一、除氧器廢汽回收系統(tǒng)的特點(diǎn)
在工業(yè)企業(yè)和電力生產(chǎn)過程中，鍋爐給水的除氧通常采用熱力除氧的方式，這種除氧方式采用蒸汽作為除氧器工作的能源，除氧器工作過程中排廢氣時，相當(dāng)部分蒸汽會隨廢氣排出，造成能源的浪費(fèi)和環(huán)境的污染。據(jù)測算排氣管內(nèi)徑50mm的除氧器每小時排放0.3~0.5噸蒸汽，按標(biāo)煤價格850元/噸、除鹽水價格6元/噸、一年8000小時計(jì)算，一臺除氧器一年排放蒸汽的原材料成本為25萬元~40萬元。在當(dāng)今節(jié)能降耗的大環(huán)境下，除氧器排汽熱能、高品質(zhì)水的浪費(fèi)問題越來越受到關(guān)注，研制開發(fā)先進(jìn)、適宜的除氧器廢汽回收裝置則成為鍋爐使用企業(yè)、除氧器制造商的企盼。
熱力除氧器按工作壓力大小可分為真空式、大氣式、壓力式三種。真空式熱力除氧器工作的絕對壓力0.03~0.0588MPa之間；大氣式除氧器工作的絕對壓力0.118MPa，且運(yùn)用最廣,;壓力式除氧器工作的絕對壓力大于0.3MPa，目前應(yīng)用較多。
除氧器排汽損失在除氧器的校核計(jì)算中一般除氧器處理每噸/h水按1~3kg/h蒸汽選取，除氧器處理的水中如凝結(jié)水量、疏水量大應(yīng)取低值，而除鹽水量大應(yīng)取高值。但除氧器實(shí)際運(yùn)行排汽量影響因素很多，一般通過熱化學(xué)調(diào)整試驗(yàn)來確定除氧器排汽閥門的合理開度，對于定壓運(yùn)行的除氧器在排汽閥開度一定時，除氧器內(nèi)的壓力大小決定著排汽量的大?。簤毫Φ蜁r，排汽量太小除氧效果就差，壓力高時，排汽量太大會造成額外工質(zhì)損失和熱損失。因此實(shí)際估算除氧器排汽損失非常困難。
除氧器廢汽回收不同于一般的熱能的回收，用常規(guī)的換熱器存在很多問題，其難點(diǎn)在于：
1.如何保證除氧器廢汽回收裝置使用壽命同時避免對熱力系統(tǒng)的長期的負(fù)面影響。
除氧器排汽實(shí)際是氧氣以及其他難溶氣體與蒸汽的混合物，回收后的凝結(jié)水溫度高、含氧的凝結(jié)水對回收設(shè)備的氧腐蝕劇烈，一方面直接影響回收設(shè)備使用壽命，另一方面其腐蝕產(chǎn)物鐵化合物等進(jìn)入熱力系統(tǒng)污染鍋爐給水，造成鍋爐受熱設(shè)備結(jié)垢和腐蝕；其次氧氣以及其他難溶氣體應(yīng)從回收設(shè)備中及時排出，否則存在于回收設(shè)備的氣體會妨礙傳熱，降低傳熱效率，影響回收效果。
這就要求除氧器廢汽回收裝置采用耐氧腐蝕的材料，其結(jié)構(gòu)保證將氧氣以及其他難溶氣體從回收設(shè)備中及時排出。
2.如何減小除氧器廢汽回收系統(tǒng)對除氧器運(yùn)行的安全性、可靠性的不良影響。
除氧器廢汽回收系統(tǒng)投運(yùn)后必然改變除氧器排汽管路的阻力大小，這可以通過熱化學(xué)調(diào)整試驗(yàn)來調(diào)整排汽閥門的合理開度來解決，在實(shí)際運(yùn)行中除非除氧器補(bǔ)水量變動非常大的情況，一般排汽閥門開度不經(jīng)常調(diào)整，這就要求除氧器廢汽回收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝應(yīng)保證排汽管路不能存在凝結(jié)水，否則將改變排汽管路的阻力大小，這將影響除氧器的除氧效果，假如凝結(jié)水堵塞排汽管路，還會引起除氧器壓力上升、超壓，甚至造成除氧器爆炸的安全事故。
3.如何提高除氧器廢汽回收系統(tǒng)投運(yùn)率。
除氧器廢汽回收系統(tǒng)從熱力系統(tǒng)的安全、可靠性角度來看畢竟是一套非必須的輔助系統(tǒng)，對除氧器的安全性、除氧效果的影響，操作的方便程度、檢修維護(hù)的工作量都是影響除氧器廢汽回收系統(tǒng)投運(yùn)率的重要因素，而操作的方便程度、檢修維護(hù)的工作量尤為重要。因此要求1）除氧器廢汽回收系統(tǒng)的投運(yùn)、停止操作應(yīng)盡量小，運(yùn)行過程調(diào)整工作量小或不需調(diào)整，除氧器廢汽回收系統(tǒng)的設(shè)備故障后應(yīng)能明顯且容易被發(fā)現(xiàn)，對原熱力系統(tǒng)安全運(yùn)行沒有影響。2）除氧器廢汽回收系統(tǒng)設(shè)備、閥門布置合理應(yīng)便于檢修，檢修工作量小，如回收設(shè)備過大，對現(xiàn)有的除氧器進(jìn)行除氧器廢汽回收系統(tǒng)改造因場地所限將難于布置。
某公司投資上百萬元進(jìn)行的幾套除氧器廢汽回收系統(tǒng)改造，不是沒投入，就是調(diào)整不到位，與改造前沒明顯區(qū)別，設(shè)備采購部門與操作、維修部門相互扯皮推諉，造成巨大損失。
4.如何減小冷卻水量。
除氧器廢汽回收設(shè)備的冷卻水一般采用除鹽水或凝結(jié)水，不采用工業(yè)水，這是因?yàn)楣I(yè)水一旦進(jìn)入除氧器廢汽回收設(shè)備的凝結(jié)水側(cè)，就會造成鍋爐給水水質(zhì)污染，一是在整個熱力系統(tǒng)中排查出是那個設(shè)備泄漏非常困難，二是維修工作量大。凝結(jié)水溫度一般在40℃以上，同量的除氧器排汽回收需要的冷卻水量相比較大，換熱設(shè)備投資增加，相應(yīng)的電費(fèi)等運(yùn)行成本增加。除鹽水溫度一般小于20℃，較多采用。
電廠熱力系統(tǒng)有較多蒸汽排放部位需要回收，有些電廠用除鹽水回收爐渣的熱量，有時候就產(chǎn)生凝結(jié)水與冷卻水量大于熱力系統(tǒng)的所需的補(bǔ)水量的情況，存儲熱水的空間有限，勢必向熱力系統(tǒng)外排放，造成二次浪費(fèi)，得不償失，因此冷卻水量小成為某些電廠進(jìn)行除氧器廢汽回收系統(tǒng)改造的決定因素。
二、除氧器廢汽回收技術(shù)或設(shè)備介紹
下面介紹目前市場上使用的部分除氧器廢汽回收技術(shù)或設(shè)備及國內(nèi)相關(guān)專利技術(shù)，從除氧器廢汽回收技術(shù)設(shè)備使用的安全性、可靠性、效果以及設(shè)備加工、安裝、實(shí)際操作、檢修維護(hù)等方面談一些自己淺顯的看法，供大家參考。
一） 廢汽利用設(shè)備
“廢汽利用設(shè)備” 是煙臺眾力電力節(jié)能有限公司申請的發(fā)明專利技術(shù)，該公司基于該專利技術(shù)開發(fā)出除氧器排汽回收利用設(shè)備。
這種除氧器排汽回收利用設(shè)備是一種混合式換熱設(shè)備，其工作原理是：在除氧器排汽回收利用設(shè)備中，除鹽水作為冷卻水通過噴嘴霧化成小水滴直接與除氧器廢汽混合，廢汽將熱量傳給冷卻水滴凝結(jié)成水，未凝結(jié)的蒸汽或水滴被冷卻水盤管外壁凝結(jié)成水流入容器，冷卻水盤管出口也接一噴嘴，達(dá)到利用廢汽含的高品質(zhì)水及熱量，消除廢汽造成的環(huán)境污染的目的。
這種除氧器排汽回收利用系統(tǒng)分大氣式和壓力式除氧器排汽回收利用系統(tǒng)兩種。
大氣式除氧器排汽回收利用系統(tǒng)，參見圖1左圖除氧器排汽通過排汽閥門直接進(jìn)入除氧器排汽利用設(shè)備，除鹽水作為冷卻水經(jīng)噴頭霧化成水滴與排汽直接混合，冷卻水與凝結(jié)水自流通過排汽閥門回到除氧器。
壓力式除氧器排汽回收利用系統(tǒng)，參見圖1右圖除氧器排汽通過排汽閥門直接進(jìn)入除氧器排汽利用設(shè)備，除鹽水作為冷卻水經(jīng)噴頭霧化成水滴與排汽直接混合，冷卻水與凝結(jié)水自流到除氧器放水門后，通過放水管流到疏水箱，通過疏水泵打回除氧器。除氧器放水管、疏水泵、疏水箱都為原熱力系統(tǒng)。
其特點(diǎn)是：
1. 能將蒸汽熱量、高品質(zhì)的水全部回收，目視排氣管不冒汽；
2. 由于直接混合傳熱效率比表面式換熱器高，設(shè)備體積小，結(jié)構(gòu)簡單。直徑小于200mm、高度小于800mm、重量小于40kg，可直接安裝在排氣管上；
3. 設(shè)備本身采用耐腐蝕材料、沒有轉(zhuǎn)動部件，因此耐腐蝕性強(qiáng)，運(yùn)行可靠，使用壽命長；
4. 冷卻水量小，在0.5~6噸/時；
5. 可不論除氧器負(fù)荷高低連續(xù)運(yùn)行，運(yùn)行過程中不需調(diào)整操作；
6. 自動排出溶解于水中的氧氣等不溶性氣體；
7. 系統(tǒng)投入、停止只需開關(guān)一個除鹽水閥門，且對原系統(tǒng)沒有影響，不需對原系統(tǒng)作任何操作；
8. 無動力消耗，免維護(hù)、維修；
二）排氣冷卻器
參見圖2，這是一種混合式排氣冷卻器，其工作過程是：冷卻水從進(jìn)水管進(jìn)入排氣冷卻器上部的噴水冷卻管群室，在噴水冷卻管群室內(nèi)，冷卻水通過冷卻管的微孔進(jìn)入冷卻管內(nèi)，沿冷卻管內(nèi)壁旋流而下，霧化后，落入分水器。排氣從排氣進(jìn)口管進(jìn)入排氣分配器，先與分水器和填料組來的冷卻水換熱，然后在霧化空間接觸換熱，剩余蒸汽和不凝結(jié)氣體從冷卻管的下部進(jìn)入冷卻管，不凝結(jié)氣體從上部排廢氣口排出，凝結(jié)后的水與噴出的冷卻水霧一同向下流動。凝結(jié)水與冷卻水一同經(jīng)分水器、填料組從出水口流出。
這種除氧器排汽回收利用設(shè)備的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，廢氣排入大氣，降低管道氧腐蝕，運(yùn)行安全可靠，冷卻水易于回收，節(jié)能效果顯著。
三）表面式排氣冷卻器
參見圖3，這種表面式除氧器排氣冷卻器的工作過程是：冷卻水從進(jìn)水管口進(jìn)入排氣冷卻器筒體上部的水室，然后進(jìn)入冷卻器筒體內(nèi)與除氧器來的排氣換熱，換熱后的冷卻水從出水管口排出。除氧器來的排氣從除氧器排氣入口進(jìn)入冷卻器筒體內(nèi)與冷卻水換熱后，蒸汽凝結(jié)成水，從凝結(jié)水出口排出，不凝結(jié)氣體從不凝結(jié)氣體出口排出。蒸汽凝結(jié)水水溫約為100 C，凝結(jié)水出口上接U形水封，使冷卻器凝結(jié)水水位保持一定高度，可使凝結(jié)水深度冷卻到100℃以下，便于凝結(jié)水回收，至此完成排氣冷卻全過程。
這種除氧器排汽回收利用設(shè)備的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，不凝結(jié)氣體排入大氣，降低管道氧腐蝕，運(yùn)行安全可靠，冷卻水易于回收，節(jié)能效果顯著。
四）除氧器排汽熱能回收裝置
參見圖4：1）不設(shè)換熱器的廢氣回收系統(tǒng)：供水管路中的冷鹽水由主進(jìn)液口流經(jīng)噴射器時，在抽吸口處形成局部負(fù)壓，將除氧器的高溫排汽（見圖4中的虛線）由抽吸口吸入并與冷鹽水混合后一并通過進(jìn)水口送入熱水回收罐中，冷鹽水與排汽混合過程中受到加熱，進(jìn)入罐體后的混合物由于罐容量大，濃度迅速擴(kuò)散，也因容量大蓄熱多而使混合物繼續(xù)升溫，加之混合體在罐內(nèi)的滯留時間較長，這些都為溶解氧的分逸提供了有利條件，使溶解氧可由水中迅速充分地分離出來，分離出來的氧氣經(jīng)罐體頂部的排放口排放，脫氧后的升溫冷鹽水通過水泵經(jīng)熱除鹽水進(jìn)口回到除氧器中。
2）設(shè)換熱器的廢氣回收系統(tǒng)：換熱器可為管式換熱器，該系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)理及過程為：高溫排汽先進(jìn)入換熱器筒腔中，供水管路中的冷介質(zhì)（冷鹽水）由進(jìn)口進(jìn)人筒中的換熱管束內(nèi)，在此進(jìn)行首次熱交換后高溫排汽降溫為液態(tài)或汽液混合體并完成第一次氣水分離，升溫冷鹽水由冷介質(zhì)出口、進(jìn)口返回除氧器內(nèi)分離后的不凝氣體由頂部的排氣口排放，剩余的汽液混合體由混合體出口．抽吸口繼續(xù)被抽吸到噴射器內(nèi)，與其內(nèi)的冷鹽水混合并經(jīng)二次熱交換后進(jìn)入熱水回收罐中，在其內(nèi)因熱能的蓄存繼續(xù)加熱冷鹽水，完成第三次換熱及二次溶解氧分離。熱水回收罐還可內(nèi)置氣水分離裝置，以進(jìn)一步提高氣水分離效果。
熱水回收罐中可增設(shè)液面計(jì)，液面達(dá)到一定高度時液面計(jì)導(dǎo)通水泵的電控制回路，啟動水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，向除氧器輸入熱除鹽水，液面下降時液面計(jì)自動斷開水泵的電控制回路，關(guān)閉水泵。水泵為兩個，進(jìn)口與罐體底部出口并接。
這種除氧器排汽回收系統(tǒng)的特點(diǎn)是：以供水壓力為噴射動能，自動抽吸除氧器排汽并與使之與冷供水混合，在混合過程中實(shí)現(xiàn)排汽熱能的一次回收利用，在利用大容量熱水回收罐回收混合物后實(shí)現(xiàn)熱能的二次回收利用，同時完成混合物中溶解氧氣的分離；當(dāng)系統(tǒng)中增設(shè)換熱器時，增設(shè)的換熱器形成高效熱能換熱器，原有的噴射器為低溫位熱能回收器，除氧器排汽經(jīng)歷三次換熱降溫兩次脫氧，系統(tǒng)的熱回收能力得到很大提高，溶解氧的分離更為徹底；當(dāng)噴射器、換熱器中的冷介質(zhì)為除氧器的低溫冷鹽水補(bǔ)供水時，回收的熱能直接加熱冷鹽水水溫，可因此大幅度減少除氧器的升溫耗汽量，從而節(jié)能降耗；該系統(tǒng)也可作為其它熱回收及供熱裝置使用。
五）動力鍋爐除氧器排汽回收裝置
這種除氧器排汽回收系統(tǒng)是采用普通面式換熱器的比較科學(xué)的除氧器排汽回收系統(tǒng)。
在除氧器排汽口處設(shè)有熱交換器，除氧器通過熱交換器排汽；熱交換器的冷凝水出口與冷凝水回收母管相連接；熱交換器的排汽口與流水膨脹箱連接，并通過流水膨脹箱排汽；熱交換器熱水出口與向除氧器供水的補(bǔ)給水管道連接。各種設(shè)備間均采用管道連接。
在熱交換器設(shè)計(jì)時，可以根據(jù)現(xiàn)場的情況，采用臥式和立式兩種形式。在立式布置上，過排汽口標(biāo)高相近，為了防止進(jìn)排汽直接對穿。可在進(jìn)汽口內(nèi)部布置導(dǎo)流擋板。
熱交換器型式采用固定管板式，考慮熱脹冷縮，在殼體上增加一膨脹節(jié)。
在原有系統(tǒng)（實(shí)線部分）基礎(chǔ)上增加熱交換器部分和冷凝水回收部分（虛線部分），參見圖5，具體說明如下：在改造之前的技術(shù)中，補(bǔ)給水經(jīng)過閘閥4（常開）、閘閥5（常開）、調(diào)節(jié)閥6與閘間7（常開）進(jìn)入除氧器。除氧器排汽是經(jīng)過隔離閥10（常開）排入大氣。
改造后流程是：在閘閥4前A點(diǎn)將管道割斷，接入三通，設(shè)置支線，從該處將熱交換器接入，在閘閥4與閘閥5之間（B點(diǎn)）設(shè)置三通，接回管線。新流程運(yùn)行時閘閥1與閘閥3常開，閘閥4常閉。除氧器排汽經(jīng)過閘閥8（常開）進(jìn)入熱交換器，再經(jīng)過閘閥9進(jìn)入疏水膨脹箱，******排入大氣，隔離閥10在新流程運(yùn)行中為常閉。熱交換器疏水經(jīng)過隔離閥2與隔離閥11進(jìn)入冷凝水回收母管。疏水膨脹箱疏水進(jìn)入冷凝水母管被回收。
在正常使用時，萬一發(fā)生熱交換器泄漏，可以在不停補(bǔ)給水情況下，打開閘閥4，關(guān)閉閘閥1與閘閥3，打開隔離閥10，關(guān)閉隔離閥8與隔離閥9將新系統(tǒng)完全隔離，不影響鍋爐運(yùn)行。
這種除氧器排汽回收系統(tǒng)特點(diǎn)是對現(xiàn)有的除氧器系統(tǒng)進(jìn)行改造，增加一套熱交換器，可以在回收熱量的同時消除排汽噪音。
六）電站除氧器排汽回收利用裝置
這種新型換熱裝置是面式換熱器，參見圖6，它用冷水冷卻排汽中的蒸汽，使蒸汽凝結(jié)，從而回收。換熱設(shè)備具有以下特點(diǎn)：根據(jù)排汽的特點(diǎn)（蒸汽和氧氣共存），換熱裝置內(nèi)部采用多噴嘴有組織的分配排汽，使裝置內(nèi)每個噴嘴排汽口均以特定的角度和距離對應(yīng)相應(yīng)的冷凝管，并按一定速度噴出蒸汽。其中噴嘴安裝角度和排汽噴出速度以及噴嘴和冷凝管的距離的合理搭配確定，可以******限度的使排汽中的蒸汽凝結(jié)，以及排汽中的氧氣脫離排出。其依據(jù)的科學(xué)原理就是：傳熱的快慢和冷熱介質(zhì)的相對流速、換熱面積的大小有關(guān)，排汽噴出速度以及噴嘴和冷凝管的距離合理搭配可以使換熱面積和冷熱介質(zhì)相對流速的乘積******，這時換熱量******。另外噴嘴角度是保證氧氣脫離換熱區(qū)域而確定的，因?yàn)樵趽Q熱裝置內(nèi)部，不凝結(jié)氣體氧氣是由下而上流動的，如果這個方向與噴嘴的排汽方向成一定的角度，必然會有利于不溶解氣體氧氣的離析分離，從而排出。另外冷卻管顯螺旋收縮狀，管間留有恰當(dāng)?shù)目臻g，以保證不凝結(jié)氧氣向螺旋狀的凝結(jié)水管中線集中，從而順暢排出。
含有蒸汽和氧氣的除氧器排汽經(jīng)排汽進(jìn)汽管進(jìn)入本裝置，通過環(huán)型進(jìn)汽管上的排汽噴嘴按照一定的角度以一定的速度向冷卻管噴射出來，冷卻水由進(jìn)口進(jìn)入，由出口流出。氧氣由上部排氧口排出，回收的排汽凝結(jié)水由排汽冷凝水回收口回收。另外，冷卻管設(shè)計(jì)成螺旋收縮狀，有利于氧氣的集中收集排出。
這種除氧器排汽回收裝置特點(diǎn)是根據(jù)除氧器及其排汽的特點(diǎn)設(shè)計(jì)，并使應(yīng)該特定環(huán)境的設(shè)備。
七）一種除氧器排汽回收系統(tǒng)這種除氧器排汽回收系統(tǒng)是按照以下方式工作的：參見圖7，凝結(jié)水通過管線4進(jìn)入除氧器1，而過熱蒸汽通過管線5進(jìn)入除氧器1。凝結(jié)水與過熱蒸汽在除氧器1中相互接觸、換熱，從而脫除凝結(jié)水中所夾帶的空氣、氧氣等氣體。在除氧器1中所形成的氣體物流，包括空氣、氧氣、蒸汽等，通過管線3輸送至凝汽器2中，蒸汽在凝汽器中冷凝為水并經(jīng)管線8輸送至鍋爐給水系統(tǒng)循環(huán)使用；而不能夠冷凝下來的空氧氣等氣體在真空泵7的作用下，經(jīng)管線6抽出排入大氣。
