低位旋膜式除氧器在锅炉给水除氧系统中的应用
 

     低位旋膜式除氧器在锅炉给水除氧系统中的应用。根据焦化行业燃油燃气锅炉房设计和运行现状，结合工程实例，比较了低位旋膜式除氧器和高位旋膜式除氧器在锅炉给水除氧系统中的优缺点及投资与运行费用,提岀了采用低位旋膜式除氧器的建议。
     焦化行业燃油燃气锅炉给水过程中，锅炉给水中的溶解氧是造成管道和设备腐蚀的重要因素，除氧是非常关键的环节。如果锅炉给水中的溶解氧没有及时清除,水中氧含量达不到标准要求，就会腐蚀锅炉给水管道和锅炉设备。腐蚀产物会附着在管壁上，并且可能随锅炉给水系统进入锅炉内，沉积或附着在锅炉管壁和受热面上形成铁垢，导致锅炉传热不良。腐蚀严重时，还会造成管道和设备的泄漏，出现重大的安全隐患。
1锅炉给水系统的除氧方式
     常用的锅炉给水除氧方法有热力除氧、真空除氧、化学除氧和解析除氧。热力除氧工艺操作与控制相对简单、运行稳定可靠、除氧效果好，在锅炉给水除氧中得到普遍应用。
     焦化行业燃油燃气锅炉房普遍采用热力除氧,旋膜式除氧器主要采用大气热力式旋膜除氧器，其除氧原理基于亨利定律和道尔顿定律。除氧流程如下:锅炉给水先通过除氧头内的起膜管将锅炉给水分散,形成极薄的水膜并与上升的蒸汽进行换热,形成水膜后大大增加了与蒸汽换热的面积，加强了换热效果;然后锅炉给水经过水篦子换热,在流经不锈钢汽液网组成的填料层时，受到蒸汽的进一步加热;后锅炉给水储存在除氧水箱内，经蒸汽再沸腾管加热，保证了锅炉给水在工作压力下为饱和水，而锅炉给水中析出的溶解氧，经过旋膜式除氧器上部的排气管随蒸汽一起排入大气，达到除氧目的。
2低位旋膜式除氧器布置方式分析
     目前焦化行业燃油燃气锅炉房配置的大气热力式旋膜除氧器有2种布置方式，一种为低位布置，一种为高位布置，相应配备低位旋膜式除氧器和高位旋膜式除氧器。下面以工程实例简要分析这2种旋膜式除氧器的优缺点。
     以新能源股份有限公司120万t/a焦化产能等量替代项目(简称工程1)和山西焦化工程(简称工程2)为例,2个工程中燃油燃气锅炉房的配置和规模如表1所示。
 表1燃油燃气锅炉房配置及规模一览表 
工程编号 工程1 工程2 备注
锅炉房能力 3x20t/h 3x20t/h 2开1备
锅炉形式 燃油燃气快装锅炉 燃油燃气快装锅炉 
除氧器能力 2x30t/h 2x30t/h 2开
除氧器除氧方式 大气热力式 大气热力式 
除氧器布置方式 低位布置 高位布置 
除氧器中心线标高 2.21m 9.42m 室内地坪均为0.15m
除氧器结构 自带前置水泵，自带电控柜 无前置水泵和电控柜 
除氧器液位控制方式 通过自带电控柜自动控制 通过控制室DCS自动控制 
除氧器压力控制方式 通过自带电控柜自动控制 通过控制室DCS自动控制 
锅炉房占地面积 45mx24m 39mx24m 
锅炉房层数 单层 3层 
在锅炉房能力、锅炉形式、旋膜式除氧器能力和形式相同的情况下,根据表1数据分析可以得出以下结论。
     低位布置的旋膜式除氧器比高位布置的旋膜式除氧器在本体结构上多了前置水泵。由于经过除氧后的锅炉给水为104龙，相应的汽化压力为0.02MPa(表压)，这样水在锅炉给水泵内就更容易汽化,造成锅炉给水泵汽蚀。为防止水在锅炉给水泵内汽化引起锅炉给水泵的汽蚀，需要增大锅炉给水泵的进口压力，对于低位布置的除氧器需要在除氧器出口和锅炉给水泵进口之间增加前置水泵，保证锅炉给水泵进口有一定的压力，防止锅炉给水泵汽蚀。
低位布置旋膜式除氧器比高位布置除氧器的锅炉房厂房层数要少,这是为防止锅炉给水泵发生汽蚀。对于没有配备前置水泵的高位除氧器，需要增加旋膜式除氧器的安装高度来提高锅炉给水泵进口的压力，防止锅炉给水泵汽蚀，一般高位布置的旋膜式除氧器需要安装在高于7m的平台上。
     低位布置旋膜式除氧器比高位布置除氧器的锅炉房占地面积更大。配备低位除氧器的锅炉房为单层厂房,旋膜式除氧器布置在底层;而配备高位除氧器的锅炉房为3层厂房，除氧器布置在3层，因此配备低位除氧器的锅炉房占地面积要大。
     目前低位旋膜式除氧器为组合式,除氧头内配置了1套多功能旋膜式除氧装置，比高位除氧器除氧效果更稳定。低位除氧器给水调节阀与除氧头内的旋膜装置连锁，随负荷变化进行调节,保证除氧器在低负荷工况下，仍然可以和蒸汽进行充分换热,达到与额定负荷同样好的除氧效果。
3投资与运行费用比较
     以新能源股份有限公司120万t/a焦化产能等量替代项目(简称工程1)和山西焦化工程(简称工程2)为例进行投资及运行费用对比。
主要设备购置费差值及基建投资差值比较见表2。
表2燃油燃气锅炉房设备购置费及基建投资
 相对差值一览表 万元
工程编号 工程1 工程2 备注
设备投资差值 10 0 
土建投资差值 0 50 
管道及阀门投资差值 0 0 投资基本相同
投资差值合计 10 50 
注：以价格低者为基准0,对比取差值。
     运行费用对比。燃油燃气锅炉房的运行费用包括除盐水、仪表用气、药品消耗和用电消耗等,2个工程的除盐水、仪表用气和药品消耗基本相同，主要是配备低位旋膜式除氧器的工程1比配备高位除氧器的工程2多了4台前置水泵，因此运行费用的差别主要是用电差别。经计算，工程1比工程2每年多用电约96000kWh,折合人民币约4.8万元。
综合比较表见表3。
表3 综合比较表 万元
工程编号 工程1 工程2 备注
设备购置及基建投资差值 10 50 
年用电费差值 4.8 0 
合计 14.8 50 
由表3可以看出，配备低位旋膜式除氧器的工程1比配备高位除氧器的工程2设备购置及基建投资要节省40万元左右，但是每年电费多4.8万元,投产运行8年左右2种除氧器布置方式的投资和运行成本基本持平。
     根据工程实例分析可以看出，燃油燃气锅炉房配备低位旋膜式除氧器比配备高位旋膜式除氧器相对设备及基建投资要小，但运行费用略高。但是配备低位旋膜式除氧器的燃油燃气锅炉房由于旋膜式除氧器和锅炉布置在同层,便于运行维护，并且低位旋膜式除氧器在低负荷运行时，具有与额定负荷同样好的除氧效果,除氧效果稳定，因此低位旋膜式除氧器的优势更大，在场地允许的情况下，建议燃油燃气锅炉房优先考虑低位除氧器的布置方案。