乏汽回收技术在氧化铝自备电厂除氧器上的应用
2014-01-20于胜辉姚胜昌
于胜辉，姚胜昌
（1中国铝业山东分公司装备能源部；2.中国铝业山东分公司热电厂，山东淄博255052）
乏汽回收技术在氧化铝自备电厂除氧器上的应用
于胜辉1，姚胜昌2
（1中国铝业山东分公司装备能源部；2.中国铝业山东分公司热电厂，山东淄博255052）
结合乏汽回收技术原理，介绍了某氧化铝自备电厂除氧器乏汽回收装置的实施方案，通过吸收并利用乏汽，可实现年节约标煤2040 t，同时减少了大气污染，收到了良好的经济效益和社会效益。论证了该技术存在推广的现实意义。
节能技术；除氧器；乏汽回收
1 概述
中铝山东分公司氧化铝自备电厂4#锅炉额定负荷220 t/h，4#汽轮机为抽凝式机组，外供蒸汽约100 t/h，4#机组设高低压两台热力除氧器，运行压力分别为0.02 MPa和0.40 MPa。5#锅炉额定负荷240 t/h，5#汽轮机组为抽凝式机组，外供蒸汽约90 t/h，5#机组只设高压热力除氧器，运行压力为0.40 MPa。3台热力除氧器均安装在15 m除氧平台上。2台高压除氧器在排放氧气的同时，不可避免地将一部分乏汽排放，经测算每台均有2.0耀3.0 t/h乏汽放空，两台除氧器排氧口直径分别为DN100、DN80。
乏汽含有大量的低品位热能，其综合价值包括原水成本、除盐成本、除氧成本和热量价值，若能将此部分乏汽进行科学回收，可以为企业带来明显的经济效益和环境效益。
2 回收技术
2.1 回收原理及难点
乏汽回收技术是利用系统中具有一定剩余压力的蒸汽或水作动力，使流体产生射吸流动，同时进行水与乏汽的热与质直接混合，使低温流体被加热，混合温度可通过调整进水量大小来完成。混合水进入气液分离罐，分离罐输出凝结水，并分离出空气减压排出。
我公司氧化铝自备电厂除氧器乏汽回收有以下难点：排汽是蒸汽与高浓度氧气及其它不凝气的混合物，需要分离大部分超标不凝结气体；除氧器排汽出口压力不能升高，以免造成除氧效率的降低，这就要求乏汽回收系统的压力不能提高，否则会对生产工艺产生影响；除氧乏汽为含大量氧蒸汽，乏汽回收务必解决氧腐蚀问题；乏汽回收在回收热能的同时，必须解决析氧问题，杜绝高浓度氧气重新返回到除氧器，形成恶性循环。
2.2 回收装置特点
结合乏汽回收的难点，经过综合考察论证，选定乏汽热能回收装置，该套装置具有以下特点：
（1）运行效率高
投运后可回收100%的乏汽。通过水汽混合器，可将冷却水充分雾化，并和均匀分布在混合腔内的低压或无压乏汽充分地传热传质，实现冷却水对乏汽中热能的完全吸收和利用。
（2）可靠性高
该装置在结构上设置了排放安全通道，从排汽口引出的蒸汽经过汽水混合器到达脱气贮水罐是一个完全敞开的通道，与原排放管相同。热能回收装置投用时，来自给水系统的冷水与含氧气等不凝气体的排汽在特制的汽水混合器内进行混合传热，把含氧气等不凝气体的排汽冷凝成均匀的汽水混合物，经脱气贮水罐气体分离装置分离不凝气体并通过排汽管排放至大气,确保在任何时候不会影响设备的安全运行。系统不需要安全阀及压力控制装置，以免因为这些设备出现问题时，影响除氧器的安全运行，同时所有设备为常压设备，避免了压力容器的管理和今后年检的麻烦和费用。
（3）操作维护方便
操作简单方便，第一次调试后，一般不再需要任何操作，只需根据第一次调整的压力调整回收装置冷水阀开度即可。如果按照最大排放量调整，运行中就不需再进行任何调整，真正实现无人值守。装置绝大部分是静设备，材料为不锈钢，动设备只有一台热水泵。系统全自动智能运行，控制系统可独立运行，也可以通过DCS进行控制。如采用DCS控制，相关信号可直接送到DCS。
（4）无二次污染
回收装置运行时无振动和噪声，乏汽密闭回收，水质不会发生二次污染。
图1 除氧器乏汽回收系统流程图
3 实施应用
3.1 系统流程
4#、5#高压除氧器乏汽回收装置回收流程基本一致，都是从汽机凝结水泵引出的40~60益左右的冷凝水在汽水混合器内与除氧器排放的乏汽进行传热传质混合，排汽被冷凝成气-水混合物，进入脱气贮水罐。在脱气贮水罐中通过除氧设备，被分离的氧气和其它不凝气体与水分离后自动排出。热水在液位控制器控制下，经加压泵加压后送到除氧器热水管道中。排汽的热能与冷凝水被全部回收，除氧器出力不变，减少新蒸汽用量，其数量约为除氧器排放汽量。除氧器乏汽回收系统流程见图1。
3.2 实施方案
该套乏汽热能回收装置型号为ZQ-PQHS-M-3.0C，主要由汽水混合器系统（ZQ-QS3.0-80A汽水混合器一台）、脱气系统（ZQ-SG-1.0A型脱气贮水罐一套）、加压系统及就地仪表阀门等组成。乏汽回收装置有关参数如下:
除氧器乏汽排量:2.0~3.0 t/h(单台)
凝结水温度:40~60益
冷凝水压力:0.5~1.0 MPa(乏汽回收设备进口水压不小于0.4 MPa)
热水温度:80~95益
需冷水量:51 t/h
热水流量:54 t/h
水泵流量:54 t/h
水泵扬程:138 m
水泵功率:37 kW
改造方案为利用现场空间合理组装乏汽回收装置，乏汽进口管与除氧器乏汽管道相连，通过回收装置加热的除盐水再进入除氧器加热。改造现场施工图见图2。
图2 乏汽回收改造施工图
4 综合效益
4.1 运行效益
乏汽回收系统自2012年12月投运以来，运行平稳，乏汽热能回收100%，高压除氧器出水水质合格。回收后，避免了热污染，实现了清洁生产。
4.2 经济效益
（1）除氧器乏汽0.40 MPa(215益)热焓为2738.49 kJ/kg[1],除盐水被加热，温度从40益被加热到80益，热焓为604.87 kJ/kg，年运行7000 h，乏汽量按4 t/h计，一年回收乏汽热量[3]=4伊（2738.49-604.87）伊1000伊7000=5.974伊1010kJ/a。原煤价格按600元/t（我公司年平均采购价），原煤热值按20908 kJ/kg计，折合煤炭价值约=5.974伊1010衣（20908伊1000）伊600=171.44万元/a。按标煤热值29271 kJ/kg计，年可节约标煤约=5.974伊1010衣（29271伊1000）= 2040.93 t。
（2）回收乏汽冷凝水节创经济价值：每小时回收乏汽约4 t/h，则可节约等量除盐水，除盐水成本按7.5元/t（我公司内部制造成本价）计算，系统年平均运行7000 h，则可节约除盐水成本=4伊7.5伊7000=21万元/a。
（3）乏汽回收装置耗电量：两台热水泵，按泵铭牌功率37 kW、厂内用电0.53元/kWh计算，则年耗电成本=0.53伊37伊2伊7000=27.454万元/a
综上所述，两台除氧器乏汽回收装置投入运行后，每年可产生经济效益为：171.44+21-27.454= 164.986万元，经济效益显著。
4.3 社会效益
乏汽回收系统投运后，通过回收热量用于系统给水加热，相应降低了燃料的消耗和大气污染物的排放，社会效益显著。
5 结论
本套回收装置投运以来，创造了显著的经济效益和环境效益，值得在本电厂其他同类设备设施上应用，也为同类型热电企业锅炉启动乏汽回收积累了经验。同时作为一种能产生较大经济效益的节能减排技术，在目前国内能源紧张和行业经营形势不景气的情形下，乏汽回收是值得推广的一项技术。
[1]W.瓦格纳,A.克鲁泽.水和蒸汽的性质[M].项红卫.北京：科学出版社，2003年：102-103.
[2]容銮恩,袁镇福,刘志敏,等.电站锅炉原理[M].北京：中国电力出版社，2007年.
[3]邵和春.汽轮机运行[M].北京：中国电力出版社，2006年：230-252. [4]郑体宽.热力发电厂[M].北京：中国电力出版社，2008年.
App lication of Exhaust Steam Recovery Technology in Deaerator of Self-supp ly Power Plant of A lum ina Project
YU Shenghui1,YAO Shengchang2
(1.Equipment and Energy Dept.,2.Thermal Power Plant of Shandong Co.of CHINALCO,Zibo,Shandong 255052,China)
The implementation plan of exhaust steam recovery device for the deaerator of self-supply power plant of an alumina project is introduced in light of the principle of ex原haust steam recovery technology.Absorbing and utilization of the exhaust steam can save as much as 2040 tons of standard coal as well as reduce environment pollution,bringing good economic and social results.The immediate significance of promote the technology is demon原strated.
energy saving technology;deaerator;exhaust steam recovery
TK115
B
1006-6764（2014）04-0039-03
2013-11-25
于胜辉(1983原)，男，大学本科学历，工程师，现从事给排水及热动工程管理工作。
