁泄漏，燃料－油浆中硫含量1．2%，省煤器给水温度104℃(低)。分析原因认为是燃料硫含量高，省煤器受热面的温度低于烟气的露点，烟气中的硫酸蒸气凝结在受热面上，严重腐蚀受热面。
      省煤器受热面的壁面温度取决于管内的给水温度，一般管壁温度比管内水温高5～10℃。余热锅炉在运行中提高进入省煤器的给水温度(是提高壁温的关键)，可避免省煤器管壁的露点腐蚀。理论上讲，省煤器的给水温度只要高于烟气的露点温度，就可以避免低温腐蚀，但这样做不经济。故在设计省煤器之前，应先了解烟气的露点温度，在低于露点温度的一定范围内选择一个经济的给水温度。
      由于设计之初不能精确确定露点温度，根据经验及资料，炼厂锅炉给水温度以122℃为界线。在122℃给水温度下，管壁温度为127～132℃,此温度下结露的硫酸浓度大于70%，对钢材(碳钢)的腐蚀速度很低。
      目前炼厂一般利用提高旋膜除氧器工作压力的方法提高给水温度;即加热蒸汽可使压力提高。这样做的好处:
      (1)可以取消因采用大气式旋膜除氧器而需要在省煤器前为提高水温而设的换热器;
      (2)压力式除氧器出水温度稳定，不受负荷变动影响。尤其是当锅炉开工时，大气式除氧器+换热器的方式无法使出水温度达到省煤器入口水温的要求，而压力式除氧器能达到此要求。目前应用广泛的压力式旋膜除氧器，其负荷适应范围广，有30%～110%可调。
      通过设计合适的起膜管数量、增大填料层面积，能有效增加蒸汽和水的接触面积，从而实现出水温度在一定范围内可调。通常，定压值(表)可调范围是0．2～0．5MPa，对应的出水温度可在133～158℃调整，以此来适应露点温度变化和锅炉效率要求。
      因而炼厂采用压力式旋膜除氧器的重要原因是实现节能同时又能避开烟气露点。