RGGN- 400型除氧器改造总结

2018-05-22董华林张德南易昌国邱时奋

氮肥与合成气 2018年1期

董华林，张德南，梅屾，易昌国，邱时奋

(贵州赤天化桐梓化工有限公司，贵州桐梓 563200)

除氧器是氨醇装置的主要设备之一，其作用为将除盐水、蒸汽冷凝液进行除氧后向锅炉等设备补水。贵州赤天化桐梓化工有限公司氨醇装置共用1台除氧器，供氨醇装置8台和硫回收装置2台废热锅炉补水，供2套变换工段洗涤水及4台泵机封密封水。该除氧器为喷雾填料式除氧器，设计运行压力0.02 MPa，温度104 ℃，进水温度80～95 ℃，额定出力400 t/h，加热蒸汽源为压力0.5 MPa、温度156 ℃的蒸汽。除氧器的除氧效果直接影响锅炉、汽轮机的长周期安全运行，给水溶解氧也是锅炉化学监督的主要指标之一。国家标准GB/T 12145—2008《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》中要求[1]，对工作压力在3.8～5.8 MPa之间的锅炉给水，溶解氧质量浓度必须≤15 μg/L。

1 除氧给水的基本原理

除氧原理依据亨利定律、道尔顿定律和传热传质定律。即用蒸汽加热给水，提高水的温度，使水面上蒸汽的分压力逐步增高，溶解气体的分压力则逐渐降低，溶解于水中的气体不断逸出；当水被加热至相应压力下的沸腾温度时，水面上全是水蒸气，溶解气体的分压力为零，水不再具有溶解气体的能力，亦即溶解于水中的气体，包括氧气均可被除去。除氧的效果，一方面取决于是否把给水加热至相应压力下的沸腾温度，另一方面取决于溶解气体的排除速度，这个速度与水和蒸汽的接触表面积有很大的关系。采用喷雾加填料的方式，水通过喷嘴被强烈地播散成雾状下落，与上升的蒸汽流相遇，雾化的效果大大增加，气体的排除速度也更快，因此虽然水在除氧器中停留的时间很短，但除氧效果彻底。

RGGN- 400型喷雾填料式除氧器的优点是除氧效果好、检修方便、负荷变化的范围大。其原理是：进水通过喷嘴被强烈分散成雾状喷出，加热蒸汽从填料底部向上流动对喷嘴喷出的雾状水珠进行第1次加热,使80%～90%的溶解氧逸出。经第1次加热的水流入填料层形成水膜，减小了水的表面张力。从填料层底部加入的加热蒸汽对填料层上的水膜再次加热，除去残留在水中的气体。分离出的气体和少量蒸汽由塔顶的排气管排出，水在除氧器中停留的时间很短，但除氧效果好，出水中氧质量浓度小于15 μg/L[1]。

2 锅炉给水除氧的目的

脱盐水和蒸汽冷凝液中含有氧气和其他气体，一方面，水中溶解的氧气会对金属材料造成腐蚀，二氧化碳会加快氧腐蚀。当给水中溶解有0.03 mg/L 的氧时，高温下工作的给水管道在短期内会出现穿孔的点状腐蚀，从而影响锅炉系统运行的安全性，缩短其使用寿命[2]。另一方面，不凝结气体附在传热面上，氧化物沉积形成的盐垢会增大传热热阻。热力除氧器可除去锅炉给水中的氧气和其他不凝结气体，防止热力设备腐蚀和传热恶化。

3 存在的问题

(1) 氨醇车间除氧器投运后除氧效果不好，给水溶解氧不合格，远远高于指标所要求的≤15 μg/L的范围，给锅炉运行带来安全隐患[3-4]。

(2) 除氧器刚开始投运时，除氧箱水温经常达不到设计运行温度，只有将蒸汽量加大才能勉强达到，但此时因加入的蒸汽过多，易造成水封被冲破。

(3) 除氧器投运一段时间后，给水进口管道经常发生水击，造成给水入除氧器管口处振动剧烈，严重影响除氧器的安全运行。

(4) 正常运行中，除氧器水封会不定期地被冲破。水封冲破后，需要关小蒸汽阀，但水温下降较快，因水封经常被冲破，会影响锅炉给水的脱氧效果，从而危及锅炉的安全运行。

(5) 当除氧器经改造稳定运行后，各项参数正常，但分析数据不稳定。具体结果见表1。

表1 除氧器正常运行时溶解氧参数 μg/L

(6) 为了回收分子筛再生加热器和低温甲醇洗甲醇水分离塔的蒸汽冷凝液、减少现场排放及减轻蒸汽冷凝液冷却器的热负荷，控制水汽车间对冷凝液处理时的温度要求，以降低除氧器蒸汽的消耗，回收热能。回收了8～10 t/h的蒸汽冷凝液，直接进入除氧器的填料上面。除氧器正常耗量为11 t/h，开始耗量有所减少，但运行一段时间后，在保证指标正常情况下，除氧器的蒸汽耗量反而增大，其结果见表2。

表2 蒸汽冷凝液回收后工艺参数

4 原因分析及解决措施

(1) 针对除氧器水温达不到指标要求的情况进行了以下排查，对蒸汽阀门进行调试，行程无问题；对放空阀进行检查，均为全开。对除氧器压力测量排查时发现，压力表安装在二楼平台上，而测点在除氧器上部，会造成测量值大于真实值。经迁移整改后不久，水封又被冲破，现场分析发现，蒸汽经测点压力导压管冷凝后流入到表头，形成一段静压差，导致测量值的变化，故现将压力表直接安装在除氧器上部，水温低及水封被冲破等问题得到解决。

(2) 除氧器给水管产生水击。水击是由气液两相产生时发生的，给水经甲醇变换装置脱盐水加热器加热后才进入除氧器，在开车初期未重视给水出口温度，使得给水出口温度达到对应压力下的饱和温度进而产生水击。同时，由于给水的补水一部分是蒸汽冷凝液，而冷凝液的补量由热电的1只调节阀控制，此调节阀偶尔故障全开，导致给水减少，经脱盐水加热后产生汽化发生水击。针对以上原因，将出口温度高报设定为83 ℃以提前报警，可提醒操作人员及时处理或向调度汇报补水量少。但当系统减负荷时，易发生水击，外部原因排查没有结果，利用一次停车机会打开除氧器上部人孔，发现喷头掉了大半。其原因是当系统减负荷时，给水阀关闭，但蒸汽通过掉了喷头的管口窜入给水管而引起水击，即将所有喷头点焊在分布器上以增加强度，水击问题得到了彻底解决。

(3) 在各项参数均正常情况下水封被冲破，经计算，其静压差检验设计不存在问题；但其密封的脱盐水为经加热后的脱盐水，造成密封水蒸发加快，致使密封水位下降较快，引起水封被冲破。现改为冷脱盐水进行密封，且保持一定的上水量。

(4) 溶解氧分析数据突然不稳定。据了解，质控中心操作手法及标准溶液正常，经现场取样发现，橡胶软管接头处因老化产生一裂缝，在取样时由于管子密封受到裂缝影响，导致分析数据不稳定，即更换新的软管后问题得到解决，并定期对其进行检查。

(5) 蒸汽用量增大，但除氧器压力未上升，分析认为是填料出现问题。利用停车机会打开人孔发现，顶层填料中间部分被回收的蒸汽冷凝液冲坏，因接管时是利用除氧器上部的1根手孔接管，其内部没有挡板或分布器，导致回收的冷凝液直接冲刷填料。经更换受损填料并加装防冲挡板后，蒸汽用量有所下降。