關于降低注汽鍋爐水質含氧的探索

【摘要】在注汽水質含氧高導致注汽鍋爐腐蝕情況調查的基礎上，分析了鍋爐鍋爐注汽水質含氧高的原因，并制定了具體的對策。實施后取得了良好的降低含氧的效果，同時取得了一定的經(jīng)濟和社會效益。

【關鍵詞】注汽鍋爐?水質含氧?真空除氧器

一、注汽鍋爐水質含氧現(xiàn)狀

在油田注汽鍋爐中，一旦給水含氧超標就會在鍋爐受熱面產(chǎn)生氧腐蝕造成爐管變薄，其腐蝕部位主要發(fā)生在給水管、給水預熱器以及鍋爐對流段管束內，當除氧設備運行不良時，給水含氧較高，其對輻射段的爐管腐蝕就較為嚴重，而且腐蝕常常表現(xiàn)為不均勻腐蝕，造成深坑增多，這種腐蝕通常集中在輻射段進口部分，而到蒸汽出口部分腐蝕較輕，這種情況將嚴重影響鍋爐的安全運行，從而縮短了鍋爐壽命，在腐蝕嚴重時，被迫采取停爐措施，就影響了鍋爐的時率，增加了人力、物力消耗費用，注汽成本增加。油田注汽鍋爐的含氧標準是小于0.05mg/l，各注汽鍋爐真空除氧器的除氧效果有好有壞，含氧指標高的時候能達到0.7mg/l，藥劑加多了又會對鍋爐造成安全隱患。

二、影響注汽鍋爐水質含氧高的主要因素

（一）溫度不穩(wěn)定

鍋爐給水含氧量不大于0.05mg/l，注汽鍋爐配套真空除氧器在常溫（25℃）時產(chǎn)水含氧量為0.12～0.16mg/l，為此需通過添加少量過剩亞硫酸鈉去除水中殘氧，達到鍋爐給水指標;在冬季運行期間，來水水溫平均在4℃左右，而真空除氧器產(chǎn)水含氧量卻高達0.7mg/l以上，需投入更多亞硫酸鈉，又因水溫低，亞硫酸鈉與氧的反應速度減緩，還需加倍添加亞硫酸鈉使產(chǎn)水達標，從而造成運行費用高，爐管易結垢、取樣管線堵死等問題，增加了安全運行的風險。

（二）真空除氧器結構不完善

真空除氧器噴頭容易堵塞，造成除氧器故障停機，影響除氧效果。對于一些投產(chǎn)時間早的鍋爐，除氧器循環(huán)水箱為普通鐵質，銹蝕比較嚴重，鐵銹隨循環(huán)水進入除氧器，不但造成噴頭堵塞，還造成鍋爐給水鐵腐蝕。碰到這種情況，只能停運除氧器進行檢修，不但影響設備的連續(xù)正常運行，還造成鍋爐給水含氧量超標。

除氧器水循環(huán)使用的冷卻水被吸入除氧器后，是不經(jīng)過除氧流程的，而冷卻水是與大氣接觸的，其中的含氧量較標準值是偏高的，這就導致除氧器出水含氧也偏高。另外，由于冷卻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，根據(jù)亨利定律，水中的溶解氧也會對應的降低。

除氧器進水量不均勻，主次閥同時開時進水量能達到20m3/h，次閥開時進水量能達到5m3/h?。進水量的不均勻直接影響除氧器的除氧效果波動較大。

（三）加藥位置不合理

通過真空除氧器除氧的水質還帶有一定的殘氧，為了去除這一部分氧氣，我們現(xiàn)場采用加亞硫酸鈉的方法，可是在使用過程中即使增大加藥量，也很難達到要求。分析發(fā)現(xiàn)主要原因是加入的亞硫酸鈉藥劑不能充分與軟水中的溶解氧反應。

三、降低注汽鍋爐水質含氧的對策

（一）提高藥劑與溶解氧的反應溫度

隨著水溫度的升高，水中的溶解氧量將逐漸降低，注汽鍋爐因燃油霧化及蒸汽伴熱留有低壓蒸汽（壓力1MPA，溫度180℃）接口，因此采用蒸汽換熱的方式提高來水溫度到25℃，使真空除氧器運行在常溫下，達到正常運行效果。水蒸汽換熱器有兩類，一類是管殼熱換器，另一類是板式換熱器，盡管板式換熱器的熱效率高，但易堵，且其傳熱板是通過密封墊片密封，密封件耐溫低，因注汽鍋爐提供的蒸汽攜帶鹽，并且蒸汽溫度高達180℃，所以選用管殼式換熱器作為水蒸汽換熱器，流程上設有蒸汽調節(jié)閥、蒸汽計量噴嘴，蒸汽加熱水系統(tǒng)采用PLC控制，由觸摸屏作為人機界面，蒸汽流量由PLC迭代計算獲得。采用管殼式蒸汽換熱方案提高冬季來水水溫，使進入真空除氧器的水溫提高到25℃，降低真空除氧器冬季產(chǎn)水含氧量，降低亞硫酸鈉的投入量，達到安全、經(jīng)濟運行的目的。

（二）優(yōu)化改造設備結構，提高除氧效果

改造真空除氧器流程。將進水量控制的主次閥氣動閥，改成電動蝶閥控制進水量，可以穩(wěn)定進水量，減少進水量不均勻現(xiàn)象。再由PLC控制電動蝶閥開度，將除氧器出水量和進水量控制平衡，穩(wěn)定進水量。把除氧器罐內用鋼板隔開，分為一級罐和二級罐內部做好防腐，在罐內增加相應數(shù)目的二級支管及霧化噴頭，在外部不銹鋼進水管線增加了二級進水管路并安裝了Y型過濾器，真空泵冷卻水進口移到過濾器之后并在進泵前增加了Y型過濾器、增加了1臺不銹鋼臥式離心泵（一級泵）。運行時水經(jīng)過一級脫氧后，再經(jīng)一級泵和二級噴頭再次進入二級罐內進行二次脫氧，經(jīng)過兩級脫氧處理后的合格除氧水由二級泵供給鍋爐。流程改造后開始對除氧器運行情況進行觀察和檢測，經(jīng)過1周的運行觀察，除氧器運行穩(wěn)定，出氧指標合格，出口含氧達到了標準要求。

改造除氧器循環(huán)水箱。將進水量控制的主次閥氣動閥，改成電動蝶閥控制進水量，可以穩(wěn)定進水量，減少進水量不均勻現(xiàn)象。針對除氧器循環(huán)水箱里的水影響含氧的問題，我們經(jīng)過現(xiàn)場試驗，將冷卻水由水箱直接排到水罐，而不是吸入除氧器，經(jīng)過實踐，能夠降低鍋爐給水的含氧。投產(chǎn)早的除氧器循環(huán)水箱為普通鐵質，銹蝕比較嚴重，鐵銹隨循環(huán)水進入除氧器，不但造成噴頭堵塞，還造成鍋爐給水鐵腐蝕。經(jīng)過同意規(guī)劃，我們將除氧器原先的普通材質循環(huán)水箱拆下，安裝不銹鋼材質水箱。改造以后再也沒有出現(xiàn)過因鐵銹堵塞噴頭造成除氧器停運的現(xiàn)象

（三）改變亞硫酸鈉藥劑的加入位置

亞硫酸鈉藥劑原先的加藥位置在除氧器二級泵入口，經(jīng)二級泵，通過管線與經(jīng)除氧器除氧后的軟水混合進入高壓鍋爐，接觸不充分，反應時間短。將加藥位置改在一級泵入口，亞硫酸鈉藥劑由二級除氧噴頭進入脫氧罐，再進入二級泵，這樣藥劑與軟水中的溶解氧充分接觸，并且延長了反應時間，能達到很好的除氧效果。

四、結論

對現(xiàn)場水質含氧高的現(xiàn)狀進行分析，找出了對應的措施，各注汽站的鍋爐水質含氧均已下降到0.05mg/l以下，達到了水質的標準要求，有效的緩解了鍋爐爐管的腐蝕程度。根據(jù)水質含氧下降的幅度和實踐經(jīng)驗預測，可延長鍋爐使用壽命2-3年，節(jié)約維修資金120萬左右，保證了注汽鍋爐的安全經(jīng)濟優(yōu)化運行。

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作者簡介：馮斌斌（1986—），河北霸州人，大學本科，注汽技術服務中心河口注汽大隊注汽一隊。