管壳式乏汽回收装置在除氧器放散乏汽回收中的应用

2022-09-03汤云禄黄海龙武克学魏学敏

煤化工 2022年4期

汤云禄，黄海龙，武克学，魏学敏

（迁安中化煤化工有限责任公司，河北唐山 064400）

热力除氧器是一种较为常见的除氧装置，主要应用在各类电站锅炉以及工业锅炉给水的除氧场所。如果热力除氧器的除氧效果达不到要求，会对锅炉系统的给水管道、省煤器和其他附属设施造成严重的氧腐蚀，给生产和设备带来巨大的危害。《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》（GB/T 12145—2016）对部分除氧器的给水含氧量作出要求，即大气式除氧器给水含氧质量浓度应小于15μg/L，压力式除氧器给水含氧质量浓度应小于7μg/L。为达到理想的除氧效果，热力除氧器会放散部分蒸汽，直接放散至大气的蒸汽带走了大量蒸汽余热及高品质除盐水，造成了能源浪费。管壳式换热器是一种简易的换热设备，能够充分利用工业二次能源，并实现余热回收和节能，广泛应用在化工、能源、交通、机械等工业领域。如能利用管壳式乏汽回收装置对热力除氧器放散的乏汽进行回收利用，在回收热量的同时还可以减少除氧水消耗，无论从节约能源角度还是目前国家积极倡导的绿色低碳角度来说收效都是较大的。

某煤化工企业83.2 t/h干熄焦余热锅炉配备额定处理能力110 t/h的热力除氧器，利用管壳式乏汽回收装置对除氧器放散的乏汽进行回收利用，产生了较大的经济效益与环保效益，可为符合条件的热力除氧器用户提供借鉴与参考，现介绍如下。

1 热力除氧器的工作原理

热力除氧器除氧以亨利定律和道尔顿定律为理论基础，如果能从水面上完全清除气体，使气体的实际分压为零，就可以把气体从水中除去。混合气体的总压等于各组成气体的分压之和，当给水在定压状态下加热时，随着水蒸发过程的进行，水面上的蒸汽量不断增加，蒸汽的分压逐渐升高；及时排除水面上的气体后，相应地水面上各气体的分压不断降低。当水被加热到除氧器压力下的饱和温度时，水大量蒸发，水蒸气的分压就会接近水面上的总压，随着气体的不断排出，水面上各气体的分压逐渐趋于零，于是溶解在水中的氧气等气体就会从水中逸散，从而被除去。因为氧气本身在容器内无法随意扩散，只能由一定量上升的蒸汽携带从放散管排向大气，因此，热力除氧器放散出部分乏汽是热力除氧的必需步骤。

2 热力除氧器放散乏汽的回收

对于大多数锅炉系统来说，热力除氧器距离给水系统比较近，因此回收这部分放散乏汽至给水系统，可作为锅炉补充水的来源，减少水源的消耗，回收的蒸汽热量也能够起到加热补给水的作用，同时也减少了排向大气的热量。

根据热力除氧器放散乏汽的参数特点，选择管壳式乏汽回收装置进行放散乏汽的回收与利用。管壳式乏汽回收装置系统简单，安装、检修较为便捷，改造时原工艺设备变动小，出现故障或需要检修时，通过切换数个阀门即可恢复至原系统运行状态，易于操作。管壳式乏汽回收装置示意图见图1，其中矩形虚线外为改造前原热力除氧器及其给水系统，矩形虚线内为增加的管壳式乏汽回收装置。

图1 管壳式乏汽回收装置示意图

在管壳式换热器回收热力除氧器放散乏汽时，壳程引入除氧器放散乏汽，管程为除氧器给水泵送出的给水，可将压力0.02 MPa、温度105℃的热力除氧器放散乏汽凝结为60℃左右的液态水并回收至除盐水箱，作为除氧器补充水使用。除氧器给水泵送出的给水吸收热量后送入除氧器，提高了进入除氧器的给水温度，也节约了加热除氧器所需的外部蒸汽。

此装置无需额外增加动力设施，利用0.02 MPa除氧器放散乏汽余压将蒸汽送至管壳式换热器壳程，释放热量凝结成水后，通过自身压力运送至除盐水箱；进入管程内冷却水源的动力则来自除氧器给水泵的给水压力，约1.2 MPa～1.6 MPa，管程内压力损失可忽略不计，不影响吸收热量升温后给水进入除氧器。因此，装置改造较为简单，只需根据热力除氧器放散乏汽参数及给水参数选择匹配的管壳式乏汽回收装置及配套的管道、阀门等，即可实现乏汽的回收与利用，具有较强的适用性和可推广性。

3 回收热力除氧器放散乏汽的效益分析

3.1 经济效益

110 t/h热力除氧器耗用低压蒸汽量约6.6 t/h，按照热力除氧器放散量约为耗用汽量的10%计算，则乏汽量约6.6×10%=0.66 t/h。改造完成后，回收蒸汽量约0.66 t/h。根据《饱和水蒸气表》，压力0.02 MPa、温度105℃蒸汽的焓值为2 685 kJ/kg，则回收的热量为0.66×2 685×1 000=1 772 100 kJ/h；按标准煤的发热量为29 271 kJ/kg计算，则可节约标准煤：1 772 100÷29 271=60.54 kg/h，若以标准煤价格600元/t、一年正常运行330 d计算，则可节省费用：0.060 54×24×330×600=28.77万元/a。在回收热力除氧器放散乏汽后，乏汽凝结为水，各项水质指标均优于锅炉给水水质指标，因此可作为优质的补充水源进入除氧器供锅炉使用，可节省除盐水量：0.66×24×330=5 227.2 t/a，按照除盐水成本15元/t计算，则可节约费用5 227.2×15=7.84万元/a。回收热量及除盐水产生的经济效益为28.77+7.84=36.61万元/a。