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锅炉除氧器,锅炉真空除氧器给水加热系统介绍?针对注汽锅炉真空除氧器冬季产水含氧量严重超标这一情况,分析真空除氧器除氧运行的特点,利用注汽锅炉已有的低压蒸汽,设计了一套全自动给水蒸汽加热系统,该系统采用管壳式换热器作为水蒸汽换热器,蒸汽经计量喷嘴和调节阀后进入换热器,冷凝水进入除氧器的回收水箱,采用PLC作为控制器,触摸屏作为人机界面,采集给水流量,通过热平衡原理对加热后水温度进行建模,计算出所需加热的蒸汽量,采集喷嘴差压,计算出蒸汽流量,经PID控制器调节蒸汽流量,使给水温度加热到预定值,保证真空除氧器产水含氧达标,该系统在油田稠油开采行业具有推广应用价值。
工艺流程
采用管壳式蒸汽换热方案提高冬季来水水温,使进入真空除氧器的水温提高到25℃,降低真空除氧器冬季产水含氧量,降低亚硫酸钠的投入量,达到安全、经济运行的目的。
图1真空除氧器给水加热系统流程图
蒸汽和水在管壳式换热器中逆流换热,蒸汽在管程中经历由饱和蒸汽到饱和水释放汽化潜热阶段,再由饱和水变为低温水释放焓值阶段,来水在外管中按设计的流道逐渐吸热升温,达到终设计温度。
来自注汽锅炉的低压蒸汽经喷嘴计量,再经调节阀进入管壳式换热器蒸汽端,经多束小钢管与给水进行换热,经历二个回程后变为低温水进入真空除氧器的冷却水箱,并被回收进入真空除氧器;给水进入管壳式换热器水侧,经折流板构成的流道与管程蒸汽充分换热,加热后进入真空除氧器,给水加热系统流程见图1。
2控制原理
真空除氧器的产水流量调节是通过主次阀的开关来实现的,当主次阀同时开启时真空除氧器给水流量为锅炉额定流量1.1倍,主阀关闭时流量为锅炉额定流量0.3倍,主阀每隔5-10分钟关闭一次,关闭持续时间1-2分钟;针对真空除氧器给水蒸汽加热系统流量变化的特点,采用热平衡原理对加热后温度进行建模,以获得满意的控制效果。
给水经过换热器后逐渐吸热升温,吸收的总热量是水流量和水焓值增加量的积;蒸汽经过换热器后与冷水换热,释放汽化潜热变为饱和水,再由饱和水放热变为低温水,其释放的热量是蒸汽流量和蒸汽焓值减小量的积,因换热器采用隔热保温,不计热损失,其吸收和释放的热量平衡如式(1)所示,通过式(1),得到蒸汽流量表达式(2)。(HS2-HS1)×Q0=(HS3-HS4)×Q(1)Q=(HS2-HS1)×Q0/(HS3-HS4)(2)
其中:Q为蒸汽流量,单位T/h;Q0为给水流量,单位T/h;HS1为水焓值,单位kJ/kg;HS2为加热后水焓值,单位kJ/kg;HS3为蒸汽焓值,单位kJ/kg;HS4为低温水焓值,单位kJ/kg。
通过已知给水温度和加热后达到温度,查水和蒸汽焓值表,获得HS1、HS2值,同理已知蒸汽温度和低温水温度,同样获得HS3、HS4值;并可以计算出在给定给水流量条件下所需蒸汽流量,通过调节阀门开度就可以获得理想的给水温度调节效果;当给水流量和温度发生变化时,可以快速计算蒸汽需求量,从而使给水加热温度被控制的更平稳。
使用效果
采油厂于在15T活动高压注汽锅炉上投入使用真空除氧器给水加热系统,经过一个冬季使用表明,给水加热系统在负荷变化时响应快速、温度控制稳定,温度波动小,达到正常产水指标,系统改造前后的测试数据见表1、表2所示。
表1改造前测试数据
来水温度/(℃) 来水含氧/(mg/1) 来水流量/(t/h) 产水含氧/(mg/1)
13.1 4.86 0.7
13.1 14.72 0.7
表2改造后测试数据
来水温度/(℃) 来水含氧/(mg/1) 来水流量
/(t/h) 加热后水温
/(℃) 产水含氧
/(mg/l)
13.1 4.86 25.5 0.14
13.1 14.72 25.4 0.15
针对油田热采真空除氧器冬季产水含氧量高的问题,分析真空除氧器运行特点,采用热平衡原理对加热后水温度进行建模,计算出随给水流量变化的加热蒸汽量,克服了加热系统的时迟,使加热后的水温稳定,波动小,解决了真空除氧器冬季产水含氧量高的难题,提高了注汽锅炉冬季运行的安全性和经济性,在油田稠油开采行业具有推广应用价值。