供热机组除氧器溶解氧超标分析及治理

陈志超

（上海漕泾热电有限责任公司，上海 201507）

1 设备概况

上海漕泾热电有限责任公司应急供热工程为2台燃煤锅炉，锅炉额定蒸发量为130t／h、额定压力为5.7MPa，不带汽轮发电机。应急供热工程共配备2台大气式除氧器，除氧给水系统为母管制，2台除氧器配置3台锅炉给水泵（FT270－140（5）220t／h），锅炉给水泵的出水汇集到给水母管，由给水母管向2台锅炉供水。单台除氧器系统图如图1所示。

2台燃煤锅炉投运以来，一直存在除氧器出口水溶氧量高的问题，例如：除氧器水箱出口水溶氧量在30～80μL／L之间，而给水系统含氧量高达400～700μL／L，指标处于长期严重超标，威胁到锅炉受热面的安全运行和设备使用寿命。

图1 单台给水除氧器系统图

2 含氧量超标原因分析

1）除氧器运行方式对溶解氧的影响 在日常运行时发现，除氧器及给水泵在不同运行方式下的溶解氧波动较大，例如：4号除氧器在7种工况下的运行数据汇总，如表1所示。

表1 除氧器溶解氧试验数据

出水含氧量与再循环门运行方式特性曲线，如图2所示。

图2 出水含氧量与再循环门运行方式

由表1和图2可以看出：除氧器A泵运行比B泵运行溶解氧数值大；再循环门开启比关闭溶解氧数值大；在再循环门处监听流水声，A泵比B泵大；A泵＋2台除氧器同时运行，流量基本相等，除氧器溶解氧数值为94.6∶10.99，这种现象说明了给水泵再循环水对溶解氧影响的严重性。因为A泵的再循环水只能进入4号除氧器水箱，5号除氧器水箱没有再循环水可以进入。

综合上述现象分析，给水泵再循环水对除氧器溶解氧的影响非常明显，而且在试验中即使将再循环门关闭，还能明显地听到泄漏声，说明再循环门没有完全关闭，为此对给水泵C进行了泄漏测试，试验结果数据如表2所示。

表2 给水泵C对除氧器溶解氧的影响

在监听给水泵再循环门处的流水声时，发现流水声明显要比A泵和B泵小，说明溶解氧绝对值要明显比A泵和B泵低。当5号除氧器流量达到112.3t／h时，在再循环门关闭状态下，溶解氧为38.45μL／L。给水泵C对除氧器溶解氧的影响试验，也佐证了除氧器溶解氧超标的主要原因是由再循环水造成的。也就是说，当系统是密闭无外部介质流入的情况下，其溶解氧含量是相同的。而现在溶解氧含量的数值大一个数量级，说明有外界溶解氧含量高的介质流入到系统内了，并通过再循环水进入到除氧器水箱，造成除氧器出水溶解氧含量超标。更致命的是进入锅炉是溶解氧含量约670μL／L的给水，而不是除氧器出水溶解氧含量60～90μL／L的给水，这将给锅炉运行带来严重的水冷壁结垢、腐蚀等严重后果。

2）给泵密封水的来源 常规发电机组对给水泵密封水水源，采用本机组凝结水泵出口凝结水，进入给泵轴端的注水压力高于给水泵入口压力大约为0.10MPa。但是，应急燃煤锅炉是单纯地供热机组，没有凝结水系统，所以密封水设计采用的是除盐水。试验中测得除盐水溶解氧含量为4 600μL／L，远远高于凝结水的含氧量。

3）给泵轴端水密封的结构 给水泵轴端密封采用螺旋密封加填料密封结构。在轴套外圆有双头螺旋槽，传动端轴套为左旋螺旋槽，自由端轴套为右旋螺旋槽。密封衬套内圈则加工有同心的矩形槽。当轴套旋转时，产生一种将水送到泵内的作用，从而阻止泵内流体的外泄。轴套与螺旋衬套间隙保持在0.41～0.48mm之间，起节流降压作用，外加2道填料从而达到密封目的。

密封水量设计约为5t／h，大部分密封水进入给泵内，一部分密封水沿螺旋槽齿顶间隙节流降压后流出泵外。

4）含氧量过高的主要原因 给水泵采用螺旋密封，密封水源采用除盐水，每台给水泵将近有5t／h流量，溶解氧含量为4 600μL／L的除盐水混入流进给水泵内，使给水泵出水溶解氧含量高达670μL／L进入锅炉，一小部分流量通过再循环进入除氧器水箱。这就是除氧器和锅炉给水溶解氧含量严重超标的根源。

3 改进对策

1）改进方案 降低除氧器和给水系统含氧量的措施：改进给水泵密封水源，采用含氧量很低的凝结水作为密封水。由于纯供热机组无凝结水可用，故改进的对策主要是围绕给水泵轴端采用何种密封形式。目前，给水泵的轴端密封主要为螺旋密封（迷宫密封）、浮动环密封、机械密封等几种。而螺旋密封和浮动环密封无法避免高压密封水进入泵体中，而机械密封的冷却水仅起到机械密封动环和静环的冷却及润滑，所需水源的压力和流量均较小，冷却水无法进入泵体中。所以，给水泵密封形式改造采用机械密封最为适合。

2）改进过程 为了降低改造费用，不影响给水泵其他部件的使用，机械密封尺寸根据给水泵螺旋密封套的尺寸进行定加工。同时，将给水泵两侧水箱体重新开孔，增加机械密封冷却水进回水孔和运行观察孔。

3）改进效果 通过对给水泵密封形式实施改造，除氧器和给水系统含氧量已经大幅度下降，目前在10μL／L以下。表3为2010年2月1日至3日，在锅炉运行期间除氧器和给水泵A泵运行，系统含氧量统计数据。

表3 给水系统含氧量统计数据