火力发电厂除氧器排汽系统的改造

霍宇龙

（南煤龙川发电有限责任公司，山西平定045203）

引言

高压除氧器是大型火力发电机组回热系统中重要辅机之一，它的作用是去除给水中的溶解氧和其它不凝结的气体，以尽量避免设备的腐蚀和保证换热效果。

当前大部分火力发电厂使用的锅炉给水的除氧技术，都是所谓的物理除氧法，也被称为热力除氧法。其方法是用蒸汽直接与给水混和，将给水加热至高压除氧器运行压力所对应的饱和温度，水面上部的气压几乎全是由水蒸气产生的，从而使得其他气体的分压力大大减小接近于零，这样就会使得溶解在水中的氧气及其他惰性气体从水中不断逸出，从而达到除去给水中氧气及其他不凝结气体的目的。

相比于其他一些除氧技术，热力除氧法既能够把水里面的氧消除，还能够把水里面其他的气体进行消除，同时不会有杂质留在水中，所以受到了很多厂家的青睐。

想要取得很好的除氧效果，那么在运行的过程中一定要注意下面几点：时刻注意除氧水的温度，温度一定要达到除氧器的额定压力下的饱和温度，这样才能达到分离水中气体的要求。被分离出来的气体不能滞留，一定要进行适当的排放，这样汽气空间里面氧气的分压力就不会特别大，会使得水里面的氧气跟汽气间的氧气间的分压差变大，能够提升氧气的分离。正常运行时，将除氧器排氧门的开度加大，汽气混合物的排出量也会随之变多，同时除氧头里面的流速会加快，可以进行更好地除氧，但他的弊端是会提高工质以及热量的损失，因此，排氧门开度的控制也十分重要。

根据以往的经验来看，就算在运行的过程中尽可能地使排氧门的开度达到合理的值，还是会造成很多工质以及热量的损失。而且，在进行气体的排放时，会造成很大的环境污染，这对企业周边的环保极为不利。同时，通过有关部分的检测发现，气体在进行排放的时候发出的噪声会达到125 dB（A），极度地影响周边的环境。

乏汽回收装置能够解决上述问题，它不仅能够克服掉噪声污染问题，更重要的是它能够将很多的能量进行回收；能够把那些原本排放出去的低位热能蒸汽进行回收，这样既可以对环境进行保护，还能够节约很大一部分的能源；可以实现煤、电等能源的节约，同时可以很好地对企业的热平衡进行优化。

1 除氧器乏汽回收装置型式的选择

一般情况下，除氧器的乏汽回收工作都是通过配置一个换热设备来完成的，当前市面上，乏汽换热器的种类主要有以下几种：

1.1 风冷式换热器

这种换热器的最大特点就是能够与系统进行简易的连接，在安装的过程中，直接将其安装在除氧器的排汽管即可，无需对系统进行再次改造。可是，它的缺点也很明显，就是运行的过程中必须要有高功率的风机进行支持，这样就造成能量消耗大，同时还要定期进行检修处理，此外，这种换热器的成本很高，还有一点就是在运行过程中会产生很大的噪声，很难满足环保要求。

1.2 表面式换热器

这种换热器的最大特点是具有很强的换热能力，能够最大程度地进行回收，并且还能够完全对排出的气体进行消除。可是，这种换热器中的换热管很容易受到气体的腐蚀，通常情况下，使用寿命都不是很长。

此外，这种换热器和热力系统的连接结构十分复杂，与热力系统相连的有换热器的汽侧、水侧和疏水管路，同时在进行连接时还要保证不影响机组系统。一般情况下，这种换热器的冷却水来源主要以机组的凝结水为主，可是有一点要考虑的是，如果换热器串接到凝结水系统里面的时候，出现了设备维护系统进行切换时，系统要设置一个旁路备用。

可以看出，如果使用这种换热器，那么整个热力系统的布局会变得复杂。特别是一些新建的机组，本来的现场布局就已经非常复杂，如果再加入这种换热器，现场的布局就会更加繁琐。

1.3 混合式换热器

这类换热器也被称为喷射式的汽液混合冷却器，它是通过混合换热的原理实现的，主要的特点是气换热效率和吸收工质的效果要优于上面两种换热器。而且，喷射式汽液混合冷却器的独特结构使其换热、吸收工质的效果又大大强于常规的混合式换热器。喷射式汽液混合冷却器与表面式换热器一样，能够完全除掉除氧器排放出来的气体，但是它有一个表面式换热器不具有的特点，就是在与热力系统进行连接时很简易，能够与系统直接进行相连，这样就不需要对系统进行改造，并且占用的空间也不是很多。另外，它的成本不是很高，同时安装的过程不是很复杂，日常运行的过程中很少出现故障。

正常情况下，对于除氧器的乏汽回收设备进行采购的时候，首要考虑的两个问题是其换热效果以及安装难易程度，可是如果发电厂的位置位于城市中的话，那么不可避免地要考虑到环保的问题。所以，南煤龙川发电公司（全文简称“龙川公司”）通过对自身系统的考虑，综合对比了性价比以及环保因素，决定选择喷射式的汽液混合冷却器。

2 原系统及设备的基本情况（见表1）

3 乏汽回收系统连接的方式

结合龙川公司机组热力系统的具体布置情况，对除氧器的乏汽回收采用喷射式混合加热器，以除氧器补水即化学除盐水作为冷却水源将除氧器排出的低压乏汽抽吸到混合加热器中，与凝结水混合换热，乏汽全部凝结为凝结水送入疏水箱，实现工质的完全回收。改造后的系统见图1。

4 乏汽回收装置运行效果分析

乏汽冷却器回收装置投入使用后，通过化学表计及人工采样化验表明，除氧器的溶氧指标均在正常范围之内，同时还可起到降低除氧器溶解氧的效果，大大提高了热力系统的安全性。改造前除氧器排氧门都处在节流状态，其实除氧器内混合气体并不能全部及时地排出，出现排气受阻而影响除氧效果。加装回收装置后，排氧门可全开，排气不会受阻，并及时排至回收装置，有利于提高除氧能力。由于安装了余热余汽回收装置，进入装置的除盐水经疏水箱后水温已得到提高，有利于高压除氧器除氧，达到降低溶解氧的目的。

表1 主要技术参数

图1 改造后的乏汽回收系统

5 综合效益分析

5.1 环保方面的效益

配置了乏汽回收装置之后，有效地避免了除氧器造成的巨大噪声影响和气体排放产生的污染，在机房的顶上出现冒“白龙”的现象也不再出现，不会再对周围环境造成不好的影响。并且消耗掉的能源也明显减少了，即能够一定程度上减少燃烧能源生产的有毒气体的排放，有着非常可观的环保效益。

5.2 经济效益评估

由前述龙川公司除氧器技术参数计算设计排汽量（汽气混合物）为505×0.005＝2.525 t/h乏汽回收量按2.5 t/h，机组年利用小时按6 000 h，标煤价格400元进行计算。

1）工质的回收量估算。将排放出去的气体完全进行回收之后，平均一年能够回收疏水2.5×6 000=15 000 t，按照龙川公司化学制水的成本15元/t计算，平均一年能够节省15000×15=225000元的成本。

2）热量的回收估算。高压除氧器运行参数0.9 MPa/170℃饱和蒸汽焓值2 773 kJ/kg。平均1 t蒸汽的热量是（2 773×1 000）÷4.2＝66万kcal。每年回收的热量折合标煤（2.5×6 000×66）÷7 000 000＝1 414.29 t。每年节省标煤折合人民币1 414.29×400＝565 716元。

3）经济效益合计。工质与热量两者的效益加在一块，基本一年能够为企业节省790 716元的成本。

6 结论

1）项目改造后，设备正常运行不到半年就可收回全部设备投资。并且就环保方面而言，发电厂配备了乏汽回收装置之后，产生的社会效益也是不可小视的。

2）由于节能而减少了能源的消耗，也大大降低了排气噪音，改善了工作环境，社会综合经济效益也极为可观。

[1]李青，公维平.火力发电厂节能和指标管理技术[M].北京：中国电力出版社，2006.