旋膜式除氧器（老式大氣式除氧器）分析安裝及運(yùn)行過程中出現(xiàn)問題

旋膜式除氧器（老式大氣式旋膜式除氧器）分析安裝及運(yùn)行過程中出現(xiàn)問題。主要分析了某大氣式自旋膜式除氧器在安裝及運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題，給出解決方案，并針對現(xiàn)場運(yùn)行出現(xiàn)的問題提出優(yōu)化改進(jìn)及設(shè)計(jì)意見。
某廠2010初投產(chǎn)了一臺(tái)大氣式立式自除氧設(shè)備，型號為DMC166/40,旋膜式除氧器外徑1820mm,總高4194mm。工作壓力為0.02MPa,熱源為高溫高壓熱水，壓力在3.18～3.21MPa,溫度～169℃,設(shè)計(jì)流量為67.01t/h。該旋膜式除氧器與一臺(tái)直徑為2800mm,遙遙容積為40m3的臥式水箱直接焊接連接。
1運(yùn)行出現(xiàn)的問題
該旋膜式除氧器運(yùn)行期間由于熱源不穩(wěn)定及達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，因此除氧遙遙一直不不錯(cuò)。在2011年下半年該公司進(jìn)行了自行改造，投入一股加熱蒸汽，改造后旋膜式除氧器溫度升至99～100℃時(shí)，旋膜式除氧器壓力非常不穩(wěn)定，遙遙過30kPa排氣孔就出噴水現(xiàn)象，含氧量忽高忽低，在20～400ppb之間波動(dòng)。
現(xiàn)場具體情況如下
(1)當(dāng)旋膜式除氧器運(yùn)行工況溫度95℃,壓力0.01MPa(g)時(shí)，旋膜式除氧器無遙遙振動(dòng)；但此時(shí)旋膜式除氧器出水含氧量為0.4～0.7mg/L,遠(yuǎn)遙遙按技術(shù)協(xié)議要求的0.05mg/L;
(2)旋膜式除氧器溫度達(dá)到98℃時(shí)，旋膜式除氧器出現(xiàn)遙遙振動(dòng)，當(dāng)爐窯換火時(shí)，旋膜式除氧器內(nèi)溫度至98℃時(shí)振動(dòng)強(qiáng)烈；(旋膜式除氧器上部排汽閥處于開啟位置);
(3)旋膜式除氧器內(nèi)部溫度及壓力均未能建立，溫度無法遙遙過98℃,壓力無法遙遙過0.01MPa(g),如果繼續(xù)提高壓力，溢流口開始噴水?，F(xiàn)場調(diào)試時(shí)，通過分析發(fā)現(xiàn)旋膜式除氧器出現(xiàn)問題的焦點(diǎn)是上述提到的管路振動(dòng)、壓力溫度未能建立以及含氧量不合格等問題。但同時(shí)發(fā)現(xiàn)旋膜式除氧器設(shè)備改造后出現(xiàn)如下問題
(1)旋膜式除氧器電動(dòng)排汽門處于全開狀態(tài)，且排汽節(jié)流孔板被截止閥代替，壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置及水位自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置并未投用；
(2)輔助加熱蒸汽入口及二次熱源水入口4被封死；#1、#2、#3、#鍋爐熱水均為遙遙熱源，且遙遙溫度均未達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)。見表1。
表1旋膜式除氧器遙遙設(shè)計(jì)參數(shù)與實(shí)際遙遙參數(shù)對比
旋膜式除氧器遙遙設(shè)計(jì)參數(shù)實(shí)際運(yùn)行遙遙參數(shù)高溫高壓熱水量t/h 熱水溫度/℃ 熱水壓力/MPa(g) 熱水溫度℃
1#鍋爐201693.21106
2#鍋爐18.213.2106
3#鍋爐16.811663.18134
4#鍋爐11.991693.18137
(3)熱水入口電動(dòng)調(diào)節(jié)閥離旋膜式除氧器入口管距離較遠(yuǎn)；造成管內(nèi)汽水兩相。
(4)遙遙壓泄壓口以φ108管子代替φ273管子；
(5)壓力表遙遙溫度為98℃,并未出現(xiàn)遙遙振動(dòng)，只有#3、#4鍋爐熱水遙遙管在輕微顫動(dòng)。
(6)現(xiàn)場在上述工況下運(yùn)行時(shí)，出水含氧量為300～400ppb,遠(yuǎn)遙遙規(guī)定的50PPb的要求。
(7)投入加熱蒸汽未設(shè)置任何調(diào)節(jié)裝置，壓力不穩(wěn)定。
2問題分析
(1)旋膜式除氧器排汽閥的開度應(yīng)嚴(yán)格控制，為了遙遙的除氧，遙遙須將水中分離出來的氣體，經(jīng)排氣閥及時(shí)排出，閥門開度大小對溶解氧是有影響的，閥門開度小，不利于氣體排出，開度，汽、水損失和熱量損失大，因此，兩者一定要兼顧。對于熱源不能調(diào)節(jié)情況，旋膜式除氧器內(nèi)部壓力的穩(wěn)定需要通過電動(dòng)排汽閥門來調(diào)節(jié)，排汽閥處于旋膜式除氧器頂部，壓力訊號從除氧頭取得。正常情況允許壓力穩(wěn)定在0.02±0.02MPa的范圍內(nèi)。因此壓力控制與調(diào)節(jié)一定要投入自動(dòng)，這樣，器內(nèi)壓力和溫度能都及時(shí)匹配，不至于遙遙壓或壓力在大范圍內(nèi)波動(dòng)。由于該旋膜式除氧器電動(dòng)排汽門處于全開狀態(tài)，導(dǎo)致大量蒸汽損耗，壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置并未投用，因此，器內(nèi)壓力溫度不能正常建立。
(2)對于填料式旋膜式除氧器，合理分配一、二次汽是除氧的關(guān)鍵。設(shè)備二次熱水入口4是作為二次加熱蒸汽遙遙，輔助加熱蒸汽入口作為輔助熱源入口遙遙。該旋膜式除氧器運(yùn)行情況表明其正常熱源溫度不達(dá)標(biāo)，見表2。因此，應(yīng)該投入輔助加熱蒸汽或調(diào)節(jié)二次熱水入口4增加熱量，而現(xiàn)場安裝時(shí)卻把此二者都封死了，無法實(shí)現(xiàn)該功能。
由于除氧設(shè)備距熱源較遠(yuǎn)，鍋爐熱水從出口到旋膜式除氧器入口，大部分熱量都散失掉了，從表1可以看出，實(shí)際旋膜式除氧器入口熱源溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)，這樣如果要達(dá)到遙遙的除氧遙遙，就遙遙須增大熱源流量或降低設(shè)備出力。實(shí)際運(yùn)行增加了遙遙熱源流量，導(dǎo)致#3、#4鍋爐熱水遙遙管段流
量過大，流速過高，從而引起管路輕微振動(dòng)。
(3)熱水管道入口處電動(dòng)調(diào)節(jié)閥距離旋膜式除氧器熱水入口較遠(yuǎn)。因此，經(jīng)過電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的節(jié)流降壓作用，閥后壓力降低，導(dǎo)致部分熱水閃蒸，造成了熱水入口管內(nèi)汽水兩相，流速很高，加遙遙量過大，管道有輕微振動(dòng)。旋膜式除氧器蒸汽入口采用的是固定式噴嘴，高速兩相流介質(zhì)經(jīng)過噴嘴以百米以遙遙速噴出，打在設(shè)備殼體上，發(fā)出噼噼啪啪的響聲。此種情況若長期運(yùn)行，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的嚴(yán)重沖蝕。
(4)遙遙壓泄壓口以φ108管子代替φ273管子；由于大氣式旋膜式除氧器的壓力約為0.02MPa,屬于常壓容器，不屬于壓力容器，不受《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的限制，且一般安全閥的起跳壓力在0.1MPa以上，安全閥的靈敏度很難達(dá)到要求，所以，大氣式旋膜式除氧器采用的是水封裝置。其作用相當(dāng)于溢流及泄壓。
水封裝置是經(jīng)過計(jì)算能安全排放的。而實(shí)際工程現(xiàn)場將φ273的管子擅自改為φ108,并且繞了很多彎道才排放到疏水箱，因此，其溢流泄壓能力將大大減弱，一旦遙遙壓，而不能及時(shí)排放，將會(huì)造成嚴(yán)重后果。實(shí)際運(yùn)行時(shí)，經(jīng)常有水從此管排出是由于旋膜式除氧器熱源遙遙不穩(wěn)定，該廠自行改造后投入一股加熱蒸汽，該蒸汽未裝設(shè)任何調(diào)節(jié)裝置，且設(shè)備未投入壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)。因此，壓力波動(dòng)范圍較大。遙遙過了30kPa后，溢流泄壓管路就會(huì)排水。對于水封裝置而言，壓力允許波動(dòng)范圍在±0.02MPa,且排放在大氣空間，該廠自行改造后，將此管路由φ273改為φ108管子，加設(shè)多個(gè)彎頭后排進(jìn)疏水箱。運(yùn)行時(shí)，由于疏水箱運(yùn)行壓力及管道阻力損失造成設(shè)備壓力實(shí)際波動(dòng)范圍減小，因此，設(shè)備遙遙過30kPa后，該水封就會(huì)排水。同時(shí)，由于排水后，運(yùn)行人員不及時(shí)對水封裝置進(jìn)行補(bǔ)水，導(dǎo)致水封高度減少，實(shí)際壓力波動(dòng)范圍更小，因此，經(jīng)常會(huì)破水封。
3解決方案
針對以上分析，對該旋膜式除氧器進(jìn)行了如下調(diào)整
(1)關(guān)閉電動(dòng)排汽調(diào)節(jié)閥PN1.6;DN200,打開排汽截止閥，PN1.6;DN25,減少對空排放量；但自動(dòng)調(diào)節(jié)功能短時(shí)間內(nèi)無法實(shí)現(xiàn)。
(2)提高#3、#4鍋爐熱水遙遙流量，關(guān)閉蒸汽管路閥門，使旋膜式除氧器溫度升高；
(3)校核壓力變送器，用電子壓力器監(jiān)視設(shè)備壓力。
在上述調(diào)試過程中，#3、#4管路流量分別達(dá)到了35.67t/h、30t/h,溫度分別為136.6、137.7℃。流量遙遙過了設(shè)計(jì)流量的2～3倍，管道振動(dòng)較遙遙。旋膜式除氧器無振動(dòng)，但是內(nèi)部有噼噼啪啪的響聲。經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行后，旋膜式除氧器遠(yuǎn)傳溫度遙遙達(dá)到101.37℃,出水含氧量從調(diào)試前幾百ppb迅速下降到9.5ppb,出水含氧量符合運(yùn)行要求。旋膜式除氧器壓力遙遙在16～30kPa之間，在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)波動(dòng)，水封無噴水，只是有少量的水流出，這是由于壓力波動(dòng)造成的。由于此設(shè)備并未投運(yùn)壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置和水位自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，壓力變化幅度和頻率都比較高，有少量水從泄壓口流出屬于正常情況。
此時(shí)由于#3、#4鍋爐熱水遙遙給水泵在45Hz下運(yùn)行，導(dǎo)致給水泵電機(jī)軸承溫度達(dá)到由55℃上升到了69℃。運(yùn)行人員擔(dān)心電機(jī)遙遙間高溫下運(yùn)行會(huì)出現(xiàn)問題，因此，在運(yùn)行了一段時(shí)間，在確認(rèn)旋膜式除氧器無振動(dòng)，無噴水，含氧量合格后，調(diào)小了#3、#4鍋爐熱水遙遙流量，旋膜式除氧器在較低溫度下運(yùn)行，測定出水含氧量迅速上升至700~
900ppb,高達(dá)1000ppb以上。
4幾點(diǎn)建議通過調(diào)試、說明旋膜式除氧器設(shè)備本身無任何問題。針對該旋膜式除氧器現(xiàn)狀，提出幾點(diǎn)建議
(1)啟用壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置啟動(dòng)時(shí)，全開電動(dòng)排汽閥，正常運(yùn)行時(shí)關(guān)閉電動(dòng)排汽閥，通過排汽截止閥或節(jié)流孔板排汽。當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，用電動(dòng)排汽閥自動(dòng)調(diào)節(jié)排汽量的大小，保持設(shè)備內(nèi)部壓力的穩(wěn)定。
(2)提高鍋爐熱水遙遙溫度或啟用輔助加熱蒸汽及熱水入口4旋膜式除氧器含氧量不合格的主要原因就是因?yàn)殄仩t熱水溫度未達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)，旋膜式除氧器內(nèi)部未達(dá)到飽和狀態(tài)。因此，應(yīng)提高鍋爐熱水遙遙溫度。如果無法實(shí)現(xiàn)，可以考慮遙遙加熱蒸汽等其它熱源進(jìn)行加熱。且遙遙須對熱源進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，遙遙壓力及流量的穩(wěn)定。
(3)溢流泄壓管路應(yīng)恢復(fù)原設(shè)計(jì)為了遙遙遙遙壓能夠及時(shí)排放蒸汽，避遙遙造成遙遙壓，影響設(shè)備安全運(yùn)行，溢流泄壓管路應(yīng)恢復(fù)原設(shè)計(jì)要求。為了避遙遙事故發(fā)生，溢流泄壓口應(yīng)引向無人區(qū)，但應(yīng)注意遙遙管路在同一標(biāo)高位置，且盡量減少彎管。如若引向其它設(shè)備內(nèi)部，應(yīng)注意保持旋膜式除氧器內(nèi)部壓力與另一設(shè)備之間的壓差在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)，否則遙遙易破水封。
(4)溢流泄壓裝置破水封后應(yīng)及時(shí)補(bǔ)水至工作液位。否則，壓力不能維持在正常工作范圍內(nèi)。
(5)對#1、#2、#3、#4熱水管道重新進(jìn)行保溫設(shè)計(jì)，更換保溫材料，以減少熱量損失，提高旋膜式除氧器熱水遙遙溫度。通過這次調(diào)試，為今后旋膜式除氧器噴嘴設(shè)計(jì)提提供了堅(jiān)實(shí)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)
(1)據(jù)觀測，#3、#4鍋爐熱水遙遙閥后壓力分別為0.23、0.24MPa,旋膜式除氧器內(nèi)部工作壓力為0.02MPa,噴嘴壓差達(dá)到0.21～0.22MPa,為今后噴嘴設(shè)計(jì)提供了數(shù)據(jù)。經(jīng)計(jì)算，此時(shí)噴嘴出口流速為90m/s左右，由于流速過高，落在淋水盤上發(fā)出很大的響聲，另外，蒸汽迅速冷凝時(shí)也發(fā)出了遙遙凝聲。鑒于此，建議該噴嘴出口混合流速應(yīng)加以控制。
(2)如前述，旋膜式除氧器出水含氧量在升溫升壓過程中迅速從幾百至一千多ppb下降到10ppb以下，彰顯旋膜管遙遙強(qiáng)的除氧能力。建議旋膜式除氧器深度除氧區(qū)，汽液過濾網(wǎng)高度從300mm(雙層)減為150mm(一層),環(huán)形填料高度從300mm減為200mm,即可滿足除氧要求。環(huán)形填料高度沒有同步減為150mm是因?yàn)榭紤]到手孔的尺寸。此時(shí)手孔可考慮為旋膜式除氧器直徑φ1800以下安置2個(gè)，φ1800以上安置4個(gè)為宜。