公明明

(中石化中原石油工程設(shè)計有限公司，河南濮陽，457001)

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大氣式旋膜除氧器“膜”堵塞問題的分析與對策

公明明

(中石化中原石油工程設(shè)計有限公司，河南濮陽，457001)

摘要

關(guān)鍵詞：旋膜除氧器離子交換樹脂“膜”堵塞二次蒸汽

1引言

大氣式旋膜除氧器是用低壓蒸汽(0.6MPa)將鍋爐給水加熱到對應(yīng)除氧器工作壓力下的飽和溫度，除去溶解于給水的氧及其它氣體，防止和降低鍋爐給水管、省煤器和其它附屬設(shè)備的腐蝕。關(guān)鍵部件“旋膜器”和“液汽網(wǎng)”采用不銹鋼材質(zhì)，大氣式除氧器出水溶氧低于0.015mg/L。旋膜式除氧器組成：主要是由除氧頭外殼、新型旋膜器、淋水篦子、汽液過濾網(wǎng)、水箱等組成。

2大氣式旋膜除氧器工作原理

2.1旋膜除氧器工藝原理

旋膜除氧器是利用蒸汽加熱法對含氧除鹽水進行脫氧處理。旋膜除氧器的傳熱、傳質(zhì)方式與已有的液柱式、霧化式和泡沸式不同，它是將射流、旋轉(zhuǎn)膜和懸掛式泡沸三種傳熱傳質(zhì)方式縮化為一體。傳熱、傳質(zhì)方式源于石化系統(tǒng)的噴射、降膜和泡沸傳熱傳質(zhì)方式。自然降膜改為強力降膜，增加液膜的更新度，并造成液膜沿管壁強力旋轉(zhuǎn)卷吸大量蒸汽，增強傳熱、傳質(zhì)功能；將相向泡沸改為懸掛式泡沸。提高層中蒸汽流速高時泛點 (飛濺 )，并將保持汽 (氣 )體通道，將獨立的三種傳熱傳質(zhì)方式縮化為一體，在一個單元的部件內(nèi)完成[1]。

含氧除鹽水在起膜器內(nèi)完成一次除氧，在填料層完成二次除氧。除氧水由除氧器自流而下，經(jīng)水箱上的汽水連通管下落，匯集于除氧器水箱中，水箱內(nèi)通如低壓蒸汽進行加熱完成三次除氧。

2.2旋膜除氧器設(shè)計工藝

大氣式旋膜除氧器是鍋爐熱力除氧器的一種，主要由旋膜器和水箱組成。旋膜器由水室、汽室、旋膜管、凝結(jié)水接管、除鹽水接管和一次進汽接管組成。旋膜器的旋膜管內(nèi)增加了導(dǎo)向裝置，即使低負(fù)荷運行時也能強力旋膜，保持良好的水膜裙。凝結(jié)水、化學(xué)補水、經(jīng)旋膜器呈螺旋狀按一定的角度噴出，形成水膜裙，并與一次加熱蒸汽接管引進的加熱蒸汽進行熱交換，形成了一次除氧，一般經(jīng)此旋膜段可除去給水中含氧量的90%-95%左右。給水經(jīng)過與上升的二次加熱蒸汽接觸被加熱到接近除氧器工作壓力下的飽和溫度即低于飽和溫度2-3℃,并進行二次除氧。除過氧的給水匯集到除氧器的下部容器即水箱內(nèi)，除氧水箱內(nèi)裝配有強力換熱再沸騰裝置，該裝置具有強力換熱，迅速提升水溫，更深度除氧，減小水箱振動等優(yōu)點，提高了設(shè)備的除氧效果，保證了設(shè)備運行的安全可靠性。除氧器結(jié)構(gòu)圖參照圖1所示。

3普光凈化廠大氣式旋膜除氧器堵塞問題分析

3.1現(xiàn)狀

3.1.1除氧器除鹽水進水量不足

普光凈化廠動力站所用除氧器額定進水量為400t/h，最大值為450t/h。目前出現(xiàn)的問題：D-201除氧器設(shè)備的除氧頭部分除鹽水及蒸汽進入除氧頭受阻，進水量為160t/h，達不到設(shè)計的參數(shù)400t/h，此時進水閥門開度為25%(正常開度為20%)。通過增大進水閥開度至75%，除氧器進水量增加至200t/h，仍然達不到正常進水量。

3.1.2除氧器振動大

在除氧器維持200t/h低負(fù)荷運行時，現(xiàn)場出現(xiàn)較大噪音，除鹽水進水管線、除氧蒸汽管線出現(xiàn)振動，工況不穩(wěn)定。除氧器振動狀況一般在高負(fù)荷、除氧器滿足、排氣帶水等狀況下才出現(xiàn)除氧器振動問題，本次所遇到的問題是在低負(fù)荷、低流量工況下出現(xiàn)的，與常規(guī)問題不相符。

除氧器在運行中不正常的振動會危及到設(shè)備及系統(tǒng)的安全。

3.2分析與對策

3.2.1管線堵塞排查

對除氧器蒸汽、除鹽水管線閥門進行拆開排查，通過對進料閥門全面檢查，發(fā)現(xiàn)閥門正常，唯一出現(xiàn)問題進水管線一單向閥出現(xiàn)損壞，但不影響除鹽水正向流動，故管線不存在堵塞現(xiàn)象。

3.2.2除鹽水上游管線排查

通過對除鹽水上游進行排查，水處理系統(tǒng)未發(fā)現(xiàn)異常(水處理工藝采用陰陽離子交換樹脂技術(shù))。

3.2.3旋膜管縫進水細(xì)縫和蒸汽細(xì)縫堵塞(“膜”堵塞)

根據(jù)上水量不足與除氧頭蒸汽量較少的問題，初步判定為旋膜管縫進水細(xì)縫和進蒸汽細(xì)縫被塊狀雜物和糊狀雜物堵塞，為進一步確認(rèn)原因，采用拆除除鹽水進除氧頭至限流孔板中間管線，拆除蒸汽進除氧頭側(cè)閥門，用手電照明和手摸的方法判斷兩個進口處旋膜管外壁是否有塊狀雜物和糊狀雜物，可以判斷堵塞的程度。通過此方法檢測到旋膜管出存在顆粒狀物質(zhì)，旋膜縫隙被堵塞。堵塞物參照圖2左圖，右側(cè)為新鮮離子交換樹脂。

通過對上游水處理工藝進行檢查，發(fā)現(xiàn)除鹽水供水泵出口過濾器損壞，在過濾器處發(fā)現(xiàn)大量離子交換樹脂，故判斷旋膜縫隙堵塞物為高溫變質(zhì)的離子交換樹脂。

3.2.4對策方法

根據(jù)堵塞與否，關(guān)閉所有出口，留下除鹽水進口和除氧頭上蒸汽進口敞開，水箱二次蒸汽進口通入大量蒸汽對旋膜管細(xì)縫進行反沖掃，時間約30min。起初蒸汽量只進不出，再次驗證為旋膜縫隙堵塞，大約25min后，旋膜縫隙開口處出現(xiàn)巨響，旋膜管堵塞被蒸汽壓力頂開，流程暢通，對工藝恢復(fù)后，除氧器進水量恢復(fù)400t/h，工藝恢復(fù)正常。

對除鹽水泵出口過濾器進行更換，同時增加除鹽水界區(qū)過濾器，保障除鹽水不存在樹脂等大顆粒固體。

4除氧器系統(tǒng)其它異常現(xiàn)象及解決辦法

4.1液泛氣帶水現(xiàn)象與處理

旋膜式除氧器運行時，會發(fā)現(xiàn)有排汽帶水現(xiàn)象，帶水嚴(yán)重時會出現(xiàn)除氧器振動劇烈，管線出現(xiàn)抖動等異?，F(xiàn)象，可采取下述方法處理：

(1)升高進水溫度；

(2)降低壓力自動調(diào)節(jié)給定值；

(3)手動降壓運行；

(4)逐漸關(guān)閉二次加熱蒸汽截止閥。

旋膜式除氧器停運時，應(yīng)將水箱內(nèi)的水排出，并進行清理。旋膜式除氧器長期停運時，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆栏胧?/p>

另外可以采用液泛氣回收工藝將液泛氣進行回收利用，可實現(xiàn)100%液泛氣熱能回收，既節(jié)省了能源，又消除了除氧器液泛氣的噪音污染，改善廠區(qū)環(huán)境。

4.2除氧器振動現(xiàn)象與處理

除氧器開工投產(chǎn)時，水箱內(nèi)多為冷水，若設(shè)置在底部的再沸騰管進汽閥開度過小，加熱蒸汽進入水箱后遇冷水在水面下迅速凝結(jié)，形成一定范圍的低壓力區(qū)，周圍水體迅速朝低壓區(qū)涌入，振蕩，引起振動，此時應(yīng)調(diào)整進汽閥開度至較大位置，加大加熱蒸汽流量，避免因凝結(jié)形成局部低壓區(qū)引發(fā)水箱水體振蕩。[2]啟動過程中，若對除氧器汽水流量的控制不匹配，出現(xiàn)進水量大，進汽量小或者進汽量大、進汽量小的情況均會引起振動。在水量較大，進汽量不足時，除氧頭內(nèi)混合換熱的水膜裙室內(nèi)，也會出現(xiàn)加熱蒸汽迅速凝結(jié)，壓力降低造成的壓力波動，引起振動。若進汽量較大，水量不足，則大量溫度較高的蒸汽會對除氧器結(jié)構(gòu)形成熱沖擊，引起振動。因此，在啟動過程中，應(yīng)控制好進水、進汽流量，緩慢，平穩(wěn)地加大除氧器負(fù)荷，避免水汽失衡，直至穩(wěn)定運行狀態(tài)。此外，啟動前除氧器或管道暖管不充分也是引起振動的常見原因。

通汽管道流通能力不足會引起蒸汽流動受阻，產(chǎn)生塔頭壓力低，水箱壓力高的不平衡現(xiàn)象，降低除氧品質(zhì)，則成為運行時引起除氧器振動的另一個原因。

主要解決辦法則通過控制進入除氧器的汽水平衡，即盡量使進入除氧器的汽、水溫度、壓力、流量按除氧器設(shè)計平衡工況相匹配，以防止不平衡現(xiàn)象的發(fā)生。

5結(jié)論

本文主要對大氣式旋膜除氧器“膜”堵塞問題進行分析與處理，通過二次蒸汽反吹技術(shù)，對旋膜縫隙堵塞物進行壓力疏通，通過疏通后，除氧器運行參數(shù)恢復(fù)正常，除氧器運行順暢。為避免了旋膜除氧器的“膜”堵塞，對上游陰陽離子交換水處理工藝增加界區(qū)過濾器，防止顆粒樹脂隨除鹽水進水除氧器系統(tǒng)，造成堵塞。

參考文獻

[1] 李學(xué)濤,劉峻. 大氣噴霧料式除氧器改旋膜式除氧器技術(shù)應(yīng)用[J]. 山東電力高等專科學(xué)校學(xué)報,2003,1(6):74-75.

[2] 陳軍田. 熱力除氧器的技術(shù)改造[J].中國設(shè)備工程,2008,(4):24-25.

The Analysis and Countermeasure on “Membrane” Blocking Problem of Atmospheric Type Spin Membrane Deaerator

GongMingming

(SinopecZhongyuanPetroleumEngineeringDesignCo.,Ltd.Puyang457001,Henan,China)

Key words:spin membrane deaerator; ion exchange resin; “Membrane” blocking problem; secondary steam

Abstract:In view of the desalted water shortage、amount of oxygen steam small、Low load and large vibrations of Atmospheric type Spin Membrane Deaerator at The power station of Puguang purification plant Zhongyuan Oilfield, we carried on tests and analysis, and then put forward the corresponding improvement measures. Through many experiments, on-site investigation,why the load of Deaerator is low, we find that it is because of blocking in Spin Membrane tube(“Membrane”). We Dredge the blockage through secondary steam blowing technology，and improved on the Up-stream Technology of Desalting-Water System. To solve the problem of blockage of deaerator with Secondary steam blowing technology and to avoid the second blockage with add desalted water a filter.

針對中原油田普光凈化廠動力站大氣式旋膜除氧器在運行中除鹽水上水不足、除氧蒸汽進氣量小、除氧器負(fù)荷降低、振動大的問題，進行分析、試驗，然后提出相應(yīng)的改進措施。通過多次試驗、現(xiàn)場排查，發(fā)現(xiàn)除氧器負(fù)荷低的根本原是因為除氧器旋膜管縫隙(“膜”)堵塞。通過二次蒸汽反吹技術(shù)，對堵塞進行疏通，并對上游除鹽水工藝進行改進。二次蒸汽反吹工藝解決了除氧器堵塞問題，上游增設(shè)除鹽水過濾器避免了旋膜除氧器“膜”再次堵塞。