降低熱力除氧器蒸汽消耗提高除氧效果方法說明

      降低熱力除氧器蒸汽消耗提高除氧效果方法說明，熱力除氧器模型，找出降低熱力除氧器蒸汽消耗提高除氧效果方法并進(jìn)行綜合評價，確立優(yōu)改造方案并按照優(yōu)方案實施改造。
      熱力除氧器是鍋爐及供熱系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備之一，其主要功能為排除各種溶解氣體，防止熱力設(shè)備腐蝕和傳熱惡化。熱力除氧器工作原理是通過蒸汽將鍋爐給水加熱至沸點，使氧的溶解度減小，水中氧不斷逸出，再將水面上產(chǎn)生的氧氣連同水蒸氣一起排出，同時除掉水中各種氣體。
2、降低熱力除氧器蒸汽消耗問題描述
2.1基本情況
      某單位在用的2臺S0405-0-0型大氣噴霧填料式熱力除氧器，其工作原理是軟化水由軟水泵輸送到除氧頭進(jìn)水管，由噴頭噴入，形成水霧經(jīng)填料與從除氧頭下部進(jìn)汽管輸入的蒸汽充分接觸，軟化水加熱到（102~104）℃,使氧的溶解度減少，水中氧不斷逸出，再將水面上產(chǎn)生的氧氣連同水蒸氣一道排出。由于運行年限久，運行中出現(xiàn)熱力除氧器存在蒸汽消耗量大（達(dá)到鍋爐蒸汽產(chǎn)量20%以上）、排氣管帶水等現(xiàn)象。
2.2原因分析
      為了保證熱力除氧器具有可靠的效果，運行中應(yīng)滿足足夠的水與蒸汽的接觸面積，水流分配要均勻，保證氧氣在水中的溶解壓力與水面上它的分壓力之間有壓差。保證使水被加熱到熱力除氧器工作壓力下的沸騰溫度（102~104）℃。由于該熱力除氧器運行年限久，噴頭、蒸汽分配器、填料、擋水板等腐蝕、磨損嚴(yán)重。水與蒸汽不能充分接觸，只能通過增大蒸汽量才能達(dá)到除氧效果。另外，軟化水在管道和熱力除氧器中流動，管道和熱力除氧器與空氣進(jìn)行熱交換，會產(chǎn)生熱量損失，從而增加蒸汽量的消耗。
2.3初步解決思路
      為了降低熱力除氧器蒸汽消耗，初步思路是通過理論對系統(tǒng)進(jìn)行分析，利用TRIZ理論解題工具提供的方案，對除氧系統(tǒng)進(jìn)行改造，在改造少和費用低的前提下，做到降低熱力除氧器蒸汽消耗。
3、降低熱力除氧器蒸汽消耗解題過程
3.1制作問題模型
      通過對熱力除氧器系統(tǒng)的描述，對系統(tǒng)進(jìn)行分析，制作問題模型如圖1所示。根據(jù)亨利定律、道爾頓定律和傳質(zhì)定律，氣體在水中的溶解度與氣體種類及氣體在水面的分壓力和水的溫度有關(guān)。即：在一定的壓力下，水的溫度越高，其他的溶解度越小。氣體在水面上的分壓力越高，其溶解度越大。
      根據(jù)問題模型，如果在達(dá)到除氧目的的情況下降低蒸汽消耗可以通過以下方法：①降低軟化水面壓力；②提高軟化水溫度；③改善軟化水加熱方式。
3.2入手點
3.2.1降低軟化水面壓力
      現(xiàn)熱力除氧器除氧頭為開放系統(tǒng)，其壓力為大氣壓，建立物場模型如圖2所示，如果降低壓力，采用“標(biāo)準(zhǔn)解S1.1.5”，把除氧頭封閉，通過抽真空達(dá)到降低壓力。改造需增加水箱、離心泵和噴射泵等設(shè)備。
3.2.2提高軟化水溫度
      通過對熱力除氧器系統(tǒng)分析，建立如圖3物場模型。為了提高軟化水溫度，采用“標(biāo)準(zhǔn)解S1.1.4”，從熱力除氧器系統(tǒng)的超系統(tǒng)——鍋爐系統(tǒng)去尋找補充熱源，得到方案有：圖2壓力場模型
      1）利用排污余熱。通過把排污擴(kuò)容器頂部蒸汽導(dǎo)入熱力除氧器，可以利用排污余熱。
      2）利用排煙余熱。通過換熱器把鍋爐排煙余熱充分利用，提高熱力除氧器進(jìn)水溫度。
      3）熱力除氧器進(jìn)水預(yù)加熱。通過向軟化水內(nèi)導(dǎo)入蒸汽或除氧水來達(dá)到對進(jìn)水進(jìn)行預(yù)加熱。
      熱力除氧器系統(tǒng)暴露在空氣中，建立如圖4物場模型，消除空氣對熱力除氧器系統(tǒng)的冷卻，采用“標(biāo)準(zhǔn)解S1.2.1”，在熱力除氧器表面刷一層保溫涂層或改善保溫材料，阻止空氣冷卻作用，同時也可以提高系統(tǒng)的保溫作用。
3.2.3改善軟化水加熱方式
      通過對熱力除氧器系統(tǒng)分析，建立如圖5物場模型，通過分析3種熱力除氧器傳質(zhì)方式（表1），采用“標(biāo)準(zhǔn)解S1.1.7”，改噴圖4物場模型2頭為旋膜管，把傳質(zhì)方式由液柱和霧滴改為射流和旋膜方式進(jìn)行傳熱傳質(zhì)。
熱力除氧器蒸汽消耗方案評價
通過采用TRIZ表1
項目 霧化 泡沸 旋膜
淋水密度/（m3/m2·h） 68~87 85~159 133~177
提升溫度/℃ 40 40 97
溶氧量/（mg/L） ≤15 ≤15 ≤7
理論對熱力除氧器蒸汽消耗量大的問題進(jìn)行分析，得到了解決方案，將方案進(jìn)行匯總（表2）。
表2方案匯總
序號 方案名稱 優(yōu)缺點
方案1 采用真空除氧 要加設(shè)備，改造成本高
方案2 利用排污余熱 利用余熱，改造成本低
方案3 利用排煙余熱 利用余熱，改造成本低
方案4 進(jìn)水預(yù)加熱 減少汽耗，改造成本低
方案5 改善系統(tǒng)保溫 減少散熱，改造成本中
方案6 改為旋膜除氧 減少汽耗，改造成本中
      采用TRIZ理論對熱力除氧器蒸汽消耗量的問題得到的解決方案，從成本、維護(hù)和有用功能3個維度對6套方案進(jìn)行評價，方案2~6可以采納。
5、降低熱力除氧器蒸汽消耗終方案
      結(jié)合實際情況，對上述各方案進(jìn)行綜合分析，把方案4和方案5進(jìn)行結(jié)合，制定以下改造方案：
      1）把排污擴(kuò)容器排放蒸汽接入熱力除氧器。
      2）改造工藝流程，利用鍋爐省煤器把熱力除氧器進(jìn)水進(jìn)行預(yù)加熱。原有工藝流程：水罐→軟水泵→熱力除氧器→給水泵→省煤器→鍋爐。改造后工藝流程：水罐→軟水泵→省煤器→熱力除氧器→給水泵→鍋爐。
      3）對熱力除氧器系統(tǒng)保溫進(jìn)行完善。
      4）對除氧頭進(jìn)行旋膜除氧改造。
6、降低熱力除氧器蒸汽消耗實施效果
      1）方案實施后，熱力除氧器除氧效果穩(wěn)定，遇到負(fù)荷變化較大或補水溫度突然降低的情況時，熱力除氧器不會產(chǎn)生振動等異常情況。
      2）鍋爐排煙溫度降低40℃左右，排汽減少1/2，熱力除氧器蒸汽消耗量由占鍋爐產(chǎn)汽量的20%以上降低到10%，1a可以節(jié)約費用約20萬元人民幣。2a可以收回投資。
      3）通過改造把溶解氧降低到10mg/L以下，減少鍋爐腐蝕，延長鍋爐使用壽命。
      4）故障率低，檢修維護(hù)方便。