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大氣旋膜式除氧器蒸汽耗量的計(jì)算實(shí)例

發(fā)布時(shí)間:2024-11-28 01:24:17瀏覽數(shù):

大氣旋膜式除氧器蒸汽耗量的計(jì)算實(shí)例 大氣旋膜式除氧器廣泛應(yīng)用于工業(yè)鍋爐的給水除氧，所需加熱蒸汽由鍋爐直接供給。以地區(qū)工業(yè)供熱鍋爐為例，分析除氧系統(tǒng)的工藝流程，建立除氧系統(tǒng)的質(zhì)平衡與熱平衡，從而確定除氧系統(tǒng)蒸汽耗量與鍋爐給水量的關(guān)系式。
1概述
為避遙遙工業(yè)鍋爐的氧腐蝕，遙遙鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，對(duì)于工業(yè)鍋爐上供給的軟化水遙遙須進(jìn)行除氧。GB15762001《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，蒸汽鍋爐額定蒸發(fā)≥6th時(shí)應(yīng)采取除氧措施，承壓熱水鍋爐額定功率≥4.2MW時(shí)也遙遙須采取除氧措施，采用鍋外化學(xué)處理時(shí)鍋水及給水的溶解濃度均應(yīng)≤0.1mgL。
旋膜式除氧器機(jī)理明確、遙遙穩(wěn)定；不增加水的含鹽量、低風(fēng)險(xiǎn)；不僅除去水中的氧分子，同時(shí)也除去其他不凝結(jié)氣體(如二氧化碳、氮?dú)狻睔獾?,遙遙水的遙遙。大氣壓力式旋膜式除氧器工質(zhì)的壓力稍高于大氣壓力，一般采用0.02±0.005MPa,相應(yīng)的飽和溫度為104±1℃。大氣式熱力除氧器便于控制和操作，當(dāng)除氧水量波動(dòng)不大時(shí)，運(yùn)行穩(wěn)定，除氧遙遙，是工業(yè)蒸汽鍋爐經(jīng)常采用的除氧方式。但大氣式旋膜式除氧器耗用蒸汽量大，約占鍋爐給水流量的10%,而一般在工業(yè)鍋爐除氧系統(tǒng)中并不設(shè)置蒸汽流量測(cè)點(diǎn)，對(duì)于除氧系統(tǒng)蒸汽耗量的統(tǒng)計(jì)遙遙見(jiàn)。對(duì)此，以某地區(qū)供熱工業(yè)鍋爐大氣式旋膜式除氧器系統(tǒng)為例，對(duì)除氧系統(tǒng)進(jìn)行量化分析，計(jì)算除氧系統(tǒng)蒸汽的耗量與實(shí)測(cè)鍋爐給水流量的關(guān)系。
2旋膜式除氧器原理
氣體在水中的溶解度與水的溫度有關(guān)，水溫愈高，其溶解度愈??；氣體的溶解度還與水面上氣體的分壓力有關(guān)，某種氣體的分壓力愈小，這種氣體在水中的溶解度就愈小。旋膜式除氧器就是利用氣體這—溶解定律(亨利定律),引入具有一定壓力的蒸汽將容器中的水加熱到沸騰，在升溫過(guò)程中氣體在水中的溶解度不斷降低，溶解于水中的氧氣及其他氣體不斷逸出來(lái)，并及時(shí)將其排除。
3工藝流程介紹
地區(qū)供熱工業(yè)鍋爐由多臺(tái)遙遙蒸汽鍋爐組成，其中除氧系統(tǒng)由4臺(tái)大氣旋膜式除氧器并聯(lián)組成，加熱所需蒸汽由蒸汽母管中供給，同時(shí)蒸汽鍋爐的連續(xù)排污擴(kuò)容器與各個(gè)除氧水箱串聯(lián)而成，平衡各個(gè)除氧器中的工作壓力，達(dá)到余熱再利用、除氧系統(tǒng)工作條件穩(wěn)定平衡的遙遙。除氧器對(duì)軟化水除氧后，由給水泵打入鍋爐中，在鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，鍋爐連排水排入連續(xù)排污擴(kuò)容器(簡(jiǎn)稱連擴(kuò)),經(jīng)過(guò)擴(kuò)容增容降壓后，連排水經(jīng)歷閃蒸過(guò)程，閃蒸出來(lái)的蒸汽再融入各個(gè)除氧器中，平衡各個(gè)除氧器間的工作壓力，具體流程見(jiàn)圖1。
旋膜式除氧器由除氧頭(除氧塔)和除氧水箱組成，如圖2所示。除氧頭的遙遙是完成水的加熱至沸騰并從中析出氧氣和其他氣體，蒸汽與水的接觸面積愈大，加熱和分離遙遙愈。除氧水箱的遙遙是儲(chǔ)存已除氧的水和兼作鍋爐的給水箱，儲(chǔ)存在水箱中的水應(yīng)始終保持沸騰狀態(tài)，以防已析出的氧氣又重新溶解于水中。除氧頭上部設(shè)置有進(jìn)水管，其上裝有幾排互相平行的噴水管，噴水管上有遙遙的噴嘴，待除氧水經(jīng)進(jìn)水管，噴水管流向噴嘴，通過(guò)噴嘴被霧化成霧狀細(xì)微水滴。來(lái)自除氧頭下部的蒸汽向遙遙動(dòng)，與水霧相混合，使水迅速加速，并進(jìn)行除氧。
4除氧系統(tǒng)的平衡
4.1除氧系統(tǒng)的質(zhì)平衡
根據(jù)上述的工藝流程圖，在正常運(yùn)行狀態(tài)下，保持除氧器水位基本保持不變的情況下，可建立如下的質(zhì)平衡關(guān)系W?+Q?+Q?+W?=W?+O?(1)W?=W?+W?(2)式中；W?——進(jìn)入除氧系統(tǒng)的軟化水流量，th;1.除氧頭；2.除氧水箱；3.安全水封；4.壓力表；5.水位計(jì)。
圖2旋膜式除氧器
W?——除氧系統(tǒng)的出水流量，th;
W?——給水再循環(huán)的循環(huán)水流量，th;
W——由給水泵打入鍋爐系統(tǒng)的除氧水流量，th;
Q?——由蒸汽母管送入除氧系統(tǒng)的高溫蒸汽流量，th;
Q?—由連擴(kuò)閃蒸后送入除氧系統(tǒng)的蒸汽流量，th;
O?——水中溶解氣體的排除量(很小，忽略不計(jì))。
4.2旋膜式除氧器除氧系統(tǒng)的熱平衡
在除氧系統(tǒng)中，高溫蒸汽和連擴(kuò)閃蒸蒸汽作為加熱側(cè)，對(duì)進(jìn)入除氧系統(tǒng)的軟化水進(jìn)行旋膜式除氧器。除氧過(guò)程中，高溫蒸汽會(huì)有很小一部分隨除氧器的排氧過(guò)程散失部分熱量，并且在給水再循環(huán)中返回除氧水箱的除氧水也會(huì)散失部分熱量，因此在建立系統(tǒng)的熱平衡時(shí)要加以考慮。而這些散失熱量又無(wú)法計(jì)算，所以將此部分熱損失融入旋膜式除氧器效率之內(nèi)，估取旋膜式除氧器熱效率約為95%,建立如下系統(tǒng)的熱平衡關(guān)系式。(Q?×h1+Q?×h?)η=W?×h?W?×h?(3)式中h'——高溫蒸汽的比焓，kJkg;h'z——連擴(kuò)閃蒸蒸汽的比焓，kJkg;h——進(jìn)入鍋爐系統(tǒng)除氧水的比焓，kJkg;h?——進(jìn)入除氧系統(tǒng)的軟化水的比焓，kJkg;η——除氧系統(tǒng)的熱效率%。
4.3蒸汽耗量的計(jì)算
由(公式1),(公式2)兩式可得，W?=W?Q?Q?(4)將(公式4)帶入熱平衡關(guān)系式中，可得，(Q?×h1?+Q?×h'?)η=W?×h(W?Q?Q?)×h?(5)根據(jù)集控運(yùn)行室內(nèi)DCS系統(tǒng)上的CRT畫(huà)面，可以查取式(公式5)中的相關(guān)參數(shù)。在鍋爐給水壓力的范圍內(nèi)，可得h約為437kJkg;除氧器的軟化水供水溫度根據(jù)水處理長(zhǎng)期運(yùn)行數(shù)據(jù)可知，一般在40℃~60℃之間，取平均值50℃對(duì)應(yīng)的h?約為209kJkg;高溫蒸汽可根據(jù)蒸汽母管的溫度測(cè)點(diǎn)可知一般在235℃左右，壓力約為088MPa,得h1約為2910kJkg;而連擴(kuò)的工作壓力約為20kPa,基本和除氧器工作壓力相當(dāng)，所以對(duì)于連擴(kuò)的閃蒸蒸汽的比焓可查取此工作壓力下的飽和蒸汽焓值，h?約為2683kJkg;Q2為連擴(kuò)的閃蒸蒸汽流量，此數(shù)值與連擴(kuò)的閃蒸率和鍋爐的連排率有直接關(guān)系，所以對(duì)于Q?的確定，需要選定閃蒸率和連排率之后加以換算，終確定為Q2與W?的關(guān)系。根據(jù)冬季供暖經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，鍋爐的連排量一般為10th左右；而連擴(kuò)的閃蒸率，在冬季2010~2011供暖季的記錄數(shù)據(jù)中，經(jīng)計(jì)算可知閃蒸率為15%左右；所以可以建立Q2與W?的關(guān)系式Q?=1.5th(6)將以上數(shù)據(jù)代入式(公式5)中，可得到Q?與W的關(guān)系式(Q?×2910+1.5×2683)×95%=W×437(W?Q?15)×209(7)整理后，可得，Q?≈8.9%M1.37th(8)鍋爐一般都在經(jīng)濟(jì)負(fù)荷區(qū)域運(yùn)行，并且鍋爐給水流量W?參數(shù)可以通過(guò)監(jiān)控畫(huà)面查取參數(shù)，由以往經(jīng)驗(yàn)可知1.37th的蒸汽流量大約相當(dāng)于0.2%M,所以對(duì)于此除氧氧系統(tǒng)的蒸汽耗量與鍋爐給水流量的關(guān)系式可以通過(guò)下式進(jìn)行簡(jiǎn)單量化計(jì)算Q?≈8.7%N(9)
地區(qū)供熱工業(yè)鍋爐大氣旋膜式除氧器為計(jì)算實(shí)例，對(duì)自身鍋爐房的除氧系統(tǒng)進(jìn)行工藝流程的分析，確定了質(zhì)平衡和熱平衡的關(guān)系，并參照2010~2011冬季供暖期間的運(yùn)行數(shù)據(jù)在穩(wěn)定負(fù)荷下進(jìn)行數(shù)據(jù)選取與計(jì)算，終確定了此除氧系統(tǒng)蒸汽耗氣量與鍋爐給水流量測(cè)點(diǎn)數(shù)值的關(guān)系式。此實(shí)例的論述與計(jì)算，對(duì)該地區(qū)冬季供暖蒸汽除氧的耗量有一定理論量化作用，以及對(duì)于測(cè)算輸入外用戶管路之間存在的蒸汽管損也有一定的理論數(shù)據(jù)支持作用。
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