浅谈变换除氧器运行优化

王冠 1 李余洋 2

摘要：氧是锅炉给水系统和锅炉的主要腐蚀性物质，如不及时清除会影响设备和管道，腐蚀产物氧化铁会进入锅炉沉淀或附着在锅炉管壁或受热面上形成不良的铁垢。本文对变换装置除氧器自投产运行以来除氧器出水溶解氧超标问题进行了分析，讲解除氧器工作原理，并对除氧器加药口位置进行改造、提高除氧器温度参数，技改排气管等措施，效果良好，更大程度的优化操作系统和达到节能降耗的目的。

关键词：除氧器 原理 溶解氧 改造

一、变换除氧器简介

变换工段共设置2台除氧器，变换一、二系列各一套除氧系统；来自管网的脱盐水分别在制氢变换系列一／二脱盐水加热器和甲醇变换／热回收脱盐水加热器与变换气换热，加热到120℃后进入除氧器V008除氧，除氧器操作压力0.2MPa（G）。蒸汽冷凝液经除氧器除氧后一部分送往甲醇变换、热回收工段和制氢变换系列一、二，其它部分分别送气化装置、低温甲醇洗系列一、二、甲醇合成装置、醋酸装置。

除氧器指标规格

除氧器	规格	全容积	操作/设计温度	操作/设计压力	物料	设备制造厂	材质
V008	Φ3600×16020	156.5 m3	132/190℃	0.2/0.9MPa	锅炉给水	东方锅炉	Q345R

二、除氧器除氧原理

1、除氧器类型

本公司采用东方电气集团东方锅炉有限公司的无头除氧器（如图1）；无头除氧器的工作原理：凝结水喷嘴喷入除氧器汽空间，进行初步除氧，然后落入水空间流向出水口，加热蒸汽排管沿除氧器筒体轴向均匀排布，加热蒸汽通过排管从水下送入无头除氧器，与水混合加热，同时对水流进行扰动，并将水中的溶解氧及其他不凝结气体从水中带出水面，达到对凝结水进行深度除氧的目的。水在无头除氧器中的流程越长，对水进行深度除氧的效果越好。蒸汽从水下送入，未凝结的加热蒸汽(此时为饱和蒸汽)携带不凝结气体逸出水面，流向喷嘴的排汽区域(喷嘴周围排汽区域为未饱和水喷雾区)，在排汽区域未凝结的加热蒸汽凝结为水，不凝结气体则从排气口排出。不凝结气体在流向排气口的流程中，在水容积一定的情况下，无头除氧器筒体直径越大，汽空间不凝结气体分压力越小，这样就能有效控制不凝结气体在液面的扩散，避免二次溶氧的发生，因此，无头除氧器筒体采用大直径为佳

图1

2、除氧方法有热力除氧和化学除氧

2.1 热力除氧:

热力除氧是指利用蒸汽将锅炉给水加热到大气式热力除氧器压力下的饱和温度，这时水表面蒸汽压力接近于水面的全压力，溶解在水中的各种气体的分压力接近于零，给水不具备溶解气体的能力，溶解在水中的气体就会析出，从而达到除去氧气，保护热力设备及管道的目的。

热力除氧的基本原理：根据气体溶解定律(亨利定律),水中溶解的某种气体浓度和该气体在气液表面的分压成正比，如果把水加热到沸腾，气液表面就几乎100%是水蒸气，同时，原来溶解于水中的氧气等各种气体会从水中逸散出来，只要把水分割到足够小的水滴并且及时抽走液面上的气体，就能除去水中氧气和其他溶解气体，并且保证已经逸出的气体不再重新溶解会水中。[1]除氧气达到充分除氧需要满足三个条件：即把水加热到该压力下的沸点；把水分成足够小的水滴；把逸出的气体及时排出去。

2.2 化学除氧：

联胺除氧是目前常用的化学除氧方法，它在碱性溶液中表现较强的还原性，能够将水中的溶解氧还原，生成氮和水；反应式为：N2H4+02→N2+2H20过量的联氨不生产溶性固形物，可以增加炉水的PH值，有利于锅炉的保护；

本公司配备锅炉加药系统，在除氧药液贮槽内除氧剂和脱盐水混合，通过蒸汽搅拌和电搅拌，配制好除氧药液，经脱氧加药泵送入除氧器。

三、系统运行中所出现的问题

1、除氧器中锅炉水溶解氧氧含量高，设计指标≤15μg/l,在运行中溶解氧很难达到要求；

2、除氧器分别设有三个排气口，自投运以来经常会有水从排气口喷出。

分析原因：

1. 设备存在缺陷。如除氧头振动引起淋水盘、填料支架托盘、滤网等损坏或水中的腐蚀产物堵塞淋水孔板、喷嘴，以及雾化喷嘴脱落，都能使出水溶解氧长期不合格。
   （2）运行调整不当。如除氧器进汽汽压低、水温低、水位过高或进水量过大(喷雾式除氧器进水量过低)等，都会引起出水溶解氧短期不合格。

（3）运行方式不合理。如高温疏水量过多，加热蒸汽压力高、除氧器内蒸汽量过大发生汽阻，都会使出水溶解氧不合格。

（4）排气门开度不够。排气门开度小，解析出来的气体排不出去，或冬季排气管(有弯管的)内的疏水冻结，引起管道堵塞，气体排不出去等，都能使出水溶解氧不合格。

（5）除氧器内压力突然升高时，水温变化跟不上压力的变化，水温暂时低于升高后压力对应的饱和温度，因而水中的含氧量随之升高，待水温上升至升高后压力对应的饱和温度时，水中的溶解氧才又降至合格范围内

四、改进措施

针对以上问题，进行了以下改进：

1、排气管改造

对除氧器排气管路进行改造，将除氧器排气中夹带的水排掉，避免这些冷凝水回到除氧器中；除氧器排气管重新配管，由垂直排气改为倾斜排气。为防止排气管蒸汽冷凝，流至除氧器，影响除氧效果，现将倾斜角处配管，将三根排气管倾斜底部冷凝液汇至一根横管汇总再引出排至地沟。

2、喷头清理

对热回收除氧器43133V008 的喷头进行了清理，保证进热回收除氧的脱盐水分布均匀，甲醇变换除氧器43132V008待有停车机会，利用停车机会对除氧器喷头进行检查、清理。

3、加药口位置改进：

对除氧器43132/43133V008脱氧药剂加药管线位置进行了改造，将中和氨加药位置由除氧器出口管线改至脱盐水进口管线位置，将脱氧药剂由远传液位位置并进除氧器内，提高脱氧药剂在除氧器内停留时间

4、工艺调整

（1）系统负荷稳定的情况下，降低除氧器压力，由操作压力值0.2MPa降至0.175MPa，降低气体平衡分压，达到除氧目的，经过溶解氧分析数据比对，效果不明显，目前操作压力在0.185MPa效果较好。

（2）适当提高蒸汽用量，提高除氧器温度，增大解吸度，达到除氧目的。

（3）提高进除氧器脱盐水温度，达到除氧目的；通过减小低温热水加热器中低温热水流量，适当提高工艺气温度，从而提高脱盐水加热器中脱盐水的温度，使出换热器脱盐水的温度尽量接近除氧器中脱盐水温度的设计值120℃，通过调节板换脱盐水的流量，使出板换中脱盐水的温度接近脱盐水温度的设计值120℃。

5、调整除氧药剂用量

（1）保证加氨装置液位正常，计量泵运行正常。

（2）及时分析对比溶解氧数据，积极与药剂厂家联系，出现问题及时联系调整加药量。

通过上述方法，目前热回收除氧器锅炉水溶解氧基本控制在设计指标内，甲醇变换除氧器基本控制在10-40μg/l之间，甲醇变换除氧器还需利用停车机会对除氧器喷头进行检查和清理。

五、结论

通过对除氧器出水溶解氧超标问题原因的分析，从影响除氧效果的各方面逐项排查,基本确定了溶解氧超标的原因,必须满足除氧器所需要的温度和压力,以确保除氧器的功能得到充分发挥；在使用化学除氧剂进行除氧时,也必须保证化学除氧剂和给水中的溶解氧有足够的反应时间并满足其化学反应的最佳温度；内部喷头可能存在部分堵塞的情况，待停车检修机会检查；经过了长时间的运行实践，以上几项改造都切实的达到了预期的效果，使溶解氧基本达到了设计要求指标，为我们系统的长久运行提供了可靠的保障，为今后系统的优化操作奠定了基础。

参考文献:

[1]徐立华，杨靖斌.浅析大气式热力除氧效果不稳定的原因及其对策[J].江西能源，1997(2):10

[2]莫维明.火电机组启动锅炉调试发现的问题及处理【J】.电力与能源.2021(03):339-342

[3]邵金利.电厂疏水改造一体化除氧技术【J】.机械工程师.2021(05):126-128