分析鍋爐給水含氧量不合格原因及改進

1、分析鍋爐給水含氧量不合格原因及改進吳曉琴中國石油化工股份有限公司安慶分公司公用工程部安慶246001摘要：鍋爐軟化給水系統(tǒng)存在溶解氧不合格問題，原因是進除氧器的水溫低，不能滿足除氧的溫度要求；除氧器內配件損壞。通過工藝改造以提高除氧器進水溫度、采用加固除氧器塔內噴嘴的方法完善除氧設備性能和改造取樣器減小分析誤差、規(guī)范操作以穩(wěn)定除氧器壓力和水位，將鍋爐給水溶解氧穩(wěn)定在30gg/L左右，除氧合格率提100%,消除了鍋爐長周期穩(wěn)定運行的隱患。關鍵詞：鍋爐水處理除氧器軟化水引言：熱工水處理擔負著煉廠中、低壓鍋爐的供水任務。系統(tǒng)內設有軟化水除氧、脫鹽水除氧和凝結水回收處理三個系列。軟化水裝置于1977年

2、建成投產，處理量：軟化除氧水50t/h。1997年為配合催化摻重改造及利用裂解裝置余熱，建立了脫鹽水站，引入月青綸廠二級脫鹽水，經除氧加氨處理。其處理量：100t/h0同期該裝置又將各單位凝結水進行了回收，按品質分級回收處理，其處理量各為：50t/ho配套4臺容量為75t/h的除氧器，其出水作為低、中壓余熱鍋爐給水。溶解氧是鍋爐給水的主要技術指標。給水中的溶解氧大幅度超標或者長期不合格，則會影響鍋爐受熱面?zhèn)鳠嵝剩铀馘仩t管道設備腐蝕及爐前熱力系統(tǒng)鐵垢的產生，甚至還會發(fā)生鍋爐爆管等事故，嚴重威脅機組的安全、經濟運行。因此，加強水處理給水除氧工作是確保鍋爐安全運行的有力保障。軟化除氧水工藝流程圖

3、1二級脫鹽除氧水工藝流程水處理給水除氧設備選用：噴霧填料式除氧器。采用的除氧方法主要是熱力除氧，即亨利定律：在一定的溫度條件下，任何氣體在水中的溶解度與該氣體的種類，汽水界面的分壓力是成正比的.按照亨利定律，氣體在水中的溶解度為b=kp/p0,當水中溶解氧壓力大于水面上分壓力時，氧氣就從水中釋放出來；當水中溶解氧壓力超過它在水中平衡壓力時，則會發(fā)生氧氣不斷向水中溶解現(xiàn)象。因此，只要將水溫加熱到相應壓力下的飽和溫度時，氧氣在水中的分壓力就會降低，那么它在水中溶解度則為零。水處理除氧器運行工藝指標：溫度104c-106C,蒸汽壓力為0.016MPa-0.018MPa。近年來，在節(jié)水減排、節(jié)能降耗的

4、前提下，該裝置對引入的蒸汽進行工藝調整。脫鹽水站除氧器引入1.3MPa蒸汽，是由催化余鍋中壓蒸汽通過減溫減壓后提供；水處理軟化水站引入0.6MPa乏汽，由裂解和1套循環(huán)水蒸汽透平提供。由于蒸汽品質的改變，以及工藝和設備等方面的缺陷，軟化給水除氧系統(tǒng)運行不正常，除氧器長期在80-100。情況下運行，造成給水含氧量不合格，最大達到50ug/l,最小為11ug/l。除氧器實際上沒有達到最佳使用效果。收集2006-2007年軟化除氧水月報數(shù)據(jù)。如下圖：60溶解氧含量趨勢圖含氧量1357911131517192123252729圖22006-2007年軟化除氧水含氧量由表中看出，近幾年來除氧器的運行工況

5、不穩(wěn)定，系統(tǒng)波動導致給水含氧量波動較大，最大值達到了50ug/l,最小值11ug/l。、造成除氧器長期運行不良的原因主要有:1、除氧器本身存在缺陷。1.1、 除氧塔內噴嘴容易損壞、噴嘴內雜物堵塞1.2、 填料變形，篩盤因螺絲易松動、脫落而傾斜這些缺陷致使水和汽在除氧器內分布不勻，流動受阻，汽水接觸面及接觸時間減少，導致除氧效果惡化。2、加熱器損壞水處理使用的是浮頭管殼式換熱器，出水溫度控制在65-80C,軟化水經過加熱器加熱后送至除氧器。由于長期運行，換熱器結垢、內漏等故障經常發(fā)生。在檢修或堵漏過程中，必須將其切出系統(tǒng)，造成了進水溫度低，由于加熱不足，致使除氧頭中水、汽混合不均勻，隨著外供水量

6、的增大，熱在水箱內停留時間很短，從而除氧器的出水含氧量不合格。3、進水溫度低除氧器的出水工藝指標控制在：溫度104-106C,蒸汽壓力為0.016-0.018MPa。2006年以來采用了催化的余熱0.6MPa的乏汽代替1.3MPa蒸汽進行加熱。隨著外界裝置的擴能改造，負荷增大，除氧器運行中負荷波動大，造成除氧器進水溫度過低，達不到除氧器內壓力的飽和溫度，給水中的溶解氧就會增加。當除氧水水溫低于60c時，加熱定量進水到相應除氧器壓力下的飽和溫度所需的蒸汽量就加大，原有的蒸汽量就顯得不足，而使除氧器的除氧效果變差；與此同時，由于蒸汽量加大使蒸汽流速增大，破壞了水、汽的均勻加熱，也導致了除氧器的效率

7、降低。4、凝結水含氧量不合格水處理裝置除氧器補水包括凝結水、軟化水、工藝回水。因此，凝結水也是給水的主要組成部分，凝結水罐容積為10M,1997年投用。罐頂配套兩臺汽水分離器和兩臺凝結水泵，采用填料密封。回收凝結水的工藝指標：含油量08mg/l，硬度<10umol/l,電導率5<us/cm,回收量050t/h,含氧量030ug/l,采用封閉式循環(huán)。因各單位的凝結水未經處理就直接輸送到水處理凝結水罐，在輸送、儲存過程中，或由于設備、介質腐蝕泄漏等原因，致使空氣等雜質溶入了水體，污染了水質，增加了溶氧。此水經過除油除鐵又被送入除氧器，又造成了系統(tǒng)出水含氧量的不合格。經觀察研究，凝結水含

8、氧量不合格的原因：凝結水罐水位過高；凝結水泵的盤根漏氣；向凝結水罐補水時補充不均勻，沒有充分噴散，造成凝結水含氧量不合格，水中的溶解氧未能解析出來。為此，我們針對凝結水泵運行中有空氣漏入，采用倒換備用泵，更換盤根。維護和調整凝結水罐液位。針對漏點，加強查漏、堵漏工作。然而，經過多方努力，現(xiàn)狀改變不大，凝結水溶解氧仍達不到指標。5、取樣器結垢，分析化驗含O2量不準確或監(jiān)督不到位，導致水樣氧含量不合格。6、蒸汽壓力不足或壓力調節(jié)器滯后除氧器水溫的變化對除去水中的氧氣和其他氣體有直接的關系。熱力除氧的必要條件就是要把給水加熱到該壓力下飽和蒸汽的溫度。當除氧器蒸汽壓力不足時，則大氣中空氣會從排氣管進入

9、除氧器內，反而大大增加水中的溶解氧；壓力調節(jié)器滯后使得汽水混合不均勻，其相應的飽和水溫就低，達不到壓力下飽和蒸汽的溫度，不能起到除氧效果。目前除氧器水溫基本控制在100-102C,除氧效果較差。7、排氣門開度不夠。給水經過蒸汽加熱至該壓力下的飽和溫度時，水中的溶解氧氣則從除氧頭排氣門排出，如果氣門開得過大，雖能達到除氧效果，但有大量蒸汽隨同氧氣一起跑掉，造成熱量及汽水損失；排氣門未開或開度較小，解析出來的氣體排不出去，氣體的濃度則不斷的增加，分壓力也隨之增加，影響了蒸汽對水的加熱，阻止了除氧頭上部的除氧作用，使已經除過氧的水中溶解氧量增大。與此同時冬季排氣管（有彎管的）內的疏水凍結，引起管道堵

10、塞，氣體排不出去等，也會使出水溶解氧不合格。8、操作人員技術素質差，對設備運行的原理和腐蝕機理不了解，不了解除氧的重要性，不正常的工藝狀況不進行及時處理。二、改造措施1、完善除氧設備目前水處理除氧器噴嘴采用：機械旋流式結構；填料為：不銹鋼。環(huán)。由于長期運行，這些缺陷致使水和汽在除氧器內分布不勻，流動受阻，汽水接觸面及接觸時間減少，降低了進水的霧化度，導致除氧效果惡化。為此我們針對現(xiàn)場情況，進行了整改。填料變形，篩盤因螺絲易松動、脫落而傾斜，清理并更換了已變形的填料，并將篩盤進行了點焊加固，使除氧器性能得到了完善。除氧塔內噴嘴容易損壞或雜物堵塞目前水處理除氧器噴嘴采用：機械旋流式結構；水經過蒸汽

11、換熱后，由導向板沿切線進入旋流室，通過高速旋轉流，將能量轉化成旋轉能。從而將水的溶解氧解析出去。由于噴嘴容易損壞或雜物堵塞，影響除氧效果。為此，該裝置采取更換損壞的除氧器噴嘴，并做好加固工作。與此同時檢查該除氧系統(tǒng)的運行工況，保證補水均勻，確保霧化良好；并加大水、汽的接觸面積，加速熱傳導以利溶氧的析出。通過改造，系統(tǒng)溶解氧量明顯下降。2、軟化水工藝管線改造針對換熱器結垢、內漏等故障，組織進行清理維修。工藝人員通過現(xiàn)場運行的實踐發(fā)現(xiàn)：凝結水溫度高，一般為80-95C；軟化水溫度較低，一般為30-40C,兩者相差50-60C,由于凝結水的高溫，易使凝結水泵入口進水汽化。為此經過綜合考慮：一方面，充

12、分回收凝結水，減少軟化水的用量；另一方面，將部分軟化水加入凝結水，進行充分混合；通過實驗對比，混合前除氧器進水溫度為65-70C,混合后達到80-90C,溫度提高率為21%。此方案不僅提高了除氧器的進水溫度，同時又降低了除氧器蒸汽的二次加熱量，起到節(jié)能降耗作用。為此，我們對給水的工藝，流程進行了改進，具體措施為：將部分軟化水引至凝結水罐內，與工藝凝結水進行混合換熱；增設乏汽吸收器，吸收水處理裝置凝結水罐近2t的乏汽；改變原軟化水的工藝路線，在原加熱器進出口處嫁接一條新管線，并增設跨閥。軟化水和凝結水充分混合后送往除氧器。根據(jù)現(xiàn)場用水量負荷的變化，兩套系統(tǒng)可以采用輪流切換。通過熱交換，軟水的水溫

13、提高了，熱量沒有浪費，同時也相當于提高了除氧器進水溫度，除氧器將進水加熱到飽和溫度的時間也縮短了，有利于達到預期的除氧效果。通過一系列改造，不僅實現(xiàn)了水處理裝置的乏汽回收，而且滿足了即使在軟水加熱器故障下除氧器的進水溫度，使除氧器的進水溫度維持在85c左右。圖3改造后的流程圖3、凝結水系統(tǒng)機組改造。改造前，凝結水罐容積10M3,當外界負荷減少，罐子的水位提升，達到最高點時，凝結水就會順著頂排管溢流到排水管。由于未設水封，大量空氣介入凝結水，使得溶解氧增加。為此，經過綜合考慮將原水罐的容積進行了擴容設計成45M3并增設水封桶，對凝結水采取水封，有效阻止了空氣和凝結水的接觸，控制了溶解氧在合格范圍

14、內。針對凝結水補水不均。在凝結水罐進口處，增設了補水支管，并裝上霧化噴頭，利用回收的乏汽進行二次加熱，增大水汽接觸面積，保證了補水均勻，霧化度好，以利于溶解氧的析出。經過實際運行表明：在不同的負荷下，凝結水溶解氧一直小于30g/L04、改造取樣器給水取樣做含氧量時，一般應將樣品的流量調至500-600ml/min,樣品的溫度不超過35Co通常采用改變冷卻水流量的方法調整。而幾年來的運行情況是：取樣器內易結垢，影響傳熱效果，必須關小取樣閥，才能滿足樣品溫度要求，這樣，取樣管內水流速度就會減小，且處于未充滿狀態(tài)，不符合化驗要求，導致樣品不具有代表性，化驗時取樣瓶內顏色不勻的現(xiàn)象。為了保證樣品真實性

15、，應適當增大取樣器的換熱面積，經過調整試驗，在要求的水溫下，能夠達到樣品流量要求，保證了取樣化驗所需的條件。并且規(guī)定及時檢查、更換取樣器內冷卻盤管，防止盤管結垢影響冷卻效果5、優(yōu)化操作，穩(wěn)定除氧器壓力和水位由于蒸汽調節(jié)閥滯后和排汽門開度不當，很大程度上制約了除氧器的運行效果。導致出水含氧量的不合格。為此，我們對除氧器進行調試工作。5.1、首先，我們在溫度100-150C范圍內求出除氧器的溫度和出水含氧量的關系。手動調整壓力控制溫度的穩(wěn)定性。在101C、102C、103C、104C、105C、106c下，每一溫度實驗30分鐘，并每隔10分鐘測定一次含氧量，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，找出最佳溫度運行點為104

16、-106C。5.2、找出進水量和出水含氧量的關系。將溫度控制在上述實驗的最佳結果內，進行額定負荷實驗。將負荷穩(wěn)定在50%、60%、70%、80%、100%,每一點實驗30分鐘。每10分鐘測定含氧量，找出最佳進水量35-45t/h05.3、進水溫度與出水含氧量的關系。將溫度、負荷控制在上述實驗的最佳結果內，調整進水溫度穩(wěn)定50C、60C,70C、80C、90C,實驗30分鐘，并每隔10分鐘測定一次含氧量，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，找出最佳進水溫度運行點80-90Co5.4、找出排氣門開度和出水含氧量的關系將溫度、負荷、最佳進水溫度控制在上述實驗的最佳結果內，調整排氣門開度，依次為1/4、1/3、1/2、1轉

17、，每改變一次穩(wěn)定在30分鐘，并每隔10分鐘測定一次含氧量，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，找出最佳排氣門開度為1/2,此時霧化度最好，有利于水中溶解氧的析出。5.5、進行超負荷實驗，找出最大允許負荷，將溫度、負荷、最佳進水溫度、排氣門開度控制在上述實驗的最佳結果內。穩(wěn)定2小時，逐一加大負荷，直到出水含氧量不合格為止，此點最大允許負荷為75t/h0經過跟蹤監(jiān)測，檢查除氧器的含氧量的控制情況。試驗方案及結果情況統(tǒng)計表時間詞8:00取樣16:00取樣冰。2出水。2提局率%進水。2出水。2提局率%23日37282435223724日25163630213025日32232828222126日29241732242527

18、日38214428193228日24192125211629日201620362433:均值292127312228r調查結果:出水O2值進水O2值；O2提高幅度達到25%左右。表1含氧量試驗方案及結果情況統(tǒng)計表出水中的含氧量明顯降低，通過改進措施，除氧器運行工況良好，在此基礎上并且要求精細操作：均衡進水，調整時要做到“少量多次”，避免有大的波動；除氧器水位控制在1.41.7m,以利于除氧水在水箱內進一步擴散除氧；將除氧器水溫控制在104106c運行，溶解氧量明顯下降。各除氧器之間不得有壓游現(xiàn)象，若出現(xiàn)壓游現(xiàn)象，應及時配合儀表人員檢查分析，找出壓力調節(jié)器跟蹤調節(jié)滯后的原因，并盡快解決，從而保證了除氧器能夠在最佳工況下穩(wěn)定運行。三、改進效果通過對給水除氧系統(tǒng)的技術改進和優(yōu)化操作，塔內部件使用周期延長，除氧器運行工況良好，除氧效果明顯提高。收集2007-2008年軟化除氧水月報表數(shù)據(jù)進行對比，運用控制圖對含氧量進行控制和監(jiān)督，以便及時發(fā)現(xiàn)生產上的異常波動。對07年底至08年2月份的軟化除氧水含氧量工序控制情況進行了檢查表20708