大氣式除氧器含氧量超標原因分析及改進措施

設(shè)備概況

      上海熱電有限責(zé)任公司應(yīng)急供熱工程為2臺燃煤鍋爐,鍋爐額定蒸發(fā)量為130t/h、額定壓力為5.7MPa,不帶汽輪發(fā)電機。應(yīng)急供熱工程共配備2臺大氣式除氧器,除氧給水系統(tǒng)為母管制,2臺除氧器配置3臺鍋爐給水泵(FT270-140(5)220t/h),鍋爐給水泵的出水匯集到給水
母管，由給水母管向2臺鍋爐供水。單臺大氣式除氧器系統(tǒng)圖如圖1所示。
2臺燃煤鍋爐投運以來，一直存在除氧器出口水溶氧量高的問題，例如:除氧器水箱出口水溶氧量在30~80μL/L之間,而給水系統(tǒng)含氧量高達400~700μL/L,指標處于長期嚴重超標,威脅到鍋爐受熱面的安全運行和設(shè)備使用壽命。

大氣式除氧器含氧量超標原因分析

      1)大氣式除氧器運行方式對溶解氧的影響
在日常運行時發(fā)現(xiàn),大氣式除氧器及給水泵在不同運行方式
下的溶解氧波動較大,例如:4號大氣式除氧器在7種工況下的運行數(shù)據(jù)匯總，如表1表示。
      出水含氧量與再循環(huán)門運行方式特性曲線，如圖2所示。
      由表1和圖2可以看出:除氧器A泵運行比B泵運行溶解氧數(shù)值大;再循環(huán)門開啟比關(guān)閉溶解氧數(shù)值大;在再循環(huán)門處監(jiān)聽流水聲,A泵比B泵大;A泵+2臺除氧器同時運行，流量基本相等,大氣式除氧器溶解氧數(shù)值為94.6:10.99,這種現(xiàn)象說明了給水泵再循環(huán)水對溶解氧影響的嚴重性。因為A泵的再循環(huán)水只能進人4號大氣式除氧器水箱,5號除氧器水箱沒有再循環(huán)水可以進人。
綜合上述現(xiàn)象分析,給水泵再循環(huán)水對除氧器溶解氧的影響非常明顯,而且在試驗中即使將再循環(huán)門關(guān)閉,還能明顯地聽到泄漏聲,說明再循環(huán)門沒有完全關(guān)閉，為此對給水泵C進行了泄漏測試，試驗結(jié)果數(shù)據(jù)如表2所示。

      在監(jiān)聽給水泵再循環(huán)門處的流水聲時，發(fā)現(xiàn)流水聲明顯要比A泵和B泵小，說明溶解氧絕對值要明顯比A泵和B泵低。當(dāng)5號大氣式除氧器流量達到112.3t/h時,在再循環(huán)門關(guān)閉狀態(tài)下,溶解氧為38.45μL/L。給水泵C對大氣式除氧器溶解氧的影響試驗,也佐證了除氧器溶解氧超標的主要原因是由再循環(huán)水造成的。也就是說,當(dāng)系統(tǒng)是密閉無外部介質(zhì)流人的情況下;其溶解氧含量是相同的。而現(xiàn)在溶解氧含量的數(shù)值大一個數(shù)量級，說明有外界溶解氧含量高的介質(zhì)流人到系統(tǒng)內(nèi)了,并通過再循環(huán)水進人到除氧器水箱,造成大氣式除氧器出水溶解氧含量超標。更致命的是進人鍋爐是.溶解氧含量約670μL/L的給水,而不是大氣式除氧器出水溶解氧含量60~90μL/L的給水，這將給鍋爐運行帶來嚴重的水冷壁結(jié)垢、腐蝕等嚴重后果。

2)給泵密封水的來源
      常規(guī)發(fā)電機組對給水泵密封水水源,采用本機組凝結(jié)水泵出口凝結(jié).水,進人給泵軸端的注水壓力高于給水泵人口壓力大約為0.10MPa。但是,應(yīng)急燃煤鍋爐是單純地供熱機組,沒有凝結(jié)水系統(tǒng),所以密封水設(shè)計采用的是除鹽水。試驗中測得除鹽水溶解氧含量為4600μL/L,遠遠高于凝結(jié)水的含氧量。

3)給泵軸端水密封的結(jié)構(gòu)
      給水泵軸端密
封采用螺旋密封加填料密封結(jié)構(gòu)。在軸套外圓有雙頭螺旋槽,傳動端軸套為左旋螺旋槽,自由端軸套為右旋螺旋槽。密封襯套內(nèi)圈則加工有同心的矩形槽。當(dāng)軸套旋轉(zhuǎn)時,產(chǎn)生--種將水送到泵內(nèi)的作用,從而阻止泵內(nèi)流體的外泄。軸套與螺旋襯套間隙保持在0.41~0.48mm之間,起節(jié)流降壓作用,外加2道填料從而達到密封自的。密封水量設(shè)計約為5t/h,大部分密封水進人給泵內(nèi),一部分密封水沿螺旋槽齒頂間隙節(jié)流降壓后流出泵外。

4)含氧量過高的主要原因

      給水泵采用螺旋密封,密封水源采用除鹽水,每臺給水泵將近有5t/h流量,溶解氧含量為4600μL/L的除鹽水混人流進給水泵內(nèi)，使給水泵出水溶解氧含量高達670μL/L進入鍋爐,一小部分流量通過再循環(huán)進入大氣式除氧器水箱。這就是大氣式除氧器和鍋爐給水溶解氧含量嚴重超標的根源。

改進對策

1)改進方案
降低大氣式除氧器和給水系統(tǒng)含氧
量的措施:
      改進給水泵密封水源,采用含氧量很低的凝結(jié)水作為密封水。由于純供熱機組無凝結(jié)水可用,故改進的對策主要是圍繞給水泵軸端采用何種密封形式。目前，給水泵的軸端密封主要為螺旋密封(迷宮密封)、浮動環(huán)密封.機械密封等幾種。而螺旋密封和浮動環(huán)密封無法避免高壓密封水進人泵體中，而機槭密封的冷卻水僅起到機械密封動環(huán)和靜環(huán)的冷卻及潤滑,所需水源的壓力
和流量均較小,冷卻水無法進人泵體中。所以,給水泵密封形式改造采用機械密封為適合。

2)改進過程為了降低改造費用
      不影響給水泵其他部件的使用,機械密封尺寸根據(jù)給水泵螺旋密封套的尺寸進行定加工。同時,將給水泵兩側(cè)水箱體重新開孔,增加機械密封冷卻水進回水孔和運行觀察孔。

3)改進效果
通過對給水泵密封形式實施改造
      大氣式除氧器和給水系統(tǒng)含氧量已經(jīng)大幅度下降，目前在10μL/L以下。表3為2010年2月1日至3日,在鍋爐運行期間大氣式除氧器和給水泵A泵運行,系統(tǒng)含氧量統(tǒng)計數(shù)據(jù)。