旋膜式除氧器原理、运行及改造效果 

       旋膜式除氧器的作用是除去溶于水的含氧,避免锅炉、汽轮机组各系统的金属部件在高温下发生过度的氧化腐蚀。氨醇车间旋膜式除氧器因设计和安装、取样等原因，导致锅炉给水溶解氧不合格，通过对旋膜式除氧器相关内件及附件进行改造，改造后给水溶解氧均合格，且改造费用低，时间短，效果好。
      贵州化工有限公司氨醇装置共用一台旋膜式除氧器，供氨醇装置8台废热锅炉补水用、硫回收2台废热锅炉补水用，另外供两套变换工段洗涤水，供4台泵机封密封水用。该旋膜式除氧器为喷雾填料式旋膜式除氧器，设计运行压力为0.02MPa、温度104℃,进水温度80～95℃,额定出力400t/h。加热蒸汽源为压力0.5MPa、温度156℃的蒸汽。旋膜式除氧器是氨醇装置的主要设备之一，其作用为将除盐水、蒸汽冷凝液进行除氧后向锅炉等设备补水。根据GB/T12145-2008《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》要求，对工作压力3.8-5.8MPa之间的锅炉给水溶解氧必须≤15μg/L。因此旋膜式除氧器除氧效果的好坏直接影响锅炉、汽轮机的长期安全运行，给水溶解氧也是锅炉化学监督的主要指标之一。
2、旋膜式除氧器除氧给水的基本原理
      除氧原理依据亨利定律、道尔顿定律、传热传质定律。即用蒸汽来加热给水，提高水的温度，使水面上蒸汽的分压力逐步增加，而溶解气体的分压力则渐渐降低，溶解于水中的气体就不断逸出，当水被加热至相应压力下的沸腾温度时，水面上全都是水蒸气，溶解气体的分压力为零，水不再具有溶解气体的能力，亦即溶解于水中的气体，包括氧气均可被除去。除氧的效果一方面决定于是否把给水加至相应压力下的沸腾温度，另一方面决定于溶解气体的排除速度，这个速度与水和蒸汽的接触表面积的大小有很大的关系。采用喷雾加填料的方式，水通过喷嘴被强烈的播散成雾状下落与上升的蒸汽流相遇，雾化的结果大大增加，同时气体的排除速度也更快，因此虽然水在旋膜式除氧器中停留的时间很短，而除氧效果彻底。
      喷雾填料式旋膜式除氧器,它的优点是除氧效果好、检修方便、负荷变化的范围大。原理是:进水通过喷嘴被强烈分散成雾状喷出,加热蒸汽从填料底部向上流动对喷嘴喷出的雾状水珠进行一次加热,使80%～90%的溶解氧逸出。经一次加热的水流入填料层,在填料层形成水膜,减小了水的表面张力。从填料层底部加入的加热蒸汽对填料层上的水膜再次加热,除去残留在水中的气体。分离出的气体和少量蒸汽由塔顶的排气管排出,水在旋膜式除氧器中停留的时间很短,但除氧效果好,出水含氧量可小于15×10-9。
3、旋膜式除氧器锅炉给水除氧的目的和意义
      脱盐水和蒸汽冷凝液中含有氧和其它气体，会对锅炉产生以下危害。其一、水中溶解的氧气会对金属材料产生腐蚀，二氧化碳会加快氧腐蚀。当给水中溶解0.03mg/L的氧，高温下工作的给水管道在短期内会出现穿孔的点状腐蚀。从而影响锅炉系统运行的安全性、缩短其使用寿命。其二、不凝结气体附在传热面上，以及氧化物沉积形成的盐垢会增大传热热阻。热力旋膜式除氧器是除去锅炉给水中的氧气和其他不凝结气体，防止热力设备腐蚀和传热恶化。
4、旋膜式除氧器存在的问题
      （1）氨醇车间旋膜式除氧器投运后发现除氧效果不好，给水溶解氧不合格，远远大于指标要求≤15μg/L的范围，对锅炉运行带来安全隐患。
      （2）旋膜式除氧器刚开始投入运行，除氧箱水温经常达不到设计运行的温度，只有将蒸汽加大才能勉强达到，但此时因加入的蒸汽过多而易造成冲破水封。
      （3）旋膜式除氧器投运一段时间后发现给水进口管道经常发生水击，造成给水入旋膜式除氧器管口处振动剧烈，严重威胁旋膜式除氧器的安全运行。
      （4）正常运行中，旋膜式除氧器水封会不定期被冲破，没有规律可循。水封冲破后只好关小蒸汽阀重新建立，但水温下降快，因水封经常被冲破影响锅炉给水的脱氧效果而危急锅炉等的安全运行。
      （5）旋膜式除氧器经改造稳定运行后，各运行参数正常，但分析数据却是一会儿正常，一会儿不正常。分析数据见表1。
      （6）为了回收分子筛再生加热器的蒸汽冷凝液及低温甲醇洗甲醇水分离塔的蒸汽冷凝液，减少现场排放及减轻蒸汽冷凝液冷却器的表1旋膜式除氧器正常运行时溶解氧分析数据
取样时间 溶解氧/μg·L-1 取样时间 溶解氧/μg·L-1
2013年4月2日8时 30 4月3日8时 40
2013年4月2日12时 >100 4月3日12时 15
2013年4月2日16时 15 4月3日16时 >100
      热负荷以控制水汽车间对冷凝液处理时的温度要求，以降低旋膜式除氧器蒸汽消耗，回收热能。回收了8-10t/h的蒸汽冷凝液直接进入旋膜式除氧器的填料上面。旋膜式除氧器正常耗量为11t/h，开始耗量有所减少，但运行一段时间后，在保证指标正常情况下旋膜式除氧器的蒸汽耗量反而增大，见表2。
表2蒸汽冷凝液回收后蒸汽耗量数据
时间 蒸汽耗量/t·h-1 旋膜式除氧器压力/MPa
2013年8月10日 11 0.019
2013年8月20日 11.5 0.02
2013年8月30日 12 0.022
2013年9月10日 13 0.023
2013年9月20日 15 0.024
5、旋膜式除氧器原因分析及解决措施
      （1）针对旋膜式除氧器水温达不到指标要求的情况进行了以下排查。对蒸汽阀门进行调试，行程无问题，对放空阀进行检查，均为全开。但对旋膜式除氧器压力测量排查时发现此表安在二楼平台上，而测点在旋膜式除氧器上部，未做迁移使测量值大于真实值，逐对其迁移，但整改后不久水封又被冲破。经现场分析发现是蒸汽经测点压力导压管冷凝后流入到表头，形成一段静压差而导致测量值一直在变化，于是将压力表直接安装在旋膜式除氧器上部，水温低及水封冲破问题得以解决。
      （2）旋膜式除氧器给水管产生水击。因水击是有汽液两相产生时而发生，而给水经甲醇变换装置脱盐水加热器加热后才进旋膜式除氧器，在开车初期未对其给水出口温度引起重视，而使出口给水温度达到对应压力下的饱和温度而产生水击。同时由于给水的补水一部分是蒸汽冷凝液，而冷凝液的补量由热电系统的一个调节阀控制，由于此调节阀偶尔故障全开导致给水减少而经脱盐水加热后产生汽化而水击。针对以上原因，将出口温度高报设定为83℃而提前报警，提醒操作人员提前处理或向调度汇报补水量少。但当系统减负荷时易发生水击，外部原因都排查了未果，利用一次停车机会打开旋膜式除氧器上部人孔发现喷头掉了大半。原因是当减系统负荷时，给水阀关闭，而蒸汽则通过掉了喷头的管口窜入给水管而引起水击。将所有喷头点焊在分布器上增加其强度，水击彻底解决。
      （3）在各个参数正常情况下水封被冲破，经计算其静压差检验设计没问题。但其密封的脱盐水为经加热后的脱盐水，造成密封水蒸发加快而使密封水位下降快进而水封被冲破。后改为冷脱盐水进行密封，且保持一定的上水量。
      （4）溶解氧分析数据突然不稳定，经了解质控中心操作手法及标液正常，经现场取样发现橡胶软管接头处因老化而产生一裂缝，在取样时由于管子密封受到裂缝影响而导致分析数据不稳定，更换新的软管后得到解决，以后定期对其进行检查。
      （5）由于蒸汽用量增大，但旋膜式除氧器压力未涨，分析认为是填料出问题。利用停车机会打开人孔发现顶层填料中间部分被回收的蒸汽冷凝液冲坏，因接管时是利用旋膜式除氧器上部的一个手孔接管的，内部没有挡板或分布器，导致回收的冷凝液直接冲刷填料。更换受损填料及加装防冲挡板后蒸汽用量有所下降。
6、旋膜式除氧器效果及结论
改造后旋膜式除氧器运行记录见表3。
表3改造后旋膜式除氧器运行记录表
取样时间 溶解氧/μg·L-1 蒸汽耗量旋膜式除氧器压力
  /t·h-1 /MPa
2013年10月2日8时 10 9.6 0.02
2013年10月3日8时 11 9.8 0.02
2013年10月4日8时 10 9.7 0.02
2013年10月5日8时 12 9.6 0.02
2013年10月6日8时 10 9.7 0.02
2013年10月7日8时 10 9.8 0.02
      改造后旋膜式除氧器运行效果良好，溶解氧达到要求值。因回收了部分蒸汽冷凝液，相同工况下耗汽量也减少。通过对旋膜式除氧器内件及相关附件改造，解决了旋膜式除氧器设计和制造不合理的地方，改造简单，成本低，改造后效果良好。