大氣式旋膜除氧器溶氧超標的原因分析及處理

1、大氣式旋膜除氧器溶氧超標的原因分析及處理摘要：大氣式旋膜除氧器為近年來大量裝備的電廠除氧設(shè)備，溶氧超標是除氧 器運行中經(jīng)常遇到的現(xiàn)象之一。本文主要從運行調(diào)整的角度出發(fā)，介紹了通過合 理操作，有效降低溶氧的過程。關(guān)鍵詞：大氣式旋膜除氧器；溶氧；解決神華榆林能源化工分公司動力裝置所選用的低壓除氧器為青島磐石容器廠生產(chǎn)的大氣式 旋膜式除氧器。該除氧器設(shè)計處理能力450t/h，運行壓力0.02Mpa（G），出水溫度104C，設(shè) 計出水含氧量15ppb（ug/L）。由于受到下游蒸汽和用水量限制，自該設(shè)備投運以來，兩臺除氧 器出力基本維持在50%左右，其出水溶氧長期超標，在惡劣情況下溶氧甚至可達到170p

2、pb， 給下游的有序生產(chǎn)造成了嚴重影響，除氧器運行人員進行調(diào)整排氧閥開度等操作對溶氧效果 影響不大。一.大氣式旋膜除氧器工作原理大氣式旋膜除氧器結(jié)構(gòu)包括除氧塔頭、除氧水箱以及接管和外接件組成其主要部件除氧 塔頭是由外殼、旋膜器（起膜管）、淋水篦子、蓄熱填料液汽網(wǎng)（不銹鋼絲網(wǎng)）等部件構(gòu)成。 除氧過程就是除鹽水進入除氧頭內(nèi)旋膜器組水室，在一定的壓差下從膜管的小孔斜旋噴向內(nèi)孔, 形成旋轉(zhuǎn)下流的射流，由于內(nèi)孔充滿了上升的加熱蒸汽，水在射流運動中便將大量的加熱蒸汽 吸卷進來，在極短時間內(nèi)很小的行程上產(chǎn)生劇烈的混合加熱作用，水溫大幅度提升，而旋轉(zhuǎn)的水 膜沿著膜管內(nèi)孔壁繼續(xù)下旋，形成一層翻滾的水膜裙（水在旋

3、轉(zhuǎn)流動時的臨界雷諾數(shù)下降很多 即產(chǎn)生紊流翻滾），此時紊流狀態(tài)的水傳熱傳質(zhì)效果最理想，水溫在旋膜管底部接近飽和溫度，氧 氣即被分離出來，并隨上升的蒸汽從排汽管排向大氣。這是其一級除氧過程。由旋膜管下落的水，通過水膜裙室，經(jīng)過淋水篦子的再次均勻分配，進入填料層，由于 填料層比表面積大，其大大增加了水膜的比表面積，在自下而上的蒸汽加熱下，補水在此處 完全達到飽和狀態(tài)殘余溶氧再次析出，此為其二級除氧過程。下圖為大氣式旋膜除氧器除氧塔頭結(jié)構(gòu)圖由以上數(shù)據(jù)可以看出，三路補水溫度各不相同，且差別較大。在低壓除氧器技術(shù)協(xié)議中， 低除的上水溫度范圍為20巧5C，冷除鹽水最終進入除氧器的溫度遠大于設(shè)計溫度。圖二：除

4、氧器水室及旋膜管照片由右圖可以看出，除氧器水室是一個上下封閉的空間，其中布置了上百根旋膜管。進入 其中的水要通過壓差作用從分布在旋膜管上的切向小孔流入旋膜管。相對于目前單臺除氧器 200t/h左右的出力而言，水室空間極小，因此不同補水在水室中停留的時間也很短，很難溫 度混合均勻，這就造成了不同區(qū)域內(nèi)流經(jīng)旋膜管的補水溫度存在差異。而自下而上流過的加 熱蒸汽大致是均勻的。此時流經(jīng)水溫較高旋膜管的蒸汽更容易將水加熱到飽和溫度，也將有 更多的殘余蒸汽通過旋膜管進入水室上部的汽水分離空間，而流經(jīng)溫度較低旋膜管的蒸汽絕 大部分用于加熱冷水，只有很少量的蒸汽殘余。由于本身的熱量較低，加之收到水室上部汽 水分

5、離層蒸汽的排擠，流經(jīng)水溫較低旋膜管的殘余蒸汽更難攜帶析出的氧氣離開旋膜管，且 冷水旋膜管中的水更難被加熱到飽和溫度，溶氧不易析出，因此其除氧效果明顯惡化。在這 種情況下，較多的溶氧隨水下落到填料層，加重了填料層的負荷壓力。從而導(dǎo)致除氧效果變 差。下圖為該過程的效果圖：圖三：冷、熱水旋膜管蒸汽狀態(tài)圖2運行工況持續(xù)波動造成溶氧不合格我廠低壓除氧器接入的補水和加熱汽源較多，因而擾動因素也較多，歸結(jié)起來造成運行 壓力和溫度持續(xù)波動的因素大致有以下幾個：（1）低壓除氧器液位、壓力調(diào)閥調(diào)節(jié)周期長、調(diào)節(jié)線性不佳、閥位不穩(wěn)定；（2）疏水泵頻繁啟動，造成補給水溫度變化大；（3）不同補水溫度差別大，尤其是冷除鹽水

6、溫度忽高忽低；在以上等因素的影響下，我廠低壓除氧器在運行中壓力經(jīng)常性波動，波動范圍在23KPa 左右，在疏水泵啟動和停止的過程中，這種波動尤其劇烈，在這種情況下，就容易造成溶氧 析出過程的反復(fù)，即壓力突然升高時，部分析出氧氣重新被溶解，壓力突然降低時，氧氣又 重新析出，從而影響到了除氧效果。3設(shè)計上的因素導(dǎo)致溶氧析出困難等一系列問題旋膜式除氧器填料層和旋膜管的加熱蒸汽布置方式一般有兩種：第一種布置方式為填料 層和旋膜管用加熱蒸汽分兩根管線分別引入，這種布置方式下，流經(jīng)填料層和旋膜管的蒸汽 量可以進行分別調(diào)節(jié)，；第二種布置方式為填料層和旋膜管用加熱蒸汽有一個汽源管提供， 蒸汽必須先經(jīng)過填料層，然

7、后才能流經(jīng)旋膜管。兩種布置方式的區(qū)別如下圖：圖四：兩種旋膜除氧器加熱蒸汽布置方式在布置方式一中，旋膜管穿過兩個空間，上一層為水室，與上文中所述水室原理相同。 下一次為汽室，該處的旋膜管上同樣布置有切向的小孔，但方向與水室的相反。這樣運行中 就會形成兩股相互交匯的水流和汽流，從而增強了蒸汽的加熱作用和攜帶氧的能力。通過在 兩個進汽管路上安裝閥門，可以調(diào)節(jié)進入旋膜管和進入填料層的蒸汽比例。在布置方式二中，整個除氧塔所需的加熱蒸汽全部來自填料層下方的一個蒸汽出口。這 種布置雖然也能夠滿足除氧要求，但是可能造成以下風(fēng)險：（1）增加了填料層所受到的蒸汽沖擊力。在這種情況下，一旦選用的加熱蒸汽熱量較低，

8、或者負荷較大用汽量過大，或者填料層過于密集緊實時，都有可能造成填料層自下而上沖毀。（2）易造成水箱部分形成不完全加熱度。在這種情況下，一旦負荷過大或者填料過密， 則容易致使填料層上下兩側(cè)形成壓差，填料層上方壓力（除氧塔壓力）低于填料層下方壓力（水箱壓力），使水箱中原本被加熱到飽和溫度的水重新成為不飽和水，再次溶解部分氧氣。 影響到除氧效果。（3）易形成排汽帶水的現(xiàn)象。在這種情況下，蒸汽在到達旋膜管下方時，其溫度已明顯 降低，成為飽和蒸汽或濕蒸汽，加熱能力降低。這時，如果補水溫度過低或者補水溫度突然 降低的現(xiàn)象，就可能發(fā)生排汽帶水的現(xiàn)象。解決措施針對以上造成除氧器溶氧超標的可能原因，技術(shù)人員在經(jīng)

9、過慎重討論分析后，制定并實 施了一下改進措施：調(diào)整除氧器補水溫度通過汽輪機軸封系統(tǒng)改造等措施減少機組軸封漏汽量，從而降低軸封加熱器出水溫度， 使冷除鹽水進入除氧器的溫度降低至57C左右；通過疏水系統(tǒng)改造消缺、增加疏水混合冷卻 水量等舉措使疏水溫度降低至50C左右。通過以上措施，使進入除氧器的補水基本都滿足了 設(shè)計要求，且三股水源彼此溫度相差不大，進而使除氧器各旋膜管中的負荷分配更均勻，加 強旋膜管的除氧作用。加強日常運行工況的穩(wěn)定性要求維保人員對除氧器的壓力、液位調(diào)閥調(diào)節(jié)性能進行了重新校對，同時通過調(diào)整調(diào)節(jié)閥的 PID調(diào)節(jié)設(shè)置，使調(diào)節(jié)閥調(diào)整更加穩(wěn)定。通過調(diào)整疏水泵出口閥開度，使疏水泵上水轉(zhuǎn)為連

10、 續(xù)上水狀態(tài)；通過機、爐協(xié)調(diào)操作，使蒸汽管網(wǎng)壓力趨于穩(wěn)定；通過全場調(diào)度協(xié)調(diào)，使除氧 器出水流量盡量平穩(wěn)，避免大幅度操作。通過以上措施，使除氧器運行工況更加穩(wěn)定，壓力 波動降低至1kpa以內(nèi)，且除氧器液位、壓力調(diào)閥均能投入自動控制，兩臺除氧器壓水現(xiàn)象也 基本消失。適當(dāng)開啟除氧器再沸騰在一半運行中，再沸騰管道除在除氧器投運過程中使用外很少用到。但為了減輕因蒸汽 用量過大給填料層造成的壓力，同時提高除氧器水箱的水溫飽和度，技術(shù)人員在確保除氧器 安全運行的情況下，稍開除氧器再沸騰。在實際運行中證明，在同樣的除氧塔壓力下，開啟 再沸騰后除氧器水箱水溫能夠比之前提高1C左右，從而提高了水的飽和度，利于殘余溶氧 的析出。四、實際效果經(jīng)過以上改進舉措半年以來，兩臺大氣式旋膜除氧器溶氧基本維持在13ppb