除氧器溶解氧超标原因分析及解决方法

除氧器溶解氧超标原因分析及解决方法

张艳霞 ,周小舟 ,梁晓宇

辽阳石化分公司热电运行部 辽宁辽阳 111003

摘要：某热电厂高低压除氧器由于运行时间长，设备老化，机械自动化水平低，系统补水量大，负荷分配不均，造成除氧器的溶解氧含量持续超标，导致热电厂高低压加热器、省煤器、水冷壁、再热器、过热器等换热设备管束腐蚀、爆管甚至停炉等事故频发。

关键词：除氧器  溶解氧 

某热电厂锅炉给水除氧系统主要由低压除氧器、高压除氧器、除盐水换热器、中继水泵、高压给水泵等设备组成。由于该厂高低压除氧器运行时间长，设备老化，机械自动化水平低，系统补水量大，负荷分配困难等，造成该厂除氧器的溶解氧含量持续偏高（约为10-70μg/L），严重的超出控制标准≤10μg/L ，导致该厂高低压加热器、锅炉省煤器、水冷壁、再热器、过热器等换热设备管束腐蚀、爆管甚至停炉等事故频发。

1. 除氧器溶解氧超标原因分析

1.1除氧器设备运行多年，除氧头内部部件工作异常，偏离设计值。

该厂高低压除氧器自上世纪九十年代初投产以来，运行时间长达近30年，除氧器内部从未进行过彻底检查和维修。针对现有设备状况，该厂先选取8#高压除氧器和2#低压除氧器进行打开人孔门检查，经检查发现：8#除氧器内部部分进水喷嘴安装角度朝向斜下方，不能满足设计要求（设计上应垂直向上），凝结水进水管喷嘴存在部分脱落，严重影响进水的雾化效果，也直接影响了除氧器的汽水热交换效率。2#低压除氧器除氧头内堆放填料较多，已将部分补水进水管喷嘴埋没，水进入除氧器内无法向上喷出，严重影响了进水喷射雾化功能的实现。利用除氧器切换停运时机，该厂对剩余除氧器进行检查，发现各台除氧器均不同程度存在雾化喷嘴脱落、配水管分支安装角度偏离、填料层的填料存在分布的凸凹不平、杂乱无章，部分雾化喷嘴被填料埋没以及填料将排氧孔堵塞的情况，导致除氧器本身的除氧能力不足。

1.2化学来除盐水温度低，造成低压除氧器溶解氧含量偏高。

该厂化学来除盐水在进入低压除氧器前原设计有软水加热器对除盐水进行初步加热至40-60℃。由于设备长期废弃，导致进入低压除氧器除盐水温较低（最低至20℃），这样将除盐水加热到低压除氧器额定压力下的饱和温度104℃时所需的蒸汽量将大大增加。该厂选取不同补水流量对所需加热蒸汽进行核算，发现当补水温度20℃时，补水量超过200t/h，低压除氧器加热蒸汽量将无法把除盐水加热到额定压力下的饱和温度104℃，达不到应有的除氧效果，造成低压除氧器溶解氧含量严重超标，最高达到3000μg/L。当超高溶解氧水进入高压除氧器后，加上补水温度较低，将给高压除氧器造成过重负担，高压除氧器将无法把锅炉给水加热到除氧器压力对应的饱和温度，除氧器不能达到饱和状态，溶解氧含量必然超标。

1.3除氧器自动化水平低，手动调整无法满足生产要求。

由于设备年久失修，该厂高低压除氧器所有进汽、补水调整门均不好用，无法实现水位、温度、压力的自动调整或远程控制，只能依靠运行人员进行手动调整，即利用进汽门全开通过调整母管手动截门进行母管调压，水位控制需对各台除氧器进行就地手动调节。这种落后的调整方式，无法实现汽水负荷平均分配，造成进入各脱水量、水温不同，除氧器溶解氧含量偏高。

1.4、表计精度低、故障率高，缺少在线溶解氧监测装置，运行调整困难重重。

目前该厂除氧器温度、压力、水位表均为传统的机械表，表计精确度不高，无法实现远程监控。同时该厂溶解氧化验采取人工比色法监控，一日一次不能实现连续监视，造成运行人员无法根据变化及时进行调整。

1.5、排氧门开度不合理，造成析出氧气无法正常排出。

根据亨利定律热力除氧除了将锅炉给水加热到除氧器工作压力下的饱和温度，还必须把水中逸出的气体及时带走，以保证液面上氧气及其它气体的分压力减至零或最小。若不及时调整除氧器排氧门开度将直接影响除氧器溶解氧含量。

2、制定改进措施及落实情况

2.1加强设备维护，提高设备本身除氧能力

针对除氧器内部结构不合理，该厂根据外界负荷，合理安排除氧器运行方式，对1#-11#除氧器分别停运进行缺陷排查和处理。首先对各除氧器喷嘴雾化效果进行标定，喷嘴安装角度按设计要求重新复合，并对照图纸校核喷嘴数量，补齐缺失喷嘴，对内部配水管和加热蒸汽管的布置按设计重新进行调整。保证进水雾化效果，使被除氧的水与加热蒸汽有足够的接触面积，提高换热效率。

针对除氧头内填料被汽水冲击后分布不均，填埋喷嘴、堵塞排氧孔的情况，该厂通过反复论证将原有欧米伽型填料更换为鲍尔环填料，填料填充量严格按照设计要求进行填充，同时为防止填料通过排氧孔窜至喷淋雾化区，将填料层顶部加装一层不锈钢网（钢丝∮1.5mm，网孔10mm*10mm），有效解决了填料填埋喷嘴、堵塞排氧孔的情况。

2.2针对现有调整手段，针对不同负荷对除氧器进行热力试验，总结规律优化运行。

通过对高低除氧器热力核算，得知在除盐水加热器不能投用，化学来水温度20℃,0.3MPa前提下，低压除氧器负荷不能超过200t/h。为了指导现场运行调整，该厂通过多次溶解氧试验数据的对比、分析，进一步印证了低压除氧器除氧效果好坏将直接影响高压除氧器氧含量高低。必须严格控制运行参数监控调整，保证低压除氧器除氧头压力必须达到0.0196MPa，高压除氧器水箱压力必须达到0.52MPa。

2.3合理分配负荷，避免低压除氧器超负荷运行，保证高压除氧器入口水温及含氧量。

该厂现场补水分两路，一路通过低压除氧器初步除氧后至高压除氧器，一路至CC50机组鼓泡除氧器与机组凝结水混合经机组本身抽汽加热除氧后至高压除氧器。在冬季大负荷期间该厂现场补水量达到1000-1200t/h，当补水温度20℃时，每台低压除氧器补水量超过200t/h，低压除氧器加热蒸汽量将无法把除盐水加热到额定压力下的饱和温度104℃，达不到应有的除氧效果。而该厂仅有4台低压除氧器，为了保证低压除氧器不超负荷运行，该厂鼓泡除氧器需分担200-400t/h现场补水。

该厂有4台鼓泡除氧器，设计最大补水量为200t/h，根据外界负荷，该厂冬季仅能安排2-3台CC50机组运行，也就是只能有2-3台鼓泡除氧器能够投运，为此该厂利用机组停运机会，对机组鼓泡除氧器系统予以检查修复，保证鼓泡除氧器带负荷能力。在冬季大负荷期间，每天根据现场供水量合理分配低压除氧器和鼓泡除氧器负荷，既保证了现场供水量又避免了低压除氧器超负荷运行，有效保证了高压除氧器进水温度及含氧量。

2.4加强仪表维护，提高除氧器自动化调整水平。

针对现场表计缺陷，我厂采取每天对除氧器在线表计进行动态监测，汇总缺陷，利用除氧器停运机会予以处理；针对现有落后的调整手段，我厂自年初对除氧器进行DCS改造，提升除氧器自动化水平，为除氧器稳定运行提供了有利保证。

2.5、合理调整排氧门开度，保证除氧效果。                                                                                                                        

通过查阅相关技术资料及反复试验论证，该厂确定除氧器排氧门最佳开度必须保证除氧器排氧门蒸汽空白段为200-300mm，这样既保证了除氧器除氧效果又减少了排放减少蒸汽损失。

3、结论

通过不断的探索和努力，该厂查找出了影响热电厂高压除氧器溶解氧超标的原因，并采取积极改进措施，该厂高压除氧器溶解氧合格率由年初不大于10%提高到98%以上。有效的避免了高低压加热器、省煤器、水冷壁、再热器、过热器等换热设备管束腐蚀、爆管事故发生。

参考文献：

[1] 蔡锡琮、蔡文钢著《火电厂除氧器》，中国电力出版社，2007

[2] 黄峥彬、孙少飞著《热电厂除氧器技术改造》，2008

[3]、吕伟安著《除氧器除氧合格率低的原因及解决办法》，2008

[4]、李增平、王勇、李军《除氧器给水溶解氧严重超标原因分析及处理办法》，2006