热力式除氧器蒸汽耗量影响因素与解决措施.pdf

通讯作者：全斌，年毕业于贵州大学信息安全专业，现在中石化广元天然气净化有限公司从事设备管理工作。通信地址：四川省广元市苍溪县元坝镇元坝净化厂生产管理中心，。：。：热力式除氧器蒸汽耗量影响因素与解决措施全 斌（中石化广元天然气净化有限公司）摘要为满足净化公司节能降耗的需求，提高锅炉产汽效率，针对热力式除氧器蒸汽消耗过量的问题，文章引入热力式除氧器蒸汽耗量公式，从进水温度、保温状态、运行模式等多个因素进行分析和探讨，同时提出一种以除氧器蒸汽流量与出水流量关联的热焓控制模式的方法，代替传统除氧器定压控制模式，来实现除氧器蒸汽使用的精准控制。以除氧器蒸汽耗量公式为基础建立数学模型，建立蒸汽流量 控制回路，最终实现在集散控制（）系统上的蒸汽控制功能，百吨水耗汽量比优化改进方案实施前减少了 ，达到蒸汽使用精确控制的目的。关键词除氧器；蒸汽消耗；影响因素；改进；控制模型中图分类号：文献标识码：文章编号：（）犐 狀 犳 犾 狌 犲 狀 犮 犻 狀 犵犉 犪 犮 狋 狅 狉 狊犪 狀 犱犆 狅 狌 狀 狋 犲 狉 犿 犲 犪 狊 狌 狉 犲狅 狀犛 狋 犲 犪 犿犆 狅 狀 狊 狌 犿 狆 狋 犻 狅 狀狅 犳犜 犺 犲 狉 犿 犪 犾犇 犲 犪 犲 狉 犪 狋 狅 狉 （犛 犻 狀 狅 狆 犲 犮犌 狌 犪 狀 犵 狔 狌 犪 狀犖 犪 狋 狌 狉 犪 犾犌 犪 狊犘 狌 狉 犻 犳 犻 犮 犪 狋 犻 狅 狀犆 狅 犿 狆 犪 狀 狔犔 犻 犿 犻 狋 犲 犱）犃 犅 犛 犜 犚 犃 犆 犜 ，犓 犈 犢犠犗 犚 犇 犛 ；引言蒸汽是炼化企业生产不可或缺的公用介质，某净化公司蒸汽由动力站燃气锅炉、联合装置尾气焚烧炉及余热锅炉产生，动力站燃气用量在该净化厂综合能耗中占比较大，是企业综合能耗的重要组成部分，节能挖潜是企业节能减排、降本增效工作的重点方向。该厂除氧器蒸汽用量占蒸汽总产汽量的 左右，而社会热力除氧工艺蒸汽消耗一般占产汽量 ，降低除氧器蒸汽耗量具有节能挖潜的空间。本文对热力式除氧器蒸汽耗量影响因素进行分析、探讨，采取工艺调整、优化改造等措施，降低净化厂中压蒸汽消耗，进而减少天然气消耗，最终降低烟气污染物的排放，达到节能减排的目标。存在问题热力式除氧器主要功能是对锅炉给水进行除氧，同时起到对锅炉给水加热的作用。其工作原理为：经除盐后的工业用水由除氧头上部进入，经除氧头旋膜管呈螺旋状按一定的角度喷出，形成水膜裙，并与蒸汽入口接管引进的加热蒸汽进行热交换，形成了一次除氧，一般此旋膜段可去除给水中含氧量的 ；给水经过淋水篦子、填料层与上升的二次加热油气田环境保护 年月 蒸汽接触后，被加热到除氧器工作压力下的饱和温度，进行深度除氧合格后的除氧水汇集至水箱 。这种除氧方式简单、可靠、除氧效果较好，但也会造成部分过盈蒸汽随着废气排出，导致能源浪费和环境热污染。为研究热力式除氧器蒸汽耗量的影响因素，引入大气热力式除氧器蒸汽耗量公式 ，见式（）：犱犱（犺狊犺）（犺狊犺）（犺犺狊）（）式中：犱为蒸汽耗量，；犱为出水流量，；犺狊为出水焓值，；犺为进水焓值，；犺为蒸汽焓值，；为除氧器效率，。由除氧器工艺流程与除氧器蒸汽耗量公式可以看出，整个热力除氧的过程中，在保证除氧水品质合格的前提下，除氧器进水温度（影响进水焓值）、蒸汽管道的保温质量（影响蒸汽焓值）及蒸汽供给量的控制都会影响除氧器的蒸汽消耗量。引入大气热力式除氧器蒸汽耗量公式后，发现某企业热力式除氧器的蒸汽月平均实际耗汽量与理论耗汽量偏差为 ，每处理百吨除盐水需要多消耗蒸汽，结果见表。因此迫切需要分析造成除氧器蒸汽消耗过量的各个因素，并提出解决措施。表 年除氧器蒸汽实际耗量与理论耗量对比时段除氧水量除氧器进水温度实际耗量理论耗量除氧器用汽量百吨水用汽量除氧器用汽量百吨水用汽量月 月 月 月 月 月 月 月 月 月 月 月 平均 影响因素与解决措施 进水温度对除氧器蒸汽耗量的影响及解决措施 年除氧器进水平均温度见表。通过表数据可以看出，年除氧器进水平均温度为 ，而除氧器要求进水温度为 ，虽然目前进水温度满足要求，但温度偏低限导致进水焓值偏低，直接造成蒸汽耗量的增加。表 年除氧器进水平均温度时段进水平均温度时段进水平均温度月 月 月 月 月 月 月 月 月 月 月 月 全年平均 该企业除氧器进水是上行单元工业水处理后产生的除盐水，除盐水在进入除氧器前会与凝结水管道的回用凝结水进行换热，因此可适当调大回用凝结水进换热器阀门的开度，从而调整凝结水进入量，增加换热效率及换热量，提升除盐水温度至 ，保证除氧器进水在一个高热焓状态下，达到减少蒸汽耗量的目的。蒸汽管道保温质量对除氧器蒸汽耗量的影响及解决措施随机抽取除氧器蒸汽管线的外保温测点进行温度监测，监测数据见表。表除氧器蒸汽管线外保温测点温度监测数据编号位置环境温度外保温表面温度中压蒸汽母管 中压蒸汽母管 除氧器蒸汽总管 除氧器蒸汽总管 除氧器一次加热管线 除氧器一次加热管线 除氧器一次加热管线 除氧器一次加热管线 除氧器二次加热管线 除氧器二次加热管线 除氧器二次加热管线 除氧器二次加热管线 除氧器水箱外壁保温 除氧器水箱外壁保温 油气田环境保护技术研究与应用 由表可以看出，从蒸汽管网来的中压蒸汽进入除氧器蒸汽总管后，保温外壁温度明显升高，除氧器蒸汽总管后段管线均超过环境温度与 之和（根据 设备及管道绝热效果的测试与评价 要求，环境温度低于 时，保温表面温度不超过；环境温度大于，其表面温度不超过环境温度与 之和），说明除氧器的蒸汽管段保温效果较差，导致管道内部蒸汽温度下降，造成蒸汽焓值降低、蒸汽耗量增加。可以对不符合要求的管道保温进行整体更换，并在除氧器蒸汽进口总管增加在线温度及压力监测设备，进行实时监控。定压运行模式对除氧器蒸汽耗量的影响及解决措施该企业除氧器的蒸汽控制采用定压运行的模式，年 月除氧器在定压运行模式下，不同负荷下实际耗汽量与理论耗汽量的差值比例数据见图。图耗气量实际值与理论值比较由图可以看出，除氧器在定压运行模式下，蒸汽在除氧器低负荷时有明显供给过量的现象；同时定压运行模式无法克服蒸汽管网的压力波动，对管网蒸汽压力的稳定要求较高，一旦管网压力有所降低，为平衡除氧器内部压力，会持续开大蒸汽调节阀，造成除氧器蒸汽耗量的增加；若采用人工控制，则无法对除氧器蒸汽进量及时进行准确的调整，同样造成蒸汽供给过量。参考式（）建立一套以除氧器蒸汽流量与除氧器出水流量关联的热焓控制模式。）建立的除氧器蒸汽流量与除氧器出水流量关联的数学模型见图。）根据除氧器出水流量、温度信号的现场仪表实际检测值，由式（）建立加热除盐水至工艺温度的热焓计算程序，实时计算进水加热需要的蒸汽理论值。）确定蒸汽理论消耗值与实际消耗值的放大系数。根据除氧器蒸汽耗气量计算公式得到理论中的图数学模型示意蒸汽消耗量；通过现场实际验证，得出蒸汽实际消耗量，建立对比关系，现场实测的除氧器蒸汽实际消耗量所述除氧器蒸汽理论消耗值作为放大系数。从而将理论数学模型转换为实际数学模型，以该模型计算值作为蒸汽流量 控制回路中的目标设定值。）建立蒸汽流量 控制回路，流程见图。图蒸汽流量 控制回路）蒸汽流量 控制回路运行调试，以除氧器除氧指标不大于 为控制目标，调节 参数，调试设定除氧器热交换效率为。效果论证通过对上述各因素的分析，采用相应的解决方案后，根据除氧器运行负荷工况，分两次分别连续天对除氧器蒸汽耗量进行跟踪，结果见表、表。表除氧器蒸汽耗量第一次测试数据序号出水流量（）用汽量（）进水温度出水氧含量（）百吨水用汽量 平均值 年月全 斌：热力式除氧器蒸汽耗量影响因素与解决措施表除氧器蒸汽耗量第二次测试数据序号出水流量（）用汽量（）进水温度出水氧含量（）百吨水用汽量 平均值 方案实施前百吨水用汽量为 ，方案实施后预期百吨水用汽量为 ，从表、表数据得出，实施方案后除氧器百吨水平均用汽量为，比方案实施前下降了 。结束语热力式除氧器是利用锅炉自身蒸汽对软水进行加热，以实现除氧功能的装置，是锅炉系统的“内耗”设备。最大化降低除氧器蒸汽消耗，就能提高锅炉的产汽效率。在热力式除氧器蒸汽耗量影响因素的探讨中，引入热力式除氧器蒸汽耗量公式，通过影响热焓的变量，找出造成除氧器蒸汽消耗过量的关键因素，并采取工艺调整、优化改造等措施降低除氧器蒸汽消耗，同时提出一种以除氧器蒸汽流量与除氧器出水流量关联的热焓控制模式代替传统定压控制模式的方法，来满足除氧器蒸汽使用的精准控制，达到节能降耗的目的。参 考 文 献李峰，徐 卫平旋 膜式 除氧 器 在我 公 司 的 应 用 及 改 造 中氮肥，（）：马彦，贾美芹，丁卉，等 旋膜式除氧器性能分析及改进 发电设备，（）：王克武，何乃昌一种新型高效旋膜除氧器及余热循环利用技术的研发 机械制造与自动化，（）：刘耀先，刘键锅炉给水除氧方式的分析与选用 工业锅炉，（）：赵国凌，王安平热力除氧蒸汽锅炉设计计算分析与评述 工业锅炉，（）：邱润泉，王宇，王东辉，等大气式热力除氧器能耗分析及节能途径 十三省区市机械工程学会第五届科技论坛论文集，：刘福玲锅炉给水除氧系统的优化设计 硅谷，（）：中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会设备及管道绝热效果的测试与评价：郭玉双，潘效军除氧器运行方式性能分析 东北电力学院学报，（）：（修回日期 ）（录用日期 ）（编辑刘晓辉）油气田环境保护技术研究与应用