一種節(jié)能型熱力除氧器的應(yīng)用

葉校圳

（廈門煙草工業(yè)有限責(zé)任公司 福建廈門）

一、引言

大氣式熱力除氧器是工業(yè)蒸汽鍋爐首選的除氧方式，除氧效果好的同時(shí)存在著能耗高的缺點(diǎn)。一臺普通的大氣式熱力除氧器，其實(shí)際耗汽量可達(dá)到配套鍋爐總產(chǎn)汽量的15%～20%，不僅消耗了大量的蒸汽，還降低了鍋爐實(shí)際可利用的蒸發(fā)量。為了降低熱力除氧器的蒸汽輸入，可以采用負(fù)壓法降低除氧器內(nèi)軟化水的蒸發(fā)溫度，以節(jié)約蒸汽的使用量，也可以利用KLAR除氧器乏汽回收裝置減少蒸汽使用量，都可以得到較好的節(jié)能效果，但都需要對原有除氧器進(jìn)行較大的改造。

工業(yè)設(shè)備用汽后都會(huì)產(chǎn)生冷凝水，這部分冷凝水具有一定壓力，溫度高，所含的熱量占新鮮蒸汽總熱量的20%～30%，有很好的回收利用價(jià)值。因此，回收高溫冷凝水，并回用到熱力除氧器進(jìn)行加熱除氧，是減少鍋爐供給除氧器的蒸汽量，節(jié)約能源的另一種途徑。

二、冷凝水回收及除氧器利用

冷凝水回收及除氧器利用流程如圖1所示。

圖1 冷凝水回收及除氧器利用流程

1.乏汽回收及輸送

從用汽設(shè)備上回收的冷凝水經(jīng)過不銹鋼管道被收集到CDST型冷凝水回收機(jī)械泵內(nèi)，摻雜的空氣等不凝結(jié)氣體由開啟的廢氣口排出。當(dāng)泵體內(nèi)充滿冷凝水后，浮球驅(qū)動(dòng)閥門翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)快速翻轉(zhuǎn)，使機(jī)械泵從進(jìn)水沖程向排水沖程的迅速轉(zhuǎn)換，并打開壓縮空氣進(jìn)口閥，關(guān)閉廢氣閥。泵體內(nèi)壓力迅速超過背壓，冷凝水推開出口止回閥，并輸送到閃蒸罐中。泵體內(nèi)冷凝水液位下降，浮球重新觸發(fā)閥門翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，并關(guān)閉壓縮空氣進(jìn)口閥，打開廢氣出口，泵體內(nèi)壓力下降，冷凝水重新通過進(jìn)口止回閥進(jìn)入泵體，進(jìn)入下一次的回收循環(huán)。

2.閃蒸汽利用

經(jīng)回收機(jī)械泵輸送到閃蒸罐的冷凝水，在罐內(nèi)迅速膨脹降壓，汽化產(chǎn)生閃蒸汽，經(jīng)折流板進(jìn)行汽液兩相分離。閃蒸汽壓力在0.03～0.08 MPa波動(dòng)（表壓，下同），達(dá)到除氧器所需蒸汽壓力的最低要求，見圖2。

圖2 閃蒸汽壓力波動(dòng)圖

傳統(tǒng)的大氣式熱力除氧器在汽空間裝有新鮮蒸汽加熱除氧系統(tǒng)，在水空間裝有補(bǔ)償加熱管道，通過減壓閥K1和常開式電動(dòng)閥K2和K3進(jìn)行PID自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行，額定運(yùn)行工況壓力為0.02 MPa，溫度104℃。為了回收閃蒸汽，在除氧器的汽空間上新增加一條閃蒸蒸汽輸入管和一條排空管，閃蒸汽經(jīng)過過濾器K6和止回閥K5后由新增蒸汽輸入管直接進(jìn)入除氧器的除氧頭，加熱進(jìn)入除氧器的軟化水并起到保溫保壓作用，電動(dòng)閥K2改為常閉式。當(dāng)凝結(jié)水量減少時(shí)，閃蒸汽量也減少并造成閃蒸汽壓力降低，除氧器壓力隨之下降，設(shè)置在除氧器汽空間上的蒸汽壓力傳感器將信號傳遞給新鮮蒸汽管路上的電動(dòng)閥K2，K2逐漸開啟向除氧器補(bǔ)充新鮮蒸汽；當(dāng)除氧器壓力恢復(fù)到0.02 MPa時(shí)電動(dòng)閥K2關(guān)閉，新鮮蒸汽停止補(bǔ)汽，由閃蒸汽維持除氧器正常工況；當(dāng)閃蒸汽充足而除氧器處于低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，除氧器壓力隨之升高，當(dāng)壓力達(dá)到0.03 MPa時(shí)，新增排空管上的常閉式電動(dòng)閥K4逐漸開啟排除多余的閃蒸汽，見圖3。

3.凝結(jié)水利用

閃蒸罐內(nèi)分離出來的凝結(jié)水，通過水—水換熱器，將軟化水加熱至50～60℃，然后輸入到除氧器脫氣塔頂部的起膜室，有利于軟化水在脫氣塔內(nèi)迅速被加熱脫氧，保障除氧器運(yùn)行穩(wěn)定。

圖3 除氧器回收閃蒸汽示意圖

三、使用效果

1.冷凝水回收情況

冷凝水回收機(jī)械泵回收及輸送所需動(dòng)力源為壓縮空氣，壓力0.5 MPa，耗氣量極少，運(yùn)行穩(wěn)定。冷凝水的背壓（閃蒸罐內(nèi)壓力）為0.03～0.08 MPa，不會(huì)給前端用汽設(shè)備的運(yùn)行及冷凝水的輸送造成影響。

2.除氧器運(yùn)行情況

車間生產(chǎn)時(shí)，2臺20 t/h大氣式熱力除氧器負(fù)荷在55%～70%波動(dòng)。閃蒸汽和凝結(jié)水的熱量可滿足除氧器50%負(fù)荷的運(yùn)行。當(dāng)除氧器負(fù)荷超過50%時(shí)，閃蒸汽加熱量不足，需要鍋爐新鮮蒸汽補(bǔ)充加熱除氧。從除氧器取出水樣，用測氧儀測量水中溶解氧量，其含量保持在0.015～0.020 mg/L范圍內(nèi)，符合GB l576-2008《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)的要求。

如表1所示，軟化水加熱前進(jìn)水溫度按20℃計(jì)算，減壓后的新鮮蒸汽按0.6 MPa壓力下飽和蒸汽計(jì)算，改造前采用新鮮蒸汽加熱2臺滿負(fù)荷運(yùn)行的除氧器需要蒸汽5.2 t/h，按此推算，回收的冷凝水熱量相當(dāng)于2.6 t/h的新鮮蒸汽熱量。

表1 水和水蒸氣焓值表

3.節(jié)能效益

冷凝水將回收系統(tǒng)的閃蒸罐和換熱器回收的熱量，用于熱力除氧器，實(shí)現(xiàn)熱能的回收利用。采用這項(xiàng)技術(shù)改造，除氧器每小時(shí)可節(jié)約新鮮蒸汽2.6 t，蒸汽價(jià)格按照300元/t計(jì)，一年按300個(gè)工作日計(jì)，每個(gè)工作日按兩班14 h計(jì)算，每年可節(jié)約資金327.6萬元。

冷凝水回收利用于大氣式熱力除氧器，在不影響前端用汽設(shè)備的同時(shí)，對原有除氧器進(jìn)行較小改造，即可實(shí)現(xiàn)減少鍋爐新鮮蒸汽的使用量，提高鍋爐實(shí)際可支配的蒸發(fā)量，達(dá)到了節(jié)能增效的目的。