王荊

摘要：本文主要對工業(yè)注汽鍋爐熱力除氧器的除氧效果影響因素進(jìn)行分析以及提高除氧器除氧效果的對策應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：除氧器;調(diào)節(jié)閥;軟化水

前言

熱力除氧器是根據(jù)氧氣在水中的溶解度跟溫度和壓力兩個(gè)因素有關(guān)的物理特性，在0.02-0.023Mpa飽和壓力條件下用蒸汽將水加熱到102-104℃的飽和狀態(tài)，水中溶氧量小于0.05mg/L，從而達(dá)到工業(yè)鍋爐的用水標(biāo)準(zhǔn)。因此，提高蒸汽與水的換熱效率、控制蒸汽的輸入量、控制蒸汽從排氧口的排出量，防止鍋爐給水泵發(fā)生汽蝕，是除氧器技術(shù)性能水平好壞的關(guān)鍵所在。

1 鍋爐供水除氧的目的

在鍋爐給水中，溶有多種氣體，其中對熱力設(shè)備危害最大的是氧氣。在熱力系統(tǒng)中，由于水、汽溫度都較高，所以加快了氧腐蝕的速度。氧是導(dǎo)致鍋爐設(shè)備腐蝕的最主要因素，可使?fàn)t管內(nèi)壁出現(xiàn)麻坑、使?fàn)t管壁厚變薄，易發(fā)生爆管事故。因此，盡可能完全除去溶解在鍋爐給水的氣體是保護(hù)給水系統(tǒng)中所有設(shè)備不受腐蝕的基本方法，也是保證鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行必不可少的手段。對于注汽鍋爐來說，注汽鍋爐壓力普遍偏高，對水質(zhì)要求更為嚴(yán)格，水中含氧量超出范圍，對鍋爐危害更大，因此注汽鍋爐本體都配套帶有熱力除氧器，保證鍋爐的安全運(yùn)行。

2 除氧途徑分析

2.1 物理方法

根據(jù)亨利定律可知，任何氣體同時(shí)存在于水面上，則氣體的溶解度與其自己的分壓力成正比，而且氣體的溶解度僅與其本身的分壓力有關(guān)。在一定壓力下，隨著水溫升高，水蒸汽的分壓力增大，而空氣和氧氣的分壓力越來越小。當(dāng)水溫升高至沸騰時(shí)，氧氣的分壓力降低到零，水中的溶解氧也降低到零。當(dāng)水面上壓力小于大氣壓力時(shí)，氧氣的溶解度在較低水溫時(shí)也可達(dá)到零。這樣，隨著水溫的升高，減小其中氧的溶解度，就可使水中氧氣逸出。另外，水面上空間氧氣分子被排出，或轉(zhuǎn)變成其它氣體，從而氧的分壓力為零，水中氧氣就不斷地逸出。采用物理方法除氧，是利用物理的方法將水中的氧氣析出，常用的有熱力除氧法、真空除氧法和解析除氧法等。

2.2 化學(xué)方法

采用化學(xué)方法除氧，主要是利用化學(xué)反應(yīng)來除去水中含有的氧氣，使水中的溶解氧在進(jìn)入鍋爐前就轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的金屬或其它藥劑的化合物，從而將其消除，常用的有藥劑除氧法和鋼屑除氧法等。

2.3 電化學(xué)方法

鍋爐給水除氧除可以采用化學(xué)方法和物理方法之外，還可以采用電化學(xué)方法。電化學(xué)除氧，是應(yīng)用電化學(xué)保護(hù)的原理，使一種易氧化的金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕，讓水中的氧被消耗掉而去除。此法與上述除氧方法比較，設(shè)備簡單，操作使用方便，運(yùn)行費(fèi)用低，可廣泛應(yīng)用于低壓鍋爐及熱水鍋爐的給水除氧。

3 熱力除氧工作過程

除氧設(shè)備選用熱力除氧器，其工作原理為：除氧水首先進(jìn)入中心進(jìn)水管，繼而流入噴嘴，水由噴嘴噴成霧狀。加熱蒸汽從除氧塔下部向上流動(dòng)，由于汽水間傳熱面積增大，水被很快地加熱到除氧塔內(nèi)壓力下的飽和溫度，于是水中溶解的氣體大部分以小氣泡的形式逸出。通常在噴霧層的下邊還裝設(shè)一些固定填料（如Ω形不銹鋼片），使水在填料層上形成水膜，造成水的表面張力減小，殘留在水里10%～20%的氣體就較容易地?cái)U(kuò)散到水的表面，分離出來的氣體與少量蒸汽（約是加熱蒸汽的3%～5%）由塔頂排氣管排出。脫氧水和蒸汽凝結(jié)水一同流入貯水箱，再由增壓泵送給鍋爐柱塞泵。

4 達(dá)到除氧效果的條件

4.1 除氧頭內(nèi)壓力應(yīng)保持在20千帕（0.02千帕）

除氧頭內(nèi)的工作壓力要求保持在20千帕，如果不等于20千帕?xí)r，通過壓力控制系統(tǒng)的反作用，改變控制器的輸出信號，去控制蒸汽調(diào)節(jié)閥的開度來改變蒸汽進(jìn)入量，從而保持除氧頭的壓力。

4.2 除氧水溫度達(dá)到102℃

進(jìn)水溫度應(yīng)在50℃左右，若水溫低會(huì)增加除氧器的熱負(fù)荷。因此除氧器配備了熱交換器，該熱交換器有兩個(gè)作用，一是降低鍋爐給水泵入口的水溫，使之控制在76℃以內(nèi)，保持給水泵的正常運(yùn)行;同時(shí)提高除氧器的軟化水進(jìn)口水溫，以減輕除氧器的熱負(fù)荷，從而保證除氧水的溫度穩(wěn)定。

4.3 除氧水箱液位穩(wěn)定

除氧器運(yùn)行中，如果水箱液位不穩(wěn)定，壓力和溫度都隨著波動(dòng)，除氧效果也隨著變差，因此除氧器進(jìn)水管道上裝有自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，當(dāng)液面超過給定液面時(shí)，調(diào)節(jié)器的輸出增加，該輸出控制水量調(diào)節(jié)閥的開度使之關(guān)小，使進(jìn)水量減小;反之增大進(jìn)水量，以使液面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，穩(wěn)定在給值上。

5 影響除氧效果因素分析

熱力除氧系統(tǒng)運(yùn)行以來，發(fā)現(xiàn)在工藝、設(shè)備等方面存在一些缺陷，造成溶解氧嚴(yán)重超標(biāo)，經(jīng)過研究分析存在問題主要有以下幾點(diǎn)。

5.1 壓力調(diào)節(jié)器滯后

鍋爐給水除氧系統(tǒng)存在溶解氧超標(biāo)問題，原因是進(jìn)除氧器的蒸汽壓力不能滿足除氧的要求。主要原因是進(jìn)汽壓力電動(dòng)調(diào)節(jié)閥不能穩(wěn)定控制，壓力忽高忽低，導(dǎo)致水溫不穩(wěn)定，除氧效果達(dá)不到要求。壓力調(diào)節(jié)器滯后現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，水位調(diào)節(jié)器不能投用，出現(xiàn)異常時(shí)如不及時(shí)進(jìn)行有效調(diào)整，除氧器壓力和溫度易發(fā)生波動(dòng)，從而導(dǎo)致除氧效果差。

5.2 熱交換器故障

我們知道，氣體從水中分離出來的一個(gè)必要條件就是必須將水加熱到除氧器內(nèi)蒸汽壓力的飽和溫度，當(dāng)除氧器進(jìn)水溫度過低時(shí)，除氧水水溫達(dá)不到除氧器內(nèi)壓力的飽和溫度，給水中的溶解氧就會(huì)增加。因此，熱交換器故障也是導(dǎo)致除氧器效果不好的原因之一。

5.3 除氧塔內(nèi)部件易損壞

通過對除氧器檢修情況發(fā)現(xiàn)：除氧塔內(nèi)噴嘴容易堵塞，噴嘴因螺絲易松動(dòng)、脫落或傾斜，這些缺陷致使水和汽在除氧器內(nèi)分布不勻，汽水接觸面及接觸時(shí)間減少，導(dǎo)致除氧效果惡化。

5.4 取樣條件不能滿足要求

取樣器原設(shè)計(jì)置于鍋爐現(xiàn)場，因設(shè)計(jì)、安裝等原因，影響化驗(yàn)結(jié)果。并且給水取樣時(shí)一般應(yīng)將樣品的流量調(diào)至20～30 kg/h，樣品的溫度一般用改變冷卻水流量的方法調(diào)整。而運(yùn)行情況是：取樣器內(nèi)易結(jié)垢，影響傳熱效果，必須關(guān)小取樣閥，才能滿足樣品溫度要求，這樣，取樣管內(nèi)水流速度就會(huì)減小，且處于未充滿狀態(tài)，化驗(yàn)時(shí)取樣儀表數(shù)字常出現(xiàn)不勻的現(xiàn)象，導(dǎo)致樣品不具有代表性。

5.5 除氧水溫度

熱力除氧以后的軟水水溫較高，容易達(dá)到鍋爐給水泵的汽化溫度，致使給水在輸送過程中容易被汽化;而且當(dāng)熱負(fù)荷變動(dòng)頻繁，管理跟不上，除氧水溫小于102℃時(shí)，除氧效果不好。

6 改進(jìn)措施

6.1 壓力控制系統(tǒng)改造

通過對壓力控制系統(tǒng)改造以提高除氧器進(jìn)汽壓力穩(wěn)定。一方面采用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前增加一個(gè)自力式調(diào)節(jié)閥，以鞏固壓力的穩(wěn)定。其次還要保證除氧器所用蒸汽專一供給，防止發(fā)生搶汽現(xiàn)象，保持專線系統(tǒng)內(nèi)壓力的穩(wěn)定。

6.2 熱交換器故障改造

熱交換器前增加一臺(tái)增壓泵，其主要作用是克服熱交換器的內(nèi)部阻力，保證柱塞泵入口壓力穩(wěn)定，另一方面是改善熱交換能力，把軟化水溫提高到50℃左右，減少除氧器的熱負(fù)荷，促使蒸汽壓力穩(wěn)定。

6.3 檢修除氧塔內(nèi)已損壞部件

更換并加固已損壞的除氧器噴嘴，清洗噴嘴內(nèi)雜物，清理并更換已變形的填料，使除氧器性能得到了完善。為了使噴嘴不被雜物堵塞，在上水管線上加裝一過濾器，防止雜物堵塞噴淋頭。

6.4 改造取樣器取樣條件

為了保證樣品真實(shí)性，將取樣器和取樣儀表相連接的管口相統(tǒng)一，使取樣水流速能夠達(dá)到樣品流量要求，保證了取樣化驗(yàn)所需的條件，定期檢查效驗(yàn)取樣儀表，檢查更換取樣器內(nèi)冷卻盤管，防止盤管結(jié)垢影響冷卻效果。

6.5 優(yōu)化操作，穩(wěn)定除氧器壓力和水位

經(jīng)過跟蹤監(jiān)測，對除氧器的運(yùn)行操作做出規(guī)定：①均衡進(jìn)水，調(diào)整時(shí)要做到“少量多次”，避免有大的波動(dòng);②除氧器水位控制在600～700mm，以利于除氧水在水箱內(nèi)進(jìn)一步擴(kuò)散除氧。

7 實(shí)際應(yīng)用中存在的問題及解決辦法

7.1 除氧器上水

7.1.1 除氧器上水問題

上水速度小于鍋爐的供水速度，電動(dòng)閥全開時(shí)除氧罐水位持續(xù)下降;其次上水電動(dòng)閥有卡死現(xiàn)象，除氧罐連續(xù)上水，上水速度大于鍋爐的供水速度，造成除氧水罐水位過高并溢流，同時(shí)影響除氧器的除氧效果。

7.1.2 解決辦法

對除氧器螺旋板式換熱器前后加裝壓力表，經(jīng)過前后壓力表的壓力降確定除氧頭是否有堵塞現(xiàn)象，及時(shí)清理除氧頭雜質(zhì);其次除氧器上水電動(dòng)閥前加裝一過濾器，防止雜質(zhì)落入上水電動(dòng)閥里，使電動(dòng)閥有卡死現(xiàn)象，從而造成除氧罐水位居高不下，影響除氧器的除氧效果，同時(shí)還可防止雜質(zhì)進(jìn)入噴淋頭，影響除氧器的運(yùn)行。

7.2 鍋爐供水

7.2.1 鍋爐供水存在問題

增壓泵在換熱器之后時(shí)，當(dāng)鍋爐給水流量大于0.7時(shí)，增壓泵就會(huì)出現(xiàn)供液不足的現(xiàn)象，從而出現(xiàn)給水壓力低報(bào)警，影響鍋爐的正常運(yùn)行。

7.2.2 解決辦法

增壓泵由換熱器之后移至換熱器之前，因?yàn)樵鰤罕迷趽Q熱器之前，換熱板一面壓力高，而另一面基本上沒有壓力，容易造成換熱器螺旋板變形并出現(xiàn)供水不足現(xiàn)象。通過改造后螺旋板兩邊的壓力基本一致，未出現(xiàn)供水不足的現(xiàn)象。

7.3 壓力控制

7.3.1 壓力控制存在問題

當(dāng)除氧水罐水位降至70%時(shí)，上水電動(dòng)閥輸入值增加，閥桿開度增加，上水量加大。由于蒸汽電動(dòng)閥開度與上水電動(dòng)閥開度不同步，導(dǎo)致除氧頭壓力下降過快，最低能降到0.01MPa，當(dāng)水溫超過100℃時(shí)，除氧器增壓泵就會(huì)造成抽空現(xiàn)象，從而影響鍋爐的正常運(yùn)行。

7.3.2 解決辦法

在蒸汽電動(dòng)閥前加裝一自力式調(diào)節(jié)閥，以保證蒸汽電動(dòng)閥前壓力穩(wěn)定，由于經(jīng)過雙重穩(wěn)壓，當(dāng)上水調(diào)節(jié)閥動(dòng)作時(shí)，除氧頭壓力不會(huì)太大，因此增壓泵入口處就不會(huì)形成抽空現(xiàn)象，從而保證了鍋爐的正常供水。

8 改進(jìn)效果分析

通過對給水除氧系統(tǒng)的技術(shù)改進(jìn)和優(yōu)化操作，塔內(nèi)部件使用周期延長，除氧器運(yùn)行工況良好，除氧效果明顯提高。改進(jìn)后運(yùn)行效果分析，給水溶解氧已明顯降低，消除鍋爐長周期穩(wěn)定運(yùn)行的隱患，為穩(wěn)定生產(chǎn)提供了保障。