降低给水除氧系统能耗的研究与应用

柏进财

（山东钢铁股份有限公司莱芜分公司能源动力厂，山东莱芜 271104）

1 现状

莱钢677和899区域都配置4台给水泵，运行时为两运两备。为了保证设备的安全运行，一般运行两台汽动泵，电动泵做为连锁备用。由于运行的汽动泵为中温中压汽动泵，采用高品质蒸汽做为汽源，能耗较高。除氧器塔头有大量的蒸汽从信汽管冒出，造成了蒸汽热能的浪费，且不凝结的乏汽带走了大量的凝结水，造成了水的浪费，并污染环境。除氧器给水加热除氧蒸汽消耗超设计值，给水加热温度不稳定，溶氧不合格现象时有发生。除氧器内给水加热除氧时，汽耗超设计10%左右，负荷或补水量大时经常发生加不上温的现象，溶氧经常超标。

2 改造思路

为了降低给水除氧系统的能耗并解决上述问题，汽机车间通过组织有关技术人员研讨，查阅相关资料，咨询有关厂家，对问题解决制定了以下思路：

（1）优化给水泵的运行模式，对电动给水泵、低压汽动泵、中温中压汽动泵进行能耗分析，优化运行模型。通过试验和运行数据分析出给水泵能耗运行从低到高的排列顺序依次为：低压汽动泵、电动给水泵、中温中压汽动泵。

（2）低压汽动泵能耗最低，中温中压汽动泵最高，按照给水区除氧域运行最经济和可行性的原则，对899区域的3#中温中压汽动泵改造为低压汽动泵。

（3）对除氧器加热进汽分配装置进行改造，使除氧器塔头加热进汽分配更加均匀。

（4）改变除氧器塔头内淋水篦层和填料层的安装位置，减少淋水篦层和填料层之间的安装距离。

（5）自行设计制作除氧器乏汽回收装置，实现除氧器乏汽的全部回收利用。

3 改造过程

3.1 将899区域3#中温中压汽动泵改低压汽动泵。899区域4#25 MW发电机组抽汽压力0.98 MPa，能够为低压汽动泵的提供压力和流量稳定的汽源，汽动泵排汽压力40 kPa，约11 t/h，可直接进入两台除氧器进行加热除氧。因此3#中温中压汽动泵改低压汽动泵具有可行性。3#中温中压汽动泵改低压汽动泵，为了减少投资，加快改造进度，原给水泵位置不变，对中温中压汽轮机拆除后安装低压汽轮机。低压汽轮机的标高中心及地脚螺栓孔的位置、进汽和排汽口的位置均按照原中温中压汽轮机数据进行设计制作。低压汽轮机轴瓦润滑采用油浴润滑的方式，较原汽轮机节省了安装油站的空间。低压汽轮机技术参数见表1。

表1 低压汽动泵技术参数

3.2 对给水模型进行优化。通过对各类泵运行成本分析，对给水泵运行方式进行优化，677区域给水运行方式，可由原来的一台低压汽动泵和一台中温中压汽动泵运行，电动泵备用。优化为现在的低压汽动泵和一台电动泵运行，另一台电动泵连锁备用。899区域给水运行方式，自2016年8月26日后，可由原来的两台中温中压给水泵运行，调整为3#低压汽动泵和一台电动泵共同运行，一台电动泵备用的最经济运行模式。

3.3 对除氧器加热分配装置进行改造。原分汽装置见图1，设计和安装上存在问题，其旋转分汽孔较少且其直径仅为300 mm，导致蒸汽分配不均匀；其安装不合理，安装位置仅在起膜器下方200 mm处，距离起膜器位置太近，远小于旋膜式除氧器的换热主要是在膜管下端出口500 mm处的距离，致使加热除氧效果不好。改造后的分汽装置见图2，直径为500 mm,在周边的圆周上增加很多长方形50×400的分汽孔。该分汽装置获得国家实用新型专利（一种新型分汽装置 ZL 2013 2 0021953.6）

图1 原蒸汽分汽装置

图2 改造后的蒸汽分汽装置

3.4 制作除氧器乏汽回收装置。首先计算出乏汽的最大排出量和除氧器塔头凝结水的最大、最小进水量，确定乏汽回收装置的所需的最小换热面积。冷凝水的回收可采用多级水封的原理设计成U型管。将乏汽回收装置安装在除氧器平台，将除氧器乏汽接至壳程、将进入除氧器的凝结水接入管程并增加旁路系统。在换热器壳程底部冷凝水回收管，凝结水管道设计成U形管的结构，实现冷凝水超液位高度后自动溢流至疏水箱。在乏汽回收装置壳程末端顶部加装排气管，将乏汽凝结后形成的气体排出，排气管连接排大气管道。乏汽回收装置汽水系统管道连接具体见图3。

图3 除氧器乏汽回收系统图

3.5 优化淋水篦层和填料层的安装位置。通过多次试验及计算分析，需减少淋水篦层和填料层之间的安装距离。改造后除氧头结构见图5，原淋水篦层和填料层距离起膜器为1310 mm，改造后安装距离为800 mm，有利于加热蒸汽和除氧水的热量交换和除氧。将淋水篦层和填料层之间的安装距离由原来的150 mm改为现在的100 mm，增加除氧的持续性，满足除氧水的除氧需要。图4为改造前后的塔头结构图。

4 应用效果

图4 改造前后塔头结构

能源动力厂汽机车间在2013年至2016年7月，相继对给水除氧系统中存在的问题进行分析，找出了问题产生的主要原因和解决问题的主要方法。汽机车间通过实施一系列的技术改造措施和运行优化，取得了以下效果：

4.1 677和899区域给水运行模型建立优化后，运行更加精益和高效，有效的降低给水系统的能耗；3#中温中压汽动泵改为低压汽动泵后，节省了大量的新蒸汽，实现了蒸汽的梯级利用，有效降低了汽动泵的运行成本。

4.2 除氧器乏汽回收装置设计安装后，实现了除氧器乏汽的全部回收利用，即实现了热能的再利用，又回收了大量高品质的冷凝水。

4.3 6#～9#除氧器的除氧头的进汽配汽装置及淋水篦层和填料层进行相应的技术改造后，除氧器加热蒸汽消耗减低3%，6#～9#除氧器加热和除氧效果显著，运行稳定，其中溶氧合格率由6#除氧器的60.41%，7#除氧器的83.33%，8#除氧器的77%，9#除氧器的72%，提高至目前的溶氧合格率均达到100%。