基于锅炉低位除氧方式优化的研究

杨优　张礼花　刘勇

锅炉系统给水处理工艺过程中，除氧是一个非常关键的环节，由于氧气的氧化特性，当溶解氧随给水流动在整个运行系统时，会腐蚀所接触到的管路和设备，对锅炉的综合影响非常大，不仅会降低锅炉运行能效，亦会对设备运行的安全稳定性产生不可逆的影响。本项目对现有鼓泡式除氧器低位运行方式，在前期运行过程中产生的供水泵损坏、供水水压不稳、热力除氧需用蒸汽量过大等系列问题进行了深入分析，并提出了以热力除氧与化学除氧有机融合为核心的针对性解决方案，提高了锅炉系统运行效率和运行稳定性。

1 国内外发展现状

国内外的专家学者对除氧器的相关问题做了一定的研究，比如朱纪庆比较了现在电厂主要采用的几种除氧器，给出了具体的选型方法，确保除氧器的安全运行;张兢对热力除氧器的选择和使用做了总结和详尽的描述;张军昌指出了大气式热力除氧器存在的问题，指出其给水流量变化引起除氧温度变化，从而影响除氧的效果，并给出了改进措施;张雷对某个厂的除氧器进行了更换喷嘴和填料的改在，达到了较好的除氧效果。

2 我厂系统现状

2.1 低位热力除氧器基本架构与运行原理

我厂在用的两套除氧器采用蒸汽底部鼓泡方式加热锅炉用水，属热力除氧器的一种，下图为其示意图：

2.2 存在的问题

2.2.1 除氧器内耗蒸汽量过大

由于除氧器没有采用喷淋方式加热，传热效果不好，为了能将水温迅速提高到104℃以上，蒸汽量较大，造成放散管排气量较大。

2.2.2 供水泵频繁损毁

除氧器出厂成套配置增压泵，以解决低位除氧器的汽蚀给水问题，

但是增压泵的控制没有与给水泵、锅炉运行进行联锁，造成运行中产生汽蚀现象，进而导致供水泵损毁，影响锅炉正常运行。

2.3 方案制定

2.3.2 原因分析

已知设备参数如下表所示：

根据公式：（相关参数查表可知）

若计算所得为正值，泵可在最大吸上高度为H m水头下运行;若计算所得为负值，泵需要一最小 m水头的进口压力。

给水泵计算最低给水压力）：m

P（绝对压力）：1.2bar

（净吸入压头）：1.0m

H（吸入管路的阻力损失）：0.005m

H（汽化压力）：12m

H（安全余量）：0.5m

=1.2×10.2-1.0-0.005-12-0.5= -2.665m（取絕对值）

给水泵的最小给水压力为：1.5+0.3-1.0-0.3=2.5m（除氧器最低水位减去给水泵进口中心位置高度）。

以上计算结果可以看出，给水泵的最小压力小于给水泵计算最小压力，2.5m<2.665m。有汽蚀现象产生。

2.3.3 方案确定

基于以上计算过程，要杜绝汽蚀现象的发生，可以从两个方向着手，一是更换功率更大的给水泵，增大NPSH值;二是降低除氧器水温，减小值。通过采取二者结合的方式（即热力除氧与化学除氧结合），既可解决汽蚀现象又可降低除氧器内耗蒸汽。

3 研究内容

3.1供水泵选型

安装格兰富YE3-180M2-22kw型供水泵，替换原供水泵。查性能曲线可知，NPSH为1.7m，H=1.2×10.2-1.7-0.005-12-0.5=-1.965M（取绝对值），因此，给水泵的最小压力大于给水泵计算最小压力（2.5m>1.965m），选型通过。

3.2除氧温度及加药比例实验

3.2.1药剂选择

（1）无机除氧剂

在锅炉水化学除氧中，亚硫酸钠是应用广泛、使用便捷的除氧剂。亚硫酸钠除氧的原理在于亚硫酸钠加入水中之后，将与溶解于水中的氧气发生化学反应，生成硫酸钠。但该除氧方法也存在一定的缺陷，在实际的操作过程中，亚硫酸钠的投药量难以进行精确控制，因此无法保证形成相对稳定的除氧效果。

（2）有机除氧剂

有机除氧剂主要以肟类化合物为主，其中应用最为广泛的肟类除氧剂为二甲基酮肟，YG-108脱氧剂为其中一种，其具有较强的还原性，很容易和锅炉给水中的氧反应，从而降低给水的溶解氧含量。

具体原理如下：

二甲基酮肟与氧反应的化学方程式如下：

肟类化合物与锅炉水中的氧气反应之后，主要的产物为氮气、一氧化氮和水，相对于传统的无机除氧剂而言，其反应过程中不会生成固体物质，同时生成物也不具有腐蚀性，因此在安全性上更高。

综上，确定有机除氧剂YG-108脱氧剂为化学除氧药剂。

3.2.2参数实验

除氧器温度控制在不同温度，向锅炉给水中加入脱氧剂直至锅炉给水中溶解氧含量达到国标要求，检测锅炉给水中溶解氧含量、并记录脱氧剂加入量。实验时间为24h。

实验数据分析：

4 效益分析

除氧器温度由104℃降低至95℃，其加热耗用蒸汽量有了明显降低，通过数据分析，除氧器蒸汽每天耗用量可减少7.37m³。除氧器用蒸汽占蒸汽总量由原来的13.77%降低为7.58%，降幅44.95%。