ＬｏＷ ＣＡＲＢｏＮ ＷｏＲＬＤ ２０ｌ３，４ 工艺与设备 【文章编号】２０９５—２０６６（２０１３】０８—０１５７—０３ 浅议热力喷雾填料式除氧器的多变负荷适应性改造
龙仁洲（际华三五三九制鞋有限公司，重庆江津４０２２６０） 【摘 要】随着国家对安全生产的日益重视，锅炉安全运行备受关注，在多变负荷运行下的锅炉如何减少氧腐蚀，本文提供了一个改造热力喷 雾填料式除氧器的成功范例。本文从锅炉除氧的必要性，热力除氢原理出发，剖析了传统热力喷雾填料式除氧器在多变负荷时除氧效果不佳的 原因，提出改进措施供同行参考。 【关键词】热力喷雾填料式；除氧器改造；多变负荷ｉ氧腐蚀
Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ ｃｈａｎｇｅａｂｌｅ ｌｏａｄ ａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ Ｌｎｓｆｃ ‘ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｐｒａ！ｆ ｌ ｌ ｇｌ：ｔｒａｎｓｔｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｉ：ｈｅｒｍａｌ ｓｐｒａｙ ｆｉｌｌｅｒ ｔｙｐｅ Ｒｅｎｚｈｏｕ Ｌｏｎｇ Ｏｉｈｕａ ３５３９ ｓｈｏｅ－ｍａｋｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．Ｊｉａｎｇｊｉｎ Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０２２６０） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｕｎｔｒｙ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ ｐａｙ ｍｏｒｅ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｉｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｓａｆｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｂｏｉｌｅｒ ｉｓ ｃｏｎｃｅｒｎｅｄ，ｉｎ ｔｈｅ ｖａｒｉａｂｌｅ ｂｏｉｌｅｒ ｌｏａｄ ｔｏ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｏｘｙｇｅｎ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ ｅｘａｍｐｌｅ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｐｒａｙ ｆｉｌｌｅｒ ｔｙｐｅ ｄｅａｅｒａｔｏｒ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｎｅｃｅｓｓｉｔｙ ｏｆ ｂｏｉｌｅｒ ｄｅａｅｒａｔｏｒ，ｔｈｅｒｍａｌ ｄｅａｅｒａｔｉｏｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｃａｕｓｅｓ ｏｆ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｐｒａｙ ｆｉｌｌｅｒ ｄｅａｅｒａｔｉｎｇ ｕｎｄｅｒ ｖａｒｉａｂｌｅ ｌｏａｄ ｅｆｆｅｃｔ ｉｓ ｐｏｏｒ，ｓｏｍｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｆｏｒ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ． 【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］ｔｈｅｒｍａｌ ｓｐｒａｙ ｆｉｌｌｅｒ ｔｙｐｅ；ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ｄｅａｅｒａｔｏｒ ｖａｒｉｅｄ ｌｏａｄ；ｏｘｙｇｅｎ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ
ｌ工业锅炉除氧的必要性 自来水、井水等各种水源中，都溶有一定的氧气和ＣＯ 气 体，它们一旦随锅炉给水进入锅炉后，在高温、压力、电解质存在 的条件下，水中的溶解氧、二氧化碳气体对锅炉金属壁面会产生 化学和电化学腐蚀，因此必须采取除气（特别是除氧）措施。 目前我国工业锅炉采用软化水．脱盐水作锅炉给水．溶解 氧腐蚀问题比较突出。由于锅炉的腐蚀是一个缓慢的过程，其 产生的危害短期内不易觉察，因而．有些企业对除氧不重视。 另一方面．由于缺少很好的除氧技术．我国５０％的工业锅炉未 配置或未能有效的利用除氧器，致使工业锅炉平均寿命缩短 １／３．给企业和国家造成巨大的经济损失。 对于给水含氧量在多少时对锅炉损害最小，《工业锅炉水 质｝ＧＢ１５７６—２００８中有详细的规定．如表１。 袅１ 蒸汽和汽水两用锅炉额 Ｐ≤１．Ｏ １．Ｏ＜Ｐ≤ｌ ６ １．６＜Ｐ＜３．８ 定蒸汽压力（ＭＰａ）
补给水类型 软化水 除盐水 软化水 除盐水 软化水 除盐水
给水溶解氧（ｍｇＣＬ） ≤０．１Ｏ ≤０．１０ ≤Ｏ．１０ ≤０．０５０ ≤０．０５０ ≤０．０５０ 额定蒸发量大于等于１０ｔ／Ｉ１的锅炉，给水应除氧。额定蒸发 量小于１０ｔ／ｈ的锅炉如果发现局部氧腐蚀．也应采取除氧措施。 ２热力除氧原理
热力除气作为一种广泛运用的除氧方式．其不仅能除氧， 还能除去水中的Ｃ０ 及其它气体而不增加给水中的含盐量， 热力喷雾填料式除氧器作为大多数工业蒸汽锅炉的标配辅 机，具有技术成熟的优点。热力喷雾填料式除氧器是根据什么
原理工作的呢？从气体溶解定律（享利定律）可知，Ｃ￣＝ＫＰ 在达 到平衡条件下，水中溶解氧含量Ｃ 与水上方氧气的摩尔分压 Ｐ 成正比，如果水上方氧气的摩尔分压Ｐ ＝０，溶解氧就向水上 方无氧气体中扩散．如果设法使水上方气体中氧气摩尔分压 始终保持为零，扩散达到平衡，水中溶解氧含量就为零，即成 无氧水．无氧气体为蒸气就是热力除氧。 热力喷雾填料式除氧器采用喷雾加填料的方法．水通过 喷嘴被播散成雾状下落，与上升的蒸汽流相遇，雾化的结果大 大增加了水和蒸汽的热交换面积。强化了汽水热交换的效果， 当雾状的水滴继续流经无规则堆放的填料层时．受到蒸汽的 进一步加热。水被加热的速度越迅速，溶解于其中气体的排除 速度也越快。因此，虽然水在除氧器中停留的时间很短，而除 氧的效果很好。 ３传统的热力啧雾填料式除氧器在多变负荷
运行中存在的问题 我公司蒸汽主要用于工艺烘干、工艺硫化直接或间接加 热，蒸汽负荷随生产节奏的变化较大，锅炉经常在多变负荷中 运行。热力喷雾填料式除氧器新安装时，由于负荷波动造成除 氧器水位不稳定、除氧温度过高或过低，．ｇ－至影响到锅炉的正 囊 常进水，经对该除氧器进行仔细分析，发现该除氧器存在以下 裹 问题： 言 ３．１水位控制 采用浮球式水位控制阀．当除氧器水位升高时，利用浮球 帮 堂
１５７ 工艺与设备 Ｌ０Ｗ ＣＡＲＢｏ ＷＯＲＬＤ ２０１３／４ 上升及杠杆原理关小阀门，反之则开大阀门，从而实现对水位 的控制。该控制优点在于连续给水，使除氧器给水均衡，无明 显的水位波动，缺点在于水位控制精度差．当除氧器水位升高 时仅靠浮球上升的浮力不能关闭控制阀．从而使除氧器满水， 导致能源的浪费。此外除氧器的满水使整个除氧头完全浸入 水中，破坏了给水的雾化效果和汽水的热交换．不能保证除氧 效果 ３．２温度控制
采用温度传感器测除氧器内水箱的温度．由温控仪发出 控制指令同时控制再热器及预热蒸汽管道加热。缺点在于，当 除氧器罐内温度低于设定温度时，再热器加热管道及预热蒸 汽管道不断输入蒸汽．蒸汽与再热器内水及时进行热交换，未 造成气空间压力的增大．而预热蒸汽管道进入的蒸汽由于给水 的减少，不能及时进行热交换．使气空间压力增大，超过除氧器 安全阀整定压力时开启安全阀泄压，从而导致能源的浪费。 ３－３压力控制 依靠安全阀超压排放来控制罐内压力．使罐内压力波动 大．能源浪费严重 、 ３．４安装位置 除氧器由于出水温度高（１０４℃对应饱合水蒸汽压力 １．２ＭＰａ，大于大气压力），在常压下已汽化，直接用于水泵给水 时将产生汽蚀。传统的解决方式是增高除氧器的安装高度，虽 克服水泵汽蚀现象，但增加了基建投资。由于给水温度的提 高，不利于省煤器有效的利用烟气余热，使排烟温度升高。 因而传统的除氧器在蒸汽负荷波动时极易造成除氧器水 位、温度、压力的不稳定影响了除氧的效果．同时造成能源的 浪费和锅炉安全隐患 ４热力喷雾填料式除氧器的改进措施 经过查阅相关资料，反复实践，总结热力喷雾填料式除氧 器成功运行须满足以下条件：①水温加热至相应压力沸点；② 进水相对稳定，短时间内无进水量突然增大现象；⑧解吸出来 的气体能通畅排出；④保证足够除氧时间。其中水位、温度、压 力的控制是关键，经实际运行表明：１台６ｔ／ｈ锅炉负荷除氧器 给水温度不能过低（一般２０℃以上均可），进蒸汽总压力夏季 ０．４ＭＰａ，冬季０．６ＭＰａ。改造后的系统如图１，下面予以分述之： ＊ 越 日． ． 电般阀口 ｕ《传艚薄 国 农采 舢湘固枷 蝴 事 ｌ 回阁 ＊ 摊圬球阁 井嗵Ｊｌ、 寝 图１热力喷雾填料式除氧器的多变负荷适应性改造系统图 ４．１除氧器的水位控制 实践证明，对于多变负荷的蒸汽锅炉，采用浮球阀控制除 氧器液位是不可靠的。＿由于浮球阀本身属于机械式节流型流 量调节阀．依靠浮球产生的浮力与外部重锤重力实现阀芯的 启闭，在低负荷时，其流量调节就不能满足使用要求，因而不 可能在大流量变化范围内成功控制水位。同时其属节流调节， 本身存在能源的浪费现象。 改进措施：使用差压变送器３＋变频器＋控制器进行恒水 位控制．除氧器水位变化由差压变送器３测量并反馈到控制 器分析．在控制器内与设定值比较后输出相应控制信号给变 频器执行，通过变频器控制水泵转速来控制给水量，从而达到 水位控制的目的 该方法优点：水位变化时变频器自动改变频 率跟进，水位恒定可靠，节能。 除氧器的水位控制有很多种方法，为了适应多变负荷下 除氧器的正常使用．连续给永方式为必选。如采用位式给水， 给水时将造成罐内压力及温度下降，甚至造成罐内真空，吸入 空气，电器启闭频繁，水位波动大，降低除氧效果。 ４．２除氧器的温度控制
对除氧器水箱再加热管的进口蒸汽管道设电磁阀６＋温 度传感器５＋温度控制器．控制水箱内水温在１０４ 左右。恒温 控制水箱水温．可以进一步除去水中未除尽的气体．彻底保证 锅炉水质 ４．３除氧器的压力控制
要保证除氧器的良好除气效果．除了能分离出气体外，还 必须保证分离出的气体能顺利排出 因此须保证罐内压力比 外界大气压力略高，一般表压０．０２ＭＰａ左右，因此在罐内适当 位置设置电接点压力表２（控制压力０．叭～０．０４ＭＰａ）控制蒸汽 预热管道的电磁阀４。优点：当除氧器给水时，罐内压力逐步 降低，当压力低于Ｏ．０１ＭＰａ时，预热管道电磁阀４及时打开对 给水进行预热及补压，保持罐内压力始终大于外界大气压，以 利排出氧气，同时气空间充满的蒸汽有利于水中氧的析出。除 氧器顶部有专门排气管．通过调整排汽阀１的开度来找到合 理排气与节能的平衡点 ４．４除氧器安装位置的改进
由于除氧器出水温度饱合水蒸汽压力大于大气压．为 防止常压下水泵汽蚀，此类除氧器要求高位布置，如采用 低位布置，为解决汽蚀问题，必须对除氧器出水进行冷却， 即加设热交换器．利用除氧器的给水来冷却除氧器的出 水。设置热交换器优点：利用了热源，使除氧器给水温度大 于２０℃，又降低了多级泵的进水温度。避免了水泵汽蚀现 象的发生 ５结束语
２００１年我们对除氧器进行了上述改造．经过十多年的运 行实践表明，除氧器对适应多变负荷．ｙ－况下的给水是成功的， 在运行中给水温度、水位数字设定，既方便又节能。设备未改 造前．除氧器内水位及温度失控、压力的不稳定导除氧器安全 阀经常超压排放，完全无法正常使用，锅炉内已开始出现部分
