降低热力除氧器蒸汽消耗提高除氧效果方法说明

      降低热力除氧器蒸汽消耗提高除氧效果方法说明，热力除氧器模型，找出降低热力除氧器蒸汽消耗提高除氧效果方法并进行综合评价，确立优改造方案并按照优方案实施改造。
      热力除氧器是锅炉及供热系统关键设备之一，其主要功能为排除各种溶解气体，防止热力设备腐蚀和传热恶化。热力除氧器工作原理是通过蒸汽将锅炉给水加热至沸点，使氧的溶解度减小，水中氧不断逸出，再将水面上产生的氧气连同水蒸气一起排出，同时除掉水中各种气体。
2、降低热力除氧器蒸汽消耗问题描述
2.1基本情况
      某单位在用的2台S0405-0-0型大气喷雾填料式热力除氧器，其工作原理是软化水由软水泵输送到除氧头进水管，由喷头喷入，形成水雾经填料与从除氧头下部进汽管输入的蒸汽充分接触，软化水加热到（102~104）℃,使氧的溶解度减少，水中氧不断逸出，再将水面上产生的氧气连同水蒸气一道排出。由于运行年限久，运行中出现热力除氧器存在蒸汽消耗量大（达到锅炉蒸汽产量20%以上）、排气管带水等现象。
2.2原因分析
      为了保证热力除氧器具有可靠的效果，运行中应满足足够的水与蒸汽的接触面积，水流分配要均匀，保证氧气在水中的溶解压力与水面上它的分压力之间有压差。保证使水被加热到热力除氧器工作压力下的沸腾温度（102~104）℃。由于该热力除氧器运行年限久，喷头、蒸汽分配器、填料、挡水板等腐蚀、磨损严重。水与蒸汽不能充分接触，只能通过增大蒸汽量才能达到除氧效果。另外，软化水在管道和热力除氧器中流动，管道和热力除氧器与空气进行热交换，会产生热量损失，从而增加蒸汽量的消耗。
2.3初步解决思路
      为了降低热力除氧器蒸汽消耗，初步思路是通过理论对系统进行分析，利用TRIZ理论解题工具提供的方案，对除氧系统进行改造，在改造少和费用低的前提下，做到降低热力除氧器蒸汽消耗。
3、降低热力除氧器蒸汽消耗解题过程
3.1制作问题模型
      通过对热力除氧器系统的描述，对系统进行分析，制作问题模型如图1所示。根据亨利定律、道尔顿定律和传质定律，气体在水中的溶解度与气体种类及气体在水面的分压力和水的温度有关。即：在一定的压力下，水的温度越高，其他的溶解度越小。气体在水面上的分压力越高，其溶解度越大。
      根据问题模型，如果在达到除氧目的的情况下降低蒸汽消耗可以通过以下方法：①降低软化水面压力；②提高软化水温度；③改善软化水加热方式。
3.2入手点
3.2.1降低软化水面压力
      现热力除氧器除氧头为开放系统，其压力为大气压，建立物场模型如图2所示，如果降低压力，采用“标准解S1.1.5”，把除氧头封闭，通过抽真空达到降低压力。改造需增加水箱、离心泵和喷射泵等设备。
3.2.2提高软化水温度
      通过对热力除氧器系统分析，建立如图3物场模型。为了提高软化水温度，采用“标准解S1.1.4”，从热力除氧器系统的超系统——锅炉系统去寻找补充热源，得到方案有：图2压力场模型
      1）利用排污余热。通过把排污扩容器顶部蒸汽导入热力除氧器，可以利用排污余热。
      2）利用排烟余热。通过换热器把锅炉排烟余热充分利用，提高热力除氧器进水温度。
      3）热力除氧器进水预加热。通过向软化水内导入蒸汽或除氧水来达到对进水进行预加热。
      热力除氧器系统暴露在空气中，建立如图4物场模型，消除空气对热力除氧器系统的冷却，采用“标准解S1.2.1”，在热力除氧器表面刷一层保温涂层或改善保温材料，阻止空气冷却作用，同时也可以提高系统的保温作用。
3.2.3改善软化水加热方式
      通过对热力除氧器系统分析，建立如图5物场模型，通过分析3种热力除氧器传质方式（表1），采用“标准解S1.1.7”，改喷图4物场模型2头为旋膜管，把传质方式由液柱和雾滴改为射流和旋膜方式进行传热传质。
热力除氧器蒸汽消耗方案评价
通过采用TRIZ表1
项目 雾化 泡沸 旋膜
淋水密度/（m3/m2·h） 68~87 85~159 133~177
提升温度/℃ 40 40 97
溶氧量/（mg/L） ≤15 ≤15 ≤7
理论对热力除氧器蒸汽消耗量大的问题进行分析，得到了解决方案，将方案进行汇总（表2）。
表2方案汇总
序号 方案名称 优缺点
方案1 采用真空除氧 要加设备，改造成本高
方案2 利用排污余热 利用余热，改造成本低
方案3 利用排烟余热 利用余热，改造成本低
方案4 进水预加热 减少汽耗，改造成本低
方案5 改善系统保温 减少散热，改造成本中
方案6 改为旋膜除氧 减少汽耗，改造成本中
      采用TRIZ理论对热力除氧器蒸汽消耗量的问题得到的解决方案，从成本、维护和有用功能3个维度对6套方案进行评价，方案2~6可以采纳。
5、降低热力除氧器蒸汽消耗终方案
      结合实际情况，对上述各方案进行综合分析，把方案4和方案5进行结合，制定以下改造方案：
      1）把排污扩容器排放蒸汽接入热力除氧器。
      2）改造工艺流程，利用锅炉省煤器把热力除氧器进水进行预加热。原有工艺流程：水罐→软水泵→热力除氧器→给水泵→省煤器→锅炉。改造后工艺流程：水罐→软水泵→省煤器→热力除氧器→给水泵→锅炉。
      3）对热力除氧器系统保温进行完善。
      4）对除氧头进行旋膜除氧改造。
6、降低热力除氧器蒸汽消耗实施效果
      1）方案实施后，热力除氧器除氧效果稳定，遇到负荷变化较大或补水温度突然降低的情况时，热力除氧器不会产生振动等异常情况。
      2）锅炉排烟温度降低40℃左右，排汽减少1/2，热力除氧器蒸汽消耗量由占锅炉产汽量的20%以上降低到10%，1a可以节约费用约20万元人民币。2a可以收回投资。
      3）通过改造把溶解氧降低到10mg/L以下，减少锅炉腐蚀，延长锅炉使用寿命。
      4）故障率低，检修维护方便。