管殼式乏汽回收裝置在除氧器放散乏汽回收中的應用

湯云祿，黃海龍，武克學，魏學敏

（遷安中化煤化工有限責任公司，河北 唐山 064400）

熱力除氧器是一種較為常見的除氧裝置，主要應用在各類電站鍋爐以及工業(yè)鍋爐給水的除氧場所。如果熱力除氧器的除氧效果達不到要求，會對鍋爐系統(tǒng)的給水管道、省煤器和其他附屬設施造成嚴重的氧腐蝕，給生產(chǎn)和設備帶來巨大的危害?！痘鹆Πl(fā)電機組及蒸汽動力設備水汽質(zhì)量》（GB/T 12145—2016）對部分除氧器的給水含氧量作出要求，即大氣式除氧器給水含氧質(zhì)量濃度應小于15μg/L，壓力式除氧器給水含氧質(zhì)量濃度應小于7μg/L。為達到理想的除氧效果，熱力除氧器會放散部分蒸汽，直接放散至大氣的蒸汽帶走了大量蒸汽余熱及高品質(zhì)除鹽水，造成了能源浪費。管殼式換熱器是一種簡易的換熱設備，能夠充分利用工業(yè)二次能源，并實現(xiàn)余熱回收和節(jié)能，廣泛應用在化工、能源、交通、機械等工業(yè)領域。如能利用管殼式乏汽回收裝置對熱力除氧器放散的乏汽進行回收利用，在回收熱量的同時還可以減少除氧水消耗，無論從節(jié)約能源角度還是目前國家積極倡導的綠色低碳角度來說收效都是較大的。

某煤化工企業(yè)83.2 t/h干熄焦余熱鍋爐配備額定處理能力110 t/h的熱力除氧器，利用管殼式乏汽回收裝置對除氧器放散的乏汽進行回收利用，產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟效益與環(huán)保效益，可為符合條件的熱力除氧器用戶提供借鑒與參考，現(xiàn)介紹如下。

1 熱力除氧器的工作原理

熱力除氧器除氧以亨利定律和道爾頓定律為理論基礎，如果能從水面上完全清除氣體，使氣體的實際分壓為零，就可以把氣體從水中除去?；旌蠚怏w的總壓等于各組成氣體的分壓之和，當給水在定壓狀態(tài)下加熱時，隨著水蒸發(fā)過程的進行，水面上的蒸汽量不斷增加，蒸汽的分壓逐漸升高；及時排除水面上的氣體后，相應地水面上各氣體的分壓不斷降低。當水被加熱到除氧器壓力下的飽和溫度時，水大量蒸發(fā)，水蒸氣的分壓就會接近水面上的總壓，隨著氣體的不斷排出，水面上各氣體的分壓逐漸趨于零，于是溶解在水中的氧氣等氣體就會從水中逸散，從而被除去。因為氧氣本身在容器內(nèi)無法隨意擴散，只能由一定量上升的蒸汽攜帶從放散管排向大氣，因此，熱力除氧器放散出部分乏汽是熱力除氧的必需步驟。

2 熱力除氧器放散乏汽的回收

對于大多數(shù)鍋爐系統(tǒng)來說，熱力除氧器距離給水系統(tǒng)比較近，因此回收這部分放散乏汽至給水系統(tǒng)，可作為鍋爐補充水的來源，減少水源的消耗，回收的蒸汽熱量也能夠起到加熱補給水的作用，同時也減少了排向大氣的熱量。

根據(jù)熱力除氧器放散乏汽的參數(shù)特點，選擇管殼式乏汽回收裝置進行放散乏汽的回收與利用。管殼式乏汽回收裝置系統(tǒng)簡單，安裝、檢修較為便捷，改造時原工藝設備變動小，出現(xiàn)故障或需要檢修時，通過切換數(shù)個閥門即可恢復至原系統(tǒng)運行狀態(tài)，易于操作。管殼式乏汽回收裝置示意圖見圖1，其中矩形虛線外為改造前原熱力除氧器及其給水系統(tǒng)，矩形虛線內(nèi)為增加的管殼式乏汽回收裝置。

圖1 管殼式乏汽回收裝置示意圖

在管殼式換熱器回收熱力除氧器放散乏汽時，殼程引入除氧器放散乏汽，管程為除氧器給水泵送出的給水，可將壓力0.02 MPa、溫度105℃的熱力除氧器放散乏汽凝結(jié)為60℃左右的液態(tài)水并回收至除鹽水箱，作為除氧器補充水使用。除氧器給水泵送出的給水吸收熱量后送入除氧器，提高了進入除氧器的給水溫度，也節(jié)約了加熱除氧器所需的外部蒸汽。

此裝置無需額外增加動力設施，利用0.02 MPa除氧器放散乏汽余壓將蒸汽送至管殼式換熱器殼程，釋放熱量凝結(jié)成水后，通過自身壓力運送至除鹽水箱；進入管程內(nèi)冷卻水源的動力則來自除氧器給水泵的給水壓力，約1.2 MPa～1.6 MPa，管程內(nèi)壓力損失可忽略不計，不影響吸收熱量升溫后給水進入除氧器。因此，裝置改造較為簡單，只需根據(jù)熱力除氧器放散乏汽參數(shù)及給水參數(shù)選擇匹配的管殼式乏汽回收裝置及配套的管道、閥門等，即可實現(xiàn)乏汽的回收與利用，具有較強的適用性和可推廣性。

3 回收熱力除氧器放散乏汽的效益分析

3.1 經(jīng)濟效益

110 t/h熱力除氧器耗用低壓蒸汽量約6.6 t/h，按照熱力除氧器放散量約為耗用汽量的10%計算，則乏汽量約6.6×10%=0.66 t/h。改造完成后，回收蒸汽量約0.66 t/h。根據(jù)《飽和水蒸氣表》，壓力0.02 MPa、溫度105℃蒸汽的焓值為2 685 kJ/kg，則回收的熱量為0.66×2 685×1 000=1 772 100 kJ/h；按標準煤的發(fā)熱量為29 271 kJ/kg計算，則可節(jié)約標準煤：1 772 100÷29 271=60.54 kg/h，若以標準煤價格600元/t、一年正常運行330 d計算，則可節(jié)省費用：0.060 54×24×330×600=28.77萬元/a。在回收熱力除氧器放散乏汽后，乏汽凝結(jié)為水，各項水質(zhì)指標均優(yōu)于鍋爐給水水質(zhì)指標，因此可作為優(yōu)質(zhì)的補充水源進入除氧器供鍋爐使用，可節(jié)省除鹽水量：0.66×24×330=5 227.2 t/a，按照除鹽水成本15元/t計算，則可節(jié)約費用5 227.2×15=7.84萬元/a?；厥諢崃考俺}水產(chǎn)生的經(jīng)濟效益為28.77+7.84=36.61萬元/a。

3.2 環(huán)保效益

按照燃燒1 t標準煤排放2.456 7 t CO2計算，則可減少CO2排放量：0.060 54×2.456 7×24×330=1 177.93 t/a。

3.3 綜合效益

管殼式換熱器設備投資及改造費用約8萬元/套，改造后運行約3個月即可收回投資成本，CO2排放量也大大降低，是值得推廣的節(jié)能降碳環(huán)保項目。