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热电厂无头内置除氧器改造方案
来源: | 作者:chuyangqi01 | 发布时间: 2017-01-30 | 687 次浏览 | 分享到:


一、设备现状

    嘉善协联热电有限公司现装配有无锡电站锅炉辅机厂及宜兴市东方环保设备厂设计生产的大气混合型喷雾填料式除氧器三台,设备于1996年投入运行。有关参数如下:

     出力:40T/H                 

     工作压力:0.02MPa           工作温度:104

    目前,无头内置除氧器出水含氧量因超负荷而达不到国家颁部标准要求,但设备运行不稳定,除氧头排汽口未装设排汽收能装置,设备能耗较大,有一定程度的余热损失。

二、简述

除氧器是用来排除溶解在水中的空气和氧气的设备,同时它又是一个混合式换热器,兼有加热和存储锅炉给水的作用。用来加热的蒸汽与给水在除氧器内通过充分的接触直接换热,将给水加热到工作压力下的饱和温度,使除氧器内的不凝结气体从给水中逸出,被逸出的气体夹带少量蒸汽由排汽口排出。

目前我国广泛使用的除氧器系列中,喷雾填料式除氧器是其中的一种。给水通过雾化喷嘴,在下行过程中形成雾化水滴,而多层雾化水滴互相重叠与逆流向上的加热蒸汽接触预热,由于接触面积大且均匀,使水与蒸汽能得到充分混合加热,部分不凝结气体被逸出。其除氧器效果和传热效果等在一定程度上优于淋水盘式和喷雾填料式除氧器。通过多次试验分析及改造实践,我们对喷雾填料式和旋膜式热力除氧器除氧头的内件进行多次改造,得出除氧器改造的具体实施办法。电厂的多台除氧器按此方案进行改造后,除氧效果良好。我公司新型膜式除氧器(旋膜改进型)是近十几年来研究并推广的一种全新结构的除氧器。是为满足供热机组和调峰机组的需要,解决入水口水溶氧高入口水温低和运行工况变化频繁。我公司专门研究改进的新型膜式除氧器,主要设计是将雾式改为射流,旋膜及泡沸缩合为一体的旋膜改进型除氧器。

三、喷雾填料式除氧器运行中存在的问题

   1)额定工况下,一般能满足使用要求,但在变工况时(特别是在低工况时),很难达到原定的除氧效果。

   2)运行中无头内置除氧器内压力已达到额定工作压力,但出水温度却低于压力下的饱和温度,水中的氧等不凝结气体不易析出。

   3)为了解决第2条存在的问题,运行中往往需增加蒸汽量,除氧器压力会随之升高,为了维持除氧器的压力,上部排汽口必须加大蒸汽排放量,这样又浪费了汽源,不利于节能降耗。

   4)填料层运行时间长以后,在水汽的冲击下会变形脱落压缩,失去操作弹性,减少了汽水换热比表面积,同时增加了汽水阻力,使除氧器内部压力上不去,深度影响除氧效果。

   5)水汽热交换流程短,耗汽量大,不经济,运行不稳定,含氧量超标。

    6)因雾化喷嘴易堵塞脱落,经常须要检修,增加了设备运行维护成本。

四、旋膜改进型除氧器的内部结构及性能简介

   1、结构特点:新型无头内置除氧器膜管的传热、传质方式与已有的液注式、雾化式和泡沸式不同,主要是将射流通过旋转膜和悬挂式泡沸三种传热方式缩化为一体的传热、传质方式。它具有很高的热效率,它不仅具有很大的吸热功能,而且具有很大的解析能力;将自然降膜改造为强力强膜,增加液膜的更新度,并造成液膜沿管壁强力旋转卷吸大量蒸汽,增强换热,传质功能,将相向泡沸改为悬挂式泡沸,提高层中蒸汽流速高时泛点(飞溅)并能保持汽(气)体通道;将独立的三种传热、传质装置缩化为一体,在一个单元的部件内完成。由于它具有很高的效率和某些特殊的功能,突破了已有除氧器的技术性能。

   新型无头内置除氧器是淋水盘式、喷雾填料式、旋膜式的更新换代产品,它结合各种除氧器的优点并进行深层优化设计而成,首先改排汽挡板为高效汽水分离器,使排汽带水及热损失大大减少,排气量控制在1‰以下,(喷雾为5‰,旋膜式3‰)。高效起膜器是在原旋膜除氧器基础上将单纯的旋膜管改为给水预热器,上层为水室,下层为汽室。水室的水经由切向膜孔射入管壁,水流在沿管壁高速下旋过程中与汽室管壁上旋的汽流逆流交汇换热,此换热段为新型水膜式除氧器的第一级,即预热段。热交换的80%在此段进行,除氧水经管壁预热后下旋至膜管,出口的特殊设计使用除氧水继续膜裙化喷出,与二次加热蒸汽混合,此段为第二级加热段,出力除氧水饱和段。在此段,水已接近或达到饱和状态,溶解于水中的氧气及其它气体从处于沸腾状态的水中溢出,经此段含氧量通常已接近15微克/升左右。起膜器下部另设计有淋水篦层,给水经此层进行再次分配,并进一步除氧。高效规整丝网填料不仅具有极高的传热效率,还具有使用寿命长,耐高温不变形等优点,给水在此段进行深度除氧,落入水箱时,含氧量已达到7微克/升。新型除氧器底部的再沸腾(辅助加热)装置不仅可作机组启动时水箱预热装置,同时因合理设计,可达到加热均匀,无振动.正常运行时可连续开启,起到辅助除氧效果。

旋膜改进型除氧器的五级除氧原理,严格保证了设备正常运行时的高除氧效率,溶氧量达5微克/升以下,远低于国家标准7微克/升(指高压除氧器);同时除氧空间的富裕量使除氧器能够大幅度的超负荷运行(通常设计在额定出力的50%,也可按要求另行设计),或低温(低压)进水运行(即全补水状态运行)。

新型除氧器在市场上运行已近十年,改造厂家达百余台,运行的设备有500余台套,被公认为淋水盘式、喷雾填料式、旋膜式除氧器的更新换代产品。

2、性能特点:运行稳定,除氧效率高,对负荷变化适应性能好,不需检修,在较短时间内(一般在半小时左右)给水溶氧量即可达到我国锅炉水汽质量标准(高压7微克/升,低压15微克/升以内)。另对水质、水温要求不苛刻,超出力50%左右运行溶氧也不会超标等优越性能。

3、在除氧器平台装设排汽回收装置一台,对排汽余热进行有效回收,经济效益明显。

五、技术分析及比较

两种除氧器能力比较

制造厂

连云港市华能电力辅机有限公司

无锡电站锅炉辅机厂

宜兴市东方环保设备厂

设备名称

旋膜改进型除氧器

喷雾填料式除氧器

额定出力

40T/H

40T/H

工作压力

0.02MPa

0.02MPa

工作温度

104

104

进水温度要求

常温(20)

40以上

适应补水量

90%

20%

淋水密度比

70 m³/.h

40m³/.H

提升温度能力

84

50

设备超出力能力

50%(最大出力60T/H

0(最大出力40T/H

除氧器排汽率

<1

5

余热回收情况

99%回收

无回收

从以上分析得出喷雾填料式除氧器综合效率远比不上旋膜改进型除氧器,很有改造的必要,改造方法也很简单。

1.拆除原除氧头。按要求安装上由我公司设计生产的新型除氧头。

2.按我公司技术人员意见,在适当位置安装上除氧器排汽收能器,将有关管道连接好。

3.改造工期5天(单台)。

附件:旋膜改进型除氧器内部结构图、排汽收能器外形图及安装系统图。(见后页)

六、经济性计算:

   以嘉善协联热电有限公司三台除氧器排汽口均为DN80作经济性计算如下:

除氧器排汽焓:H11=2682.2KJ/Kg 除氧器排汽比容:1.4662m³/Kg

收能器出水为80时焓:H2=334.92KJ/Kg  

水的比热容:4.186KJ/Kg.  冷却水温度:20

1.除氧器排汽量计算(单台):

0.04²×3.14×58.94×3600÷1.4662=727Kg/h

式中:58.94为排汽口蒸汽最高流速,属计算数据。

2.排汽收能器耗冷却水量计算(按三台除氧器装配一台收能器):

[2181Kg/h×(2682.2-334.92)KJ/Kg]÷[4.186KJ/Kg×(80-20)]=20147Kg/h

3.除氧器排汽收能器投入运行后的年节煤量(按锅炉效率90%,回收效率99%计算)

2181Kg/h×2682.2KJ/Kg)÷29302KJ/Kg×6500h×0.99×1.1=1412

按标煤价450/吨计算,可节煤款63.5万元。

4.收能器投入后,年回收排汽凝水量及价值(按6/吨计算);

2181Kg/h×6500h×0.006/Kg=8.5万元

5.收能器总经济性: 63.5万元+8.5万元=72万元

七、结论

综上所述,嘉善协联热电有限公司喷雾填料式除氧器改造成旋膜改进型除氧器可增加出力50%,水箱总体不变化,这样既能节省改造费用,又能达到增加出力的目的,溶解氧可控制在国标范围15 微克/升以内。另外因新型除氧器设计有排汽收能装置,除氧器改造的投资将于四个月内全部收回,经济效益可观。