降低燃氣鍋爐除氧器排汽損失的措施

吳敏杰，湯明峰

(杭州華電下沙熱電有限公司，杭州 310018)

1 除氧器系統(tǒng)概況

燃氣鍋爐供熱運行時,出口管路中有一部分蒸汽通往除氧器，用于加熱除氧器內(nèi)的給水，其他蒸汽則均通往供熱管道，用于對外供熱。

通往除氧器那部分蒸汽的主要作用是熱力除氧[1-3]，使除氧器內(nèi)的給水加熱到當前壓力下的飽和溫度，從而除去鍋爐給水中的氧氣和其他不凝結氣體，以保證給水的品質。若給水中溶解氧氣，就會使與水接觸的金屬腐蝕；同時，若熱交換器中有氣體聚積，傳熱的熱阻增加，會降低設備的傳熱效果：因此，水中溶解有任何氣體都是不利的，尤其是氧氣，它將直接威脅設備的安全運行[4]。

熱力除氧是將除氧器內(nèi)的水散播成微細的水柱或微薄的水膜，同時將高溫蒸汽引入除氧器與水接觸，將水加熱到飽和溫度，使水中溶解的氧逸出。由于水流細小，形成的表面積大，氧氣易于逸出，達到充分除氧的目的[5]。某廠的燃氣鍋爐除氧器采用熱力除氧法，由于除氧器為常壓運行，進水為室溫，溫升較大，因此通過頂部與底部兩種方式進汽來加熱給水，其運行流程如圖1所示。通常情況下，底部進汽保持一定開度不變，熱負荷變化時，進水流量同步改變，以維持水位穩(wěn)定；進汽流量隨著進水流量的變化而改變，以保證溶解氧的質量濃度合格。

圖1 除氧器系統(tǒng)

2 燃氣鍋爐蒸汽損失調查

燃氣鍋爐供熱運行時的蒸汽損耗主要包括除氧器排汽損失、沿途供熱管路損失和散熱損失等。分別統(tǒng)計一定時間范圍內(nèi),燃氣鍋爐3種工況下的各種蒸汽損失量，見表1。

表1 鍋爐的蒸汽損失統(tǒng)計

其中，排汽損失量的占比=總排汽損失量/(總排汽損失量+總其他損失量)×100%=87.69%。可以看出，除氧器排汽損失占鍋爐蒸汽總損失的87.69%，是影響燃氣鍋爐蒸汽損耗的主要問題。

3 原因分析

3.1 進水量過小

通過查找廠家資料和熱能工程手冊，得到一般除氧器排汽損失率的經(jīng)驗值為其出力的0.1%～0.3%，其中排汽損失率=排汽損失量/(進水量+進汽量)×100%。除氧器進水量較小時，即進水量為5～15 t/h時，除氧器頂部的淋水盤可能由于進水量過小而不能形成水封，部分用來加熱給水的蒸汽溢出，導致排汽損失率大。分別在隔離頂部進汽和使用頂部進汽2種工況下進行試驗，測量計算2個工況下的排汽損失率，見表2、表3。

表2 采用頂部進汽時的排汽損失率

表3 隔離頂部進汽時的排汽損失率

由表2、表3可知，隔離頂部進汽后排汽損失率明顯下降，雖然離一般除氧器排汽損失率的經(jīng)驗值0.1%～0.3%還有差距，但已經(jīng)十分接近。

因此，進水量過小，頂部淋水盤不能形成水封而導致蒸汽泄漏，是除氧器排汽損失率大的原因之一。

3.2 進水量過大

除氧器進水量較大，即進水量大于35 t/h時，頂部進入的蒸汽量巨大，除氧器的除氧頭由于自身換熱空間不足，部分蒸汽沒有進行充分換熱就溢出，導致其排汽損失率大。改變底部進汽的開度，通過增加底部進汽量來緩解頂部除氧頭換熱效率低的狀況。分別在底部進汽開度為15%和25%的2種工況下進行試驗，測量計算2個工況下的排汽損失率，見表4。

表4 底部進汽開度為15%，25%時的平均排汽損失率

表5 優(yōu)化前、后平均排汽損失率

由表4可知，底部進汽開度由15%增加到25%，間接降低了除氧器頂部的換熱量，使得進水量在15～40 t/h時，平均排汽損失率均有所下降，特別是進水量為35～40 t/h時下降尤為明顯?？梢?，進水量較大時，若僅使用頂部進汽，由于換熱空間不足，換熱不充分，進汽量過多，部分蒸汽溢出而導致排汽損失率增加。

因此，進水量過大，頂部進汽量大，除氧頭換熱不充分而導致蒸汽溢出，是除氧器排汽損失率大的另一個原因。

4 采取的措施及效果

通過前面的試驗可知，不同工況下應采用不同的進汽方式，即低負荷時只采用底部進汽加熱給水，高負荷時利用底部進汽輔助頂部進汽加熱給水，優(yōu)化前、后的平均排汽損失率見表5。

排汽損失率降低，意味著蒸汽損耗減少，可以有更多的蒸汽用于對外供熱，使得燃氣鍋爐供熱更加節(jié)能。可以用氣熱比這個指標來衡量鍋爐的經(jīng)濟性，即提供單位熱量所消耗的天然氣量。由圖2可知，優(yōu)化后燃氣鍋爐供熱的氣熱比同比下降0.35m3/GJ(由于8，10月均由機組抽汽供熱代替燃氣鍋爐，故沒有數(shù)據(jù))。按照4個月的供熱量約300TJ、氣價2.31元/m3計算，4個月可節(jié)約天然氣成本=供熱量×氣熱比的同比平均下降值×氣價≈24(萬元)，1年可節(jié)約天然氣成本約72萬元。

圖2 優(yōu)化前、后的氣熱比

5 結束語

燃氣鍋爐供熱運行時，鍋爐的蒸汽損耗中，除氧器的排汽損失占比較大，不同工況采取不同的進汽方式，能最大限度減少加熱蒸汽的浪費，降低排汽損失率，從而提高燃氣鍋爐運行的經(jīng)濟性，可為燃氣鍋爐熱力除氧器的經(jīng)濟運行提供參考。