大气式热力除氧器低位布置具体说明及注意事项 

       大气式热力除氧器低位布置具体说明及注意事项，分析了大气式热力除氧器的除氧原理，以及除氧给水汽蚀的原因，论述了通过降低除氧给水温度或提高压力来降低除氧器布置高度、避免水泵汽蚀的措施，通过对工程实例的分析，说明了选择水水换热器、设置喷射泵需要注意的问题。
      为了减少工业锅炉给水中的氧气腐蚀，保证锅炉经济安全的运行，《工业锅炉水质》标准(GB/T1576-2008)规定：蒸汽锅炉额定蒸发量≥10t/h的锅炉，给水应除氧；额定蒸发量<10t/h的锅炉如果发现局部氧腐蚀，也应采取除氧措施；对于供汽轮机用汽的锅炉给水含氧量应≤0.050mg/LM。除氧根据机理分为热力除氧、真空除氧、化学除氧和解析除氧，其中，热力除氧有着稳定可靠，既不增加给水的含盐量又能除去水中其他气体且能提高给水温度等特点，被广泛应用在工业锅炉和余热锅炉中2。
      大气式热力除氧器在工业锅炉中应用广，它的绝对压力为0.12MPa(水温104℃)。由于大气式热力除氧器里的水是饱和状态，一旦除氧器的压力有所降低，水就会汽化，产生大量气泡。当这些气泡经过水泵叶轮的高压区时，周围的高压液体挤压气泡，使汽包急剧缩小破裂，液体质点以极快地速度填补空缺，瞬间产生强烈的水击作用冲刷水泵，使水泵的性能降低甚至不能正常工作。大气式除氧器一般布置在7m左右标高，在水泵前产生一个足以让水不汽化的静水压头。目前，由于环保意识的提高限制了燃煤锅炉的发展，燃油燃气锅炉成为主流，10t/h及以下的锅炉房基本上都是单层布置，除氧器布置在7m左右标高比较困难，且除氧器高位布置增加土建投资，对运行管理也会带来不便。因此，对于这种锅炉房采用低位布置的除氧器就显得十分必要了。
1大气式热力除氧器低位布置原理
      大气式热力除氧器的除氧原理是根据亨利定律和道尔顿定律的基本原理，即在一定的压力下，水温越高，气体在水中的溶解度越低。蒸汽把水加热至相应压力下的饱和温度，蒸汽分压力将接近水面上的全压力，溶解于水中的各种气体的分压力接近为零，这时溶解在水里的气体被析出。饱和水的压力和温度是一一对应的，压力降低或者温度升高，水就会汽化。为防止汽化，需确保水处于不饱和状态，即进入水泵前的压力需大于该温度下对应的饱和压力。所以，防止水泵汽蚀，降低除氧器布置高度，可以从降低泵前水的温度、提高泵前水的压力两个方面来考虑。
      1)降低泵前水的温度。对于大气式热力除氧器，锅炉水在0.12MPa压力下被加热到104℃来完成除氧工作，锅炉给水泵要求大气式热力除氧器布置在7m左右高度，即进水压力要高于饱和压力0.07MPa。假如除氧器布置在地面，进水压力为0.05MPa,对应的饱和温度为81.35℃,即只要将除氧器出口的水温从104℃将至80℃,就可满足水不汽化的要求。水的饱和温度和饱和压力对应关系见表13。可考虑在给水泵前设置一套水水换热器、注入低温水等降低温度的方法来满足热力除氧器低位布置要求，这需要根据具体工程实际来确定。
表1水的饱和压力和饱和温度对应关系
名称0.020.030.040.e080.090.100.12
60.069.175.881.385.989.993.596.799.6104.8
      2)提高泵前水的压力。通过射流引水的方法，从锅炉给水泵出口主管分出一个支路返回至泵进口，采用--个喷射泵射出高速水流与主路水流混合，提高了主路水流压头，避免了水汽化。
2实列分析
2.1降低水温方法
      某焚烧项目应用了降低水温的方法来降低除氧器的安装高度。该项目配备了一台余热锅炉，吸收焚烧炉出来的烟气热量，同时将降低烟气温度，锅炉的额定蒸发量为8.5t/h,工作压力为1.0MPa。由于焚烧工艺比较成熟，配置比较紧凑，大气式热力除氧器无法布置在7m以上的高度，只能放置在辅助用房的屋面上，屋面标高4.5m。所以在大气式热力除氧器出水管路上增设了1台水水换热器，降低了给水泵进水温度，同时加热除氧器进水，其系统流程见图1。
      大气式热力除氧器布置在4.5m层高，必须将除氧水温度有104℃降低至93℃以下，水水换热器的传热面积估算方法如下。
      1)传热量q计算公式：式中：G为除氧器出口水量，取10t/h;T为除氧水的温度降，取11℃。
      2)传热面积F计算公式：式中：k为传热系数，约为500~1200W/(m2·℃);△t为平均温差，℃。
      经计算，水水换热器的换热面积至少需要6m2,设计选用了F=8m2的水水换热器。实践证明，通过水水换热器，不仅将除氧水变成了不饱和水，使水泵不再发生汽蚀，而且加热了大气式热力除氧器的进水，减少了蒸汽消耗。水水换热器的换热效率直接影响到除氧水的温降，是给水泵汽蚀的主要影响因素，所以设备订货时需要注明换热器的换热效率。
2.2射流引水方法
      大气式热力除氧器采用地面布置，在除氧器出水口至锅炉给水泵前管路上设置了1台喷射泵，该泵的高速水源来自于给水泵出口，喷射泵和给水泵之间形成一个循环支路。喷射泵提高了给水泵前水的压力，使除氧水变成了不饱和水，给水泵不会发生汽蚀现象。射流引水方法系统流程见图2。
      射流引水方法是一种防止水泵汽的有效措施，但它需要注意以下几点：
      1)喷射泵的高压水源必须是稳定可靠的。对于工业锅炉来说，锅炉汽包的压力和蒸发量是稳定的，锅炉给水泵出口压力也可以保证，采用射流引水没有问题，但余热锅炉不同。某铜冶炼厂大气式热力除氧器低位布置，为余热锅炉供水，同样采用了喷射泵防汽蚀工艺，但现场运行效果不理想，给水泵有振动且噪音很大，这说明水泵还是发生了汽蚀现象，这就是压力不稳定造成的。考虑到喷射泵高压流体压力取至锅炉给水泵出口，经分析认为是由于余热锅炉受工艺炉窑条件的限制，压力极不稳定，时而有时而无，导致喷射泵混合后流体的压力不能满足设计要求，影响了水泵的正常工作。要想从根本上解决这个问题，取压点不能设置在锅炉给水泵出口，可以单独设置1台水泵，门给喷射泵提供高压水源。
      2)锅炉给水泵的流量需要增大，需要将喷射泵的高压水量考虑进去，据测算，水泵流量须增加10%~15%。
      大气式热力除氧器低位布置防汽蚀的方法有很多，笔者认为降低温度的方法不损失能量，也不消耗动力，是目前的主流方法。综上所述，低位大气式热力除氧器是发展方向，它在使用、操作、检修等方面都较为方便，可以在工业民用供热锅炉房、自备电站、工厂余热锅炉、大气式热力除氧器改造中得到广泛的应用。