关于降低注汽锅炉水质含氧的探索

【摘要】在注汽水质含氧高导致注汽锅炉腐蚀情况调查的基础上，分析了锅炉锅炉注汽水质含氧高的原因，并制定了具体的对策。实施后取得了良好的降低含氧的效果，同时取得了一定的经济和社会效益。

【关键词】注汽锅炉 水质含氧 真空除氧器

一、注汽锅炉水质含氧现状

在油田注汽锅炉中，一旦给水含氧超标就会在锅炉受热面产生氧腐蚀造成炉管变薄，其腐蚀部位主要发生在给水管、给水预热器以及锅炉对流段管束内，当除氧设备运行不良时，给水含氧较高，其对辐射段的炉管腐蚀就较为严重，而且腐蚀常常表现为不均匀腐蚀，造成深坑增多，这种腐蚀通常集中在辐射段进口部分，而到蒸汽出口部分腐蚀较轻，这种情况将严重影响锅炉的安全运行，从而缩短了锅炉寿命，在腐蚀严重时，被迫采取停炉措施，就影响了锅炉的时率，增加了人力、物力消耗费用，注汽成本增加。油田注汽锅炉的含氧标准是小于0.05mg/l，各注汽锅炉真空除氧器的除氧效果有好有坏，含氧指标高的时候能达到0.7mg/l，药剂加多了又会对锅炉造成安全隐患。

二、影响注汽锅炉水质含氧高的主要因素

（一）温度不稳定

锅炉给水含氧量不大于0.05mg/l，注汽锅炉配套真空除氧器在常温（25℃）时产水含氧量为0.12～0.16mg/l，为此需通过添加少量过剩亚硫酸钠去除水中残氧，达到锅炉给水指标;在冬季运行期间，来水水温平均在4℃左右，而真空除氧器产水含氧量却高达0.7mg/l以上，需投入更多亚硫酸钠，又因水温低，亚硫酸钠与氧的反应速度减缓，还需加倍添加亚硫酸钠使产水达标，从而造成运行费用高，炉管易结垢、取样管线堵死等问题，增加了安全运行的风险。

（二）真空除氧器结构不完善

真空除氧器喷头容易堵塞，造成除氧器故障停机，影响除氧效果。对于一些投产时间早的锅炉，除氧器循环水箱为普通铁质，锈蚀比较严重，铁锈随循环水进入除氧器，不但造成喷头堵塞，还造成锅炉给水铁腐蚀。碰到这种情况，只能停运除氧器进行检修，不但影响设备的连续正常运行，还造成锅炉给水含氧量超标。

除氧器水循环使用的冷却水被吸入除氧器后，是不经过除氧流程的，而冷却水是与大气接触的，其中的含氧量较标准值是偏高的，这就导致除氧器出水含氧也偏高。另外，由于冷却水不再被回收到真空除氧器，真空除氧器的真空度由-0.098MPa降低到低于-0.1MPa，真空度降低，根据亨利定律，水中的溶解氧也会对应的降低。

除氧器进水量不均匀，主次阀同时开时进水量能达到20m3/h，次阀开时进水量能达到5m3/h 。进水量的不均匀直接影响除氧器的除氧效果波动较大。

（三）加药位置不合理

通过真空除氧器除氧的水质还带有一定的残氧，为了去除这一部分氧气，我们现场采用加亚硫酸钠的方法，可是在使用过程中即使增大加药量，也很难达到要求。分析发现主要原因是加入的亚硫酸钠药剂不能充分与软水中的溶解氧反应。

三、降低注汽锅炉水质含氧的对策

（一）提高药剂与溶解氧的反应温度

随着水温度的升高，水中的溶解氧量将逐渐降低，注汽锅炉因燃油雾化及蒸汽伴热留有低压蒸汽（压力1MPA，温度180℃）接口，因此采用蒸汽换热的方式提高来水温度到25℃，使真空除氧器运行在常温下，达到正常运行效果。水蒸汽换热器有两类，一类是管壳热换器，另一类是板式换热器，尽管板式换热器的热效率高，但易堵，且其传热板是通过密封垫片密封，密封件耐温低，因注汽锅炉提供的蒸汽携带盐，并且蒸汽温度高达180℃，所以选用管壳式换热器作为水蒸汽换热器，流程上设有蒸汽调节阀、蒸汽计量喷嘴，蒸汽加热水系统采用PLC控制，由触摸屏作为人机界面，蒸汽流量由PLC迭代计算获得。采用管壳式蒸汽换热方案提高冬季来水水温，使进入真空除氧器的水温提高到25℃，降低真空除氧器冬季产水含氧量，降低亚硫酸钠的投入量，达到安全、经济运行的目的。

（二）优化改造设备结构，提高除氧效果

改造真空除氧器流程。将进水量控制的主次阀气动阀，改成电动蝶阀控制进水量，可以稳定进水量，减少进水量不均匀现象。再由PLC控制电动蝶阀开度，将除氧器出水量和进水量控制平衡，稳定进水量。把除氧器罐内用钢板隔開，分为一级罐和二级罐内部做好防腐，在罐内增加相应数目的二级支管及雾化喷头，在外部不锈钢进水管线增加了二级进水管路并安装了Y型过滤器，真空泵冷却水进口移到过滤器之后并在进泵前增加了Y型过滤器、增加了1台不锈钢卧式离心泵（一级泵）。运行时水经过一级脱氧后，再经一级泵和二级喷头再次进入二级罐内进行二次脱氧，经过两级脱氧处理后的合格除氧水由二级泵供给锅炉。流程改造后开始对除氧器运行情况进行观察和检测，经过1周的运行观察，除氧器运行稳定，出氧指标合格，出口含氧达到了标准要求。

改造除氧器循环水箱。将进水量控制的主次阀气动阀，改成电动蝶阀控制进水量，可以稳定进水量，减少进水量不均匀现象。针对除氧器循环水箱里的水影响含氧的问题，我们经过现场试验，将冷却水由水箱直接排到水罐，而不是吸入除氧器，经过实践，能够降低锅炉给水的含氧。投产早的除氧器循环水箱为普通铁质，锈蚀比较严重，铁锈随循环水进入除氧器，不但造成喷头堵塞，还造成锅炉给水铁腐蚀。经过同意规划，我们将除氧器原先的普通材质循环水箱拆下，安装不锈钢材质水箱。改造以后再也没有出现过因铁锈堵塞喷头造成除氧器停运的现象

（三）改变亚硫酸钠药剂的加入位置

亚硫酸钠药剂原先的加药位置在除氧器二级泵入口，经二级泵，通过管线与经除氧器除氧后的软水混合进入高压锅炉，接触不充分，反应时间短。将加药位置改在一级泵入口，亚硫酸钠药剂由二级除氧喷头进入脱氧罐，再进入二级泵，这样药剂与软水中的溶解氧充分接触，并且延长了反应时间，能达到很好的除氧效果。

四、结论

对现场水质含氧高的现状进行分析，找出了对应的措施，各注汽站的锅炉水质含氧均已下降到0.05mg/l以下，达到了水质的标准要求，有效的缓解了锅炉炉管的腐蚀程度。根据水质含氧下降的幅度和实践经验预测，可延长锅炉使用寿命2-3年，节约维修资金120万左右，保证了注汽锅炉的安全经济优化运行。

参考文献：

[1]李刚.推广真空除氧技术降低油田注汽锅炉能耗[J].中国设备工程，2011（6）： 14-16.

[2]王萌萌，李彩霞，许世峰，王斯民，文键.管壳式换热器的设计[J].化工机械， 2014（6）：754-756.

作者简介：冯斌斌（1986—），河北霸州人，大学本科，注汽技术服务中心河口注汽大队注汽一队。