供熱機(jī)組除氧器溶解氧超標(biāo)分析及治理

陳志超

（上海漕涇熱電有限責(zé)任公司，上海 201507）

1 設(shè)備概況

上海漕涇熱電有限責(zé)任公司應(yīng)急供熱工程為2臺(tái)燃煤鍋爐，鍋爐額定蒸發(fā)量為130t／h、額定壓力為5.7MPa，不帶汽輪發(fā)電機(jī)。應(yīng)急供熱工程共配備2臺(tái)大氣式除氧器，除氧給水系統(tǒng)為母管制，2臺(tái)除氧器配置3臺(tái)鍋爐給水泵（FT270－140（5）220t／h），鍋爐給水泵的出水匯集到給水母管，由給水母管向2臺(tái)鍋爐供水。單臺(tái)除氧器系統(tǒng)圖如圖1所示。

2臺(tái)燃煤鍋爐投運(yùn)以來，一直存在除氧器出口水溶氧量高的問題，例如：除氧器水箱出口水溶氧量在30～80μL／L之間，而給水系統(tǒng)含氧量高達(dá)400～700μL／L，指標(biāo)處于長期嚴(yán)重超標(biāo)，威脅到鍋爐受熱面的安全運(yùn)行和設(shè)備使用壽命。

圖1 單臺(tái)給水除氧器系統(tǒng)圖

2 含氧量超標(biāo)原因分析

1）除氧器運(yùn)行方式對(duì)溶解氧的影響 在日常運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)，除氧器及給水泵在不同運(yùn)行方式下的溶解氧波動(dòng)較大，例如：4號(hào)除氧器在7種工況下的運(yùn)行數(shù)據(jù)匯總，如表1所示。

表1 除氧器溶解氧試驗(yàn)數(shù)據(jù)

出水含氧量與再循環(huán)門運(yùn)行方式特性曲線，如圖2所示。

圖2 出水含氧量與再循環(huán)門運(yùn)行方式

由表1和圖2可以看出：除氧器A泵運(yùn)行比B泵運(yùn)行溶解氧數(shù)值大；再循環(huán)門開啟比關(guān)閉溶解氧數(shù)值大；在再循環(huán)門處監(jiān)聽流水聲，A泵比B泵大；A泵＋2臺(tái)除氧器同時(shí)運(yùn)行，流量基本相等，除氧器溶解氧數(shù)值為94.6∶10.99，這種現(xiàn)象說明了給水泵再循環(huán)水對(duì)溶解氧影響的嚴(yán)重性。因?yàn)锳泵的再循環(huán)水只能進(jìn)入4號(hào)除氧器水箱，5號(hào)除氧器水箱沒有再循環(huán)水可以進(jìn)入。

綜合上述現(xiàn)象分析，給水泵再循環(huán)水對(duì)除氧器溶解氧的影響非常明顯，而且在試驗(yàn)中即使將再循環(huán)門關(guān)閉，還能明顯地聽到泄漏聲，說明再循環(huán)門沒有完全關(guān)閉，為此對(duì)給水泵C進(jìn)行了泄漏測試，試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 給水泵C對(duì)除氧器溶解氧的影響

在監(jiān)聽給水泵再循環(huán)門處的流水聲時(shí)，發(fā)現(xiàn)流水聲明顯要比A泵和B泵小，說明溶解氧絕對(duì)值要明顯比A泵和B泵低。當(dāng)5號(hào)除氧器流量達(dá)到112.3t／h時(shí)，在再循環(huán)門關(guān)閉狀態(tài)下，溶解氧為38.45μL／L。給水泵C對(duì)除氧器溶解氧的影響試驗(yàn)，也佐證了除氧器溶解氧超標(biāo)的主要原因是由再循環(huán)水造成的。也就是說，當(dāng)系統(tǒng)是密閉無外部介質(zhì)流入的情況下，其溶解氧含量是相同的。而現(xiàn)在溶解氧含量的數(shù)值大一個(gè)數(shù)量級(jí)，說明有外界溶解氧含量高的介質(zhì)流入到系統(tǒng)內(nèi)了，并通過再循環(huán)水進(jìn)入到除氧器水箱，造成除氧器出水溶解氧含量超標(biāo)。更致命的是進(jìn)入鍋爐是溶解氧含量約670μL／L的給水，而不是除氧器出水溶解氧含量60～90μL／L的給水，這將給鍋爐運(yùn)行帶來嚴(yán)重的水冷壁結(jié)垢、腐蝕等嚴(yán)重后果。

2）給泵密封水的來源 常規(guī)發(fā)電機(jī)組對(duì)給水泵密封水水源，采用本機(jī)組凝結(jié)水泵出口凝結(jié)水，進(jìn)入給泵軸端的注水壓力高于給水泵入口壓力大約為0.10MPa。但是，應(yīng)急燃煤鍋爐是單純地供熱機(jī)組，沒有凝結(jié)水系統(tǒng)，所以密封水設(shè)計(jì)采用的是除鹽水。試驗(yàn)中測得除鹽水溶解氧含量為4 600μL／L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于凝結(jié)水的含氧量。

3）給泵軸端水密封的結(jié)構(gòu) 給水泵軸端密封采用螺旋密封加填料密封結(jié)構(gòu)。在軸套外圓有雙頭螺旋槽，傳動(dòng)端軸套為左旋螺旋槽，自由端軸套為右旋螺旋槽。密封襯套內(nèi)圈則加工有同心的矩形槽。當(dāng)軸套旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生一種將水送到泵內(nèi)的作用，從而阻止泵內(nèi)流體的外泄。軸套與螺旋襯套間隙保持在0.41～0.48mm之間，起節(jié)流降壓作用，外加2道填料從而達(dá)到密封目的。

密封水量設(shè)計(jì)約為5t／h，大部分密封水進(jìn)入給泵內(nèi)，一部分密封水沿螺旋槽齒頂間隙節(jié)流降壓后流出泵外。

4）含氧量過高的主要原因 給水泵采用螺旋密封，密封水源采用除鹽水，每臺(tái)給水泵將近有5t／h流量，溶解氧含量為4 600μL／L的除鹽水混入流進(jìn)給水泵內(nèi)，使給水泵出水溶解氧含量高達(dá)670μL／L進(jìn)入鍋爐，一小部分流量通過再循環(huán)進(jìn)入除氧器水箱。這就是除氧器和鍋爐給水溶解氧含量嚴(yán)重超標(biāo)的根源。

3 改進(jìn)對(duì)策

1）改進(jìn)方案 降低除氧器和給水系統(tǒng)含氧量的措施：改進(jìn)給水泵密封水源，采用含氧量很低的凝結(jié)水作為密封水。由于純供熱機(jī)組無凝結(jié)水可用，故改進(jìn)的對(duì)策主要是圍繞給水泵軸端采用何種密封形式。目前，給水泵的軸端密封主要為螺旋密封（迷宮密封）、浮動(dòng)環(huán)密封、機(jī)械密封等幾種。而螺旋密封和浮動(dòng)環(huán)密封無法避免高壓密封水進(jìn)入泵體中，而機(jī)械密封的冷卻水僅起到機(jī)械密封動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的冷卻及潤滑，所需水源的壓力和流量均較小，冷卻水無法進(jìn)入泵體中。所以，給水泵密封形式改造采用機(jī)械密封最為適合。

2）改進(jìn)過程 為了降低改造費(fèi)用，不影響給水泵其他部件的使用，機(jī)械密封尺寸根據(jù)給水泵螺旋密封套的尺寸進(jìn)行定加工。同時(shí)，將給水泵兩側(cè)水箱體重新開孔，增加機(jī)械密封冷卻水進(jìn)回水孔和運(yùn)行觀察孔。

3）改進(jìn)效果 通過對(duì)給水泵密封形式實(shí)施改造，除氧器和給水系統(tǒng)含氧量已經(jīng)大幅度下降，目前在10μL／L以下。表3為2010年2月1日至3日，在鍋爐運(yùn)行期間除氧器和給水泵A泵運(yùn)行，系統(tǒng)含氧量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

表3 給水系統(tǒng)含氧量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)