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大氣式熱力除氧器低位布置具體說(shuō)明及注意事項(xiàng)
大氣式熱力除氧器低位布置具體說(shuō)明及注意事項(xiàng)，分析了大氣式熱力除氧器的除氧原理，以及除氧給水汽蝕的原因，論述了通過(guò)降低除氧給水溫度或提高壓力來(lái)降低除氧器布置高度、避免水泵汽蝕的措施，通過(guò)對(duì)工程實(shí)例的分析，說(shuō)明了選擇水水換熱器、設(shè)置噴射泵需要注意的問(wèn)題。
為了減少工業(yè)鍋爐給水中的氧氣腐蝕，保證鍋爐經(jīng)濟(jì)安全的運(yùn)行，《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)(GB/T1576-2008)規(guī)定：蒸汽鍋爐額定蒸發(fā)量≥10t/h的鍋爐，給水應(yīng)除氧；額定蒸發(fā)量<10t/h的鍋爐如果發(fā)現(xiàn)局部氧腐蝕，也應(yīng)采取除氧措施；對(duì)于供汽輪機(jī)用汽的鍋爐給水含氧量應(yīng)≤0.050mg/LM。除氧根據(jù)機(jī)理分為熱力除氧、真空除氧、化學(xué)除氧和解析除氧，其中，熱力除氧有著穩(wěn)定可靠，既不增加給水的含鹽量又能除去水中其他氣體且能提高給水溫度等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在工業(yè)鍋爐和余熱鍋爐中2。
大氣式熱力除氧器在工業(yè)鍋爐中應(yīng)用廣，它的絕對(duì)壓力為0.12MPa(水溫104℃)。由于大氣式熱力除氧器里的水是飽和狀態(tài)，一旦除氧器的壓力有所降低，水就會(huì)汽化，產(chǎn)生大量氣泡。當(dāng)這些氣泡經(jīng)過(guò)水泵葉輪的高壓區(qū)時(shí)，周圍的高壓液體擠壓氣泡，使汽包急劇縮小破裂，液體質(zhì)點(diǎn)以極快地速度填補(bǔ)空缺，瞬間產(chǎn)生強(qiáng)烈的水擊作用沖刷水泵，使水泵的性能降低甚至不能正常工作。大氣式除氧器一般布置在7m左右標(biāo)高，在水泵前產(chǎn)生一個(gè)足以讓水不汽化的靜水壓頭。目前，由于環(huán)保意識(shí)的提高限制了燃煤鍋爐的發(fā)展，燃油燃?xì)忮仩t成為主流，10t/h及以下的鍋爐房基本上都是單層布置，除氧器布置在7m左右標(biāo)高比較困難，且除氧器高位布置增加土建投資，對(duì)運(yùn)行管理也會(huì)帶來(lái)不便。因此，對(duì)于這種鍋爐房采用低位布置的除氧器就顯得十分必要了。
1大氣式熱力除氧器低位布置原理
大氣式熱力除氧器的除氧原理是根據(jù)亨利定律和道爾頓定律的基本原理，即在一定的壓力下，水溫越高，氣體在水中的溶解度越低。蒸汽把水加熱至相應(yīng)壓力下的飽和溫度，蒸汽分壓力將接近水面上的全壓力，溶解于水中的各種氣體的分壓力接近為零，這時(shí)溶解在水里的氣體被析出。飽和水的壓力和溫度是一一對(duì)應(yīng)的，壓力降低或者溫度升高，水就會(huì)汽化。為防止汽化，需確保水處于不飽和狀態(tài)，即進(jìn)入水泵前的壓力需大于該溫度下對(duì)應(yīng)的飽和壓力。所以，防止水泵汽蝕，降低除氧器布置高度，可以從降低泵前水的溫度、提高泵前水的壓力兩個(gè)方面來(lái)考慮。
1)降低泵前水的溫度。對(duì)于大氣式熱力除氧器，鍋爐水在0.12MPa壓力下被加熱到104℃來(lái)完成除氧工作，鍋爐給水泵要求大氣式熱力除氧器布置在7m左右高度，即進(jìn)水壓力要高于飽和壓力0.07MPa。假如除氧器布置在地面，進(jìn)水壓力為0.05MPa,對(duì)應(yīng)的飽和溫度為81.35℃,即只要將除氧器出口的水溫從104℃將至80℃,就可滿足水不汽化的要求。水的飽和溫度和飽和壓力對(duì)應(yīng)關(guān)系見表13。可考慮在給水泵前設(shè)置一套水水換熱器、注入低溫水等降低溫度的方法來(lái)滿足熱力除氧器低位布置要求，這需要根據(jù)具體工程實(shí)際來(lái)確定。
表1水的飽和壓力和飽和溫度對(duì)應(yīng)關(guān)系
名稱0.020.030.040.e080.090.100.12
60.069.175.881.385.989.993.596.799.6104.8
2)提高泵前水的壓力。通過(guò)射流引水的方法，從鍋爐給水泵出口主管分出一個(gè)支路返回至泵進(jìn)口，采用--個(gè)噴射泵射出高速水流與主路水流混合，提高了主路水流壓頭，避免了水汽化。
2實(shí)列分析
2.1降低水溫方法
某焚燒項(xiàng)目應(yīng)用了降低水溫的方法來(lái)降低除氧器的安裝高度。該項(xiàng)目配備了一臺(tái)余熱鍋爐，吸收焚燒爐出來(lái)的煙氣熱量，同時(shí)將降低煙氣溫度，鍋爐的額定蒸發(fā)量為8.5t/h,工作壓力為1.0MPa。由于焚燒工藝比較成熟，配置比較緊湊，大氣式熱力除氧器無(wú)法布置在7m以上的高度，只能放置在輔助用房的屋面上，屋面標(biāo)高4.5m。所以在大氣式熱力除氧器出水管路上增設(shè)了1臺(tái)水水換熱器，降低了給水泵進(jìn)水溫度，同時(shí)加熱除氧器進(jìn)水，其系統(tǒng)流程見圖1。
大氣式熱力除氧器布置在4.5m層高，必須將除氧水溫度有104℃降低至93℃以下，水水換熱器的傳熱面積估算方法如下。
1)傳熱量q計(jì)算公式：式中：G為除氧器出口水量，取10t/h;T為除氧水的溫度降，取11℃。
2)傳熱面積F計(jì)算公式：式中：k為傳熱系數(shù)，約為500~1200W/(m2·℃);△t為平均溫差，℃。
經(jīng)計(jì)算，水水換熱器的換熱面積至少需要6m2,設(shè)計(jì)選用了F=8m2的水水換熱器。實(shí)踐證明，通過(guò)水水換熱器，不僅將除氧水變成了不飽和水，使水泵不再發(fā)生汽蝕，而且加熱了大氣式熱力除氧器的進(jìn)水，減少了蒸汽消耗。水水換熱器的換熱效率直接影響到除氧水的溫降，是給水泵汽蝕的主要影響因素，所以設(shè)備訂貨時(shí)需要注明換熱器的換熱效率。
2.2射流引水方法
大氣式熱力除氧器采用地面布置，在除氧器出水口至鍋爐給水泵前管路上設(shè)置了1臺(tái)噴射泵，該泵的高速水源來(lái)自于給水泵出口，噴射泵和給水泵之間形成一個(gè)循環(huán)支路。噴射泵提高了給水泵前水的壓力，使除氧水變成了不飽和水，給水泵不會(huì)發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。射流引水方法系統(tǒng)流程見圖2。
射流引水方法是一種防止水泵汽的有效措施，但它需要注意以下幾點(diǎn)：
1)噴射泵的高壓水源必須是穩(wěn)定可靠的。對(duì)于工業(yè)鍋爐來(lái)說(shuō)，鍋爐汽包的壓力和蒸發(fā)量是穩(wěn)定的，鍋爐給水泵出口壓力也可以保證，采用射流引水沒(méi)有問(wèn)題，但余熱鍋爐不同。某銅冶煉廠大氣式熱力除氧器低位布置，為余熱鍋爐供水，同樣采用了噴射泵防汽蝕工藝，但現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行效果不理想，給水泵有振動(dòng)且噪音很大，這說(shuō)明水泵還是發(fā)生了汽蝕現(xiàn)象，這就是壓力不穩(wěn)定造成的。考慮到噴射泵高壓流體壓力取至鍋爐給水泵出口，經(jīng)分析認(rèn)為是由于余熱鍋爐受工藝爐窯條件的限制，壓力極不穩(wěn)定，時(shí)而有時(shí)而無(wú)，導(dǎo)致噴射泵混合后流體的壓力不能滿足設(shè)計(jì)要求，影響了水泵的正常工作。要想從根本上解決這個(gè)問(wèn)題，取壓點(diǎn)不能設(shè)置在鍋爐給水泵出口，可以單獨(dú)設(shè)置1臺(tái)水泵，門給噴射泵提供高壓水源。
2)鍋爐給水泵的流量需要增大，需要將噴射泵的高壓水量考慮進(jìn)去，據(jù)測(cè)算，水泵流量須增加10%~15%。
大氣式熱力除氧器低位布置防汽蝕的方法有很多，筆者認(rèn)為降低溫度的方法不損失能量，也不消耗動(dòng)力，是目前的主流方法。綜上所述，低位大氣式熱力除氧器是發(fā)展方向，它在使用、操作、檢修等方面都較為方便，可以在工業(yè)民用供熱鍋爐房、自備電站、工廠余熱鍋爐、大氣式熱力除氧器改造中得到廣泛的應(yīng)用。