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张筠董事长发表论文 除氧器乏汽回收装置在余热电站的应用

文章来源: 更新时间:2017-04-21 15:15:00点击数:
除氧器乏汽回收装置在余热电站的应用(连云港市万达电站辅机厂有限公司 张筠 222022)(天津大沽化工股份有限公司 李青山 贾云亭300455 …

除氧器乏汽回收装置在余热电站的应用

(连云港市万达电站辅机厂有限公司  张筠  222022)

(天津大沽化工股份有限公司 李青山 贾云亭300455)

    摘要:

大气式除氧器由于其工艺的需要,在将水中的溶解氧排出的同时,部分蒸汽也随之排出,因而除氧器排汽是火力发电厂汽水损失的主要形式之一。据统计,热电分厂每年除氧器乏汽排放约5000多吨,经济损失达数十万元。除氧器乏汽排放既浪费了能源又污染了环境,这些蒸汽完全可以回收再利用,为企业取得巨大的经济效益。

关键字:除氧器乏汽  乏汽回收装置

一、大气式除氧器器的乏汽排放

从气体的性质可知,当水与某种气体接触或与空气相接触时,就会有一部分气体溶解到水中。从化水车间供过来的除盐水中溶解的气体,有一些是活性很强的气体,如氧气和二氧化碳,其对热力设备、管道、省煤器及锅炉本体内部表面、热交换设备等部位起腐蚀破坏作用,降低了设备的使用寿命。因活性气体对电厂的安全经济运行危害极大,所以在给水进入给水泵、高加、锅炉之前必须将它除掉。除氧的原理有两种:一种是化学除氧,另一种是加热式除氧,加热式除氧是利用气体在水中溶解的性质进行除氧,其优点是理论上能将水中溶解的各种气体全部除掉,但根据气体分压力定律,氧气的排出与溶入有一个动态平衡过程,在氧气逸出的同时又有一部分氧气溶入水中。所以除氧器的除氧能力和除氧器的类型有关。一般在中小电厂应用最广泛的是大气式除氧器,它是在工作压力0.02Mpa工作温度104℃下进行除氧,除氧的过程是除盐水与加热蒸汽在除氧头内进行热交换后,达到除氧目的。除氧后的水进入除氧水箱,一般水箱的总容积为满足锅炉在额定负荷下20min的水量。水箱内的给水含氧量不超过15ug/l,进行完热交换的乏汽与活性气体一起从除氧头顶部排出,从而保证锅炉锅炉给水品质。

二、大化热电分厂乏汽排放的经济损失

  1.乏汽排放量

乏汽参数:P0=0.02mPa  t0=104oC  饱和蒸汽焓h2=2682kj/kg,饱和水焓h1=436 kj/kg,进入乏汽回收装置的除盐水P=0.4 mPa,t=35 oC,t=50 oC,h35 oC=147 kj/kg,h50 oC=209 kj/kg

根据热力学第一定律即吸热量与放热量相等,即M(h50 oC - h35 oC)=X(h1-h2)其中X为乏汽排放量。根据实际测量进入乏汽回收装置的冷却除盐水m=10t/h,带入数据解得  X=0.28t/h。

2.节约煤量及工质量

根据上式每小时回收热量q1= M(h50 oC - h35 oC)=6.2×105kj/h ,标煤发热量q0=29306 kj/kg,锅炉效率按ηb=85%计算,根据热量平衡ηb×m=q1/q0 ,得:m=25kg/h

考虑到大化热电分厂的6台除氧器不可能全部运行,按5台计算,全年按8000小时计算:

M=8000×5×25=1000t

M工质=8000×5×0.28=11200t

  3.回收效益

每吨标煤按800元,除盐水按9元计算(参考2011年分厂成本):

P=1000×800+11200×9

  =800000+100800=90万

三、乏汽减排技术

在国外,企业对除氧器乏汽回收很重视,在其结构设计或热力系统设计时尽量减少排汽损失,各种规格的除氧器均设有排汽冷却器。我国除氧器大多没有回收装置,在现场可以看到排出的大量蒸汽飘得很高很远。除氧器乏汽回收分蒸汽回收和热水回收两种,所谓蒸汽回收是将除氧器乏汽压力升高,并入热网利用。一般除氧器乏汽量和热网蒸汽流量相比很少,其中的含氧量不会影响蒸汽的品质。所谓热水回收是指用乏汽加热软化水。两种方式分别介绍如下:

 

除氧器乏汽的蒸汽回收,是利用蒸汽喷射式热泵,利用较高压力的蒸汽经喷射吸入乏汽,混合后增压,送入供热管网。回收的原则性系统图及控制图如图

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    除氧器乏汽的热水回收有两种方案,一种是利用喷射式混合凝汽器将乏汽凝结成水,另一种是利用膜式凝结器,将蒸汽凝结成水。利用喷射式混合凝结器乏汽回收系统如图所示。

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喷射式混合式凝结器乏汽回收装置

1、除氧器 2、喷射式混凝器 3、汽水分离器 4、自动水位计 5、电动球阀

    膜式凝结器,将蒸汽凝结成水。膜式凝结器回收系统如图所示

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膜式凝结器回收乏汽系统

1、除氧器2、膜式凝结器 3、自动水位计   4、电动球阀

乏汽的蒸汽回收适用于高压除氧器,因为高压除氧器工作压力高,乏汽排气压力也高,用蒸汽喷射式热泵回收,不需要太多的驱动蒸汽,容易做到蒸汽的平衡。对于大气式除氧器则适用于热水方式回收,而且更适合用膜式凝结器回收,因为冷却水水源可以用除盐水代替,除盐水冷却乏汽后无需加压直接进入除氧器,系统较为简单,工程造价低。

四、大化热电分厂采用的技术及其改造过程

   1、技术的选择

 在确定改造项目后,大化热电分厂对上述两种乏汽回收方案的生产厂家进行了技术咨询,并进行了现场调研,由于喷射混合凝汽器回收装置应用较为广泛,大化热电分厂首先考察了由北京某公司生产的喷射混合凝汽器回收装置,该装置在河北省某公司的自备电厂得到了较好应用,不足的地方是在除氧层需要设置两台管道泵将除盐冷却水打回除氧器,需要电气设备控制系统,装置的巡检以及维护强度高,而且设备成本较高。大化热电分厂又咨询了江苏连云港市万达电站辅机厂生产的膜式凝结器,该公司的回收装置在山东有多个厂家也得到了成功应用,大化热电分厂对其中三家回收装置的运行情况进行了咨询,三个厂家都对该回收装置给予了很好的评价。膜式凝结器回收装置系统设备简单,现场只需要一台加热器,投入与退出都很简便,安全性能好,设备成本低。鉴于上述优点,大化热电分厂决定采用该方案对除氧器进行改造。

 2、改造的方法

 用除盐水作为回收装置的工作水源,在除氧器的进水调节门的旁路阀前加一个阀门作为膜式凝结器的进水,在阀后加一个阀门作为膜式凝结器的回水,冷却水量的控制可以通过调整进水或回水阀门的开度来实现。凝结水的排放通过自流进入除氧器溢流管送至疏水箱,如图示:

1492657719220800.jpg

    在装置需要投入时,先投入除盐水冷却水路,再打开除氧头排气与乏汽回收装置的乏汽进口阀及乏汽出口阀,然后关闭除氧器排氧头的排气直通阀。

    2、改造后效果

    该装置在大化热电分厂一期3#除氧器投入运行后,运行效果良好,经过乏汽回收装置后的除氧器排汽基本上都被冷凝成水,达到了零排放,除氧器运行平稳,没有振动现象,除氧水箱的出水的含氧量基本没有变化,都在15ug/l以下,改造基本达到了预期的效果。但是该装置也存在一定的不足,在除氧器负荷较低时,除氧器的除盐水调节阀开度很小,除氧器依靠各路回水就可以满足运行要求。但乏汽回收装置需要一定量的除盐水冷却乏汽,调节阀的漏量使得一定量的除盐水进入除氧器,这就使得除氧器水平衡比较困难,在除氧器低负荷时需要退出该装置运行。为了解决上述问题,大化热电分厂与连云港市万达电站辅机厂进行了沟通,拟将1#、2#除氧器的乏汽回收装置直接与除氧器除盐水进水主管路连接,利用除盐水调节阀的漏量对乏汽回收装置的乏汽进行冷却,这就要求乏汽回收装置的内部不锈钢管的管径加大,以减少其本身的压力损失,保证除氧器的进水压力。这样就既解决了除氧器的水平衡问题,又能满足除氧器各负荷下的正常运行。改进后的连接方式如下图所示。

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 运行时全开乏汽回收装置的进出口水阀(阀5、阀4),,关闭调节阀后手动阀(阀6),这样乏汽回收装置就与除盐水系统形成了串联关系,保证了除氧器在低负荷时乏汽回收装置能也正常运行。需要指出的是,3#除氧器乏汽回收装置的疏水管在安装时为了保持水位,防止乏汽泄漏,使用了U形管,但在投入运行中发现除氧器在高负荷时易出现水位高,除氧头振动现象。起初认为是疏水管设计偏小引起的,因此在4#、5#除氧器乏汽回收装置安装之前,与厂家沟通加粗了疏水管,但在投入运行后同样出现了振动的现象,经过深入分析后认为可能是装置内形成微负压使凝结水自流动力不足以克服U形管的阻力导致了乏汽回收装置凝结水的不畅,将U形管改为直管后,上述现象得以解决。因此,只要除盐水的出口不超过60 oC,乏汽进入膜式凝结器后会立即凝结,乏汽也不会从疏水管排出。

 五、总结

喷射式混合式凝结器乏汽回收装置与膜式凝结器乏汽回收装置虽然都可以达到乏汽回收的目的,但笔者认为膜式凝结器因其结构简单,投资少,运行维护简便,两者相比其更是一种很好的乏汽回收技术,随着其日益投入生产应用,其应用前景将会十分广泛。