旋膜式除氧器並聯運行節能分析與技術改造說明

旋膜式除氧器並聯運行節能分析與(yu) 技術改造說明

旋膜式除氧器並聯運行節能分析與(yu) 技術改造說明。為(wei) 了解決(jue) 旋膜式除氧器運行中補水量大，加熱蒸汽消耗量大，生產(chan) 成本高及並聯旋膜式除氧器在停運檢修時水箱內(nei) 存水排放浪費的問題，進行了技術改進工作，並提出了利用連通器的工作原理，在旋膜式除氧器停運前減少待修旋膜式除氧器水箱內(nei) 存水的方法，遙遙降低了旋膜式除氧器運行成本，避遙遙了係統停運時大量積水外排，減少了工質浪費，降低了汙水處理廠的處理壓力，同時也降低了生產(chan) 成本，達到節能減排、降本增效的目的。
1機組概況
某電廠機組容量為(wei) 3×440t/h+2×100MW，采用2×100MW空冷凝汽式汽輪發電機組，配套3×440t/h高溫高壓循環流化床鍋爐。#1、#2機組分別於(yu) 2007年9月和2008年1月建成投產(chan) ，其主要遙遙是向煤製油化工區輸送合格的除鹽水、電能和蒸汽，供其生產(chan) 需要。發電負荷隨化工區用電負荷的變化而變化，自發自用。
該電廠的主要遙遙是向化工區提供穩定的高壓蒸汽。產(chan) 汽鍋爐發生故障時供汽壓力會(hui) 產(chan) 生波動，影響化工區生產(chan) 。為(wei) 了提高供汽壓力的穩定遙遙，電廠所有係統均設置成母管製形式，其中給水除氧工藝流程如圖1所示。
旋膜式除氧器為(wei) YY490型無頭高壓旋膜式除氧器，其工作壓力為(wei) 0.588MPa，工作溫度為(wei) 158℃,水箱的遙遙容積為(wei) 100m3，3台旋膜式除氧器為(wei) 並聯運行。該係統在目前的遙遙單元製機組裏很難見到，但在各化工廠的自備熱電站和熱電聯產(chan) 及城市供熱機組中較為(wei) 普遍。
2旋膜式除氧器提出問題
機組自投產(chan) 以來，每年都要進行1次公用係統檢修工作，檢修期間所有係統全部停運，將係統內(nei) 存水全部排至汙水處理廠進行處理。以往的方法是停止給水泵運行，停止旋膜式除氧器汽側(ce) 及水側(ce) 運行，後將係統內(nei) 存水排至汙水處理廠。單就給水除氧係統而言，在這一過程中就要排放近300t存水，在造成資源浪費的同時，也在汙水處理這一環節增加了生產(chan) 成本，這與(yu) 遙遙家提倡的節能減排和公司提倡的降本增效背道而馳。
另外，在正常生產(chan) 過程中，該電廠擔負著向化工區輸送高溫蒸汽的遙遙，供汽量大約500t/h。在旋膜式除氧器內(nei) 將除鹽水從(cong) 20℃加熱至158℃需耗費大量蒸汽，既耗費大量能源也不利於(yu) 旋膜式除氧器的安全、經濟運行。
3旋膜式除氧器分析問題
針對上述問題，工藝技術人員詳細計算了並聯旋膜式除氧器正常運行及停運操作等環節的能源損耗，並提出了節能方案。該方案實施後，既減少了能源浪費，也降低了生產(chan) 成本，達到了降本增效的目的。
3.1旋膜式除氧器運行中的熱源消耗
由於(yu) 外供蒸汽量達500t/h左右，所以旋膜式除氧器在運行中的除鹽水補水量也是500t/h左右。旋膜式除氧器的加熱汽源的壓力為(wei) 0.600MPa，溫度為(wei) 276.32℃。除鹽水的年平均溫度為(wei) 20℃,那麽(me) 將500t20℃的除鹽水加熱成壓力為(wei) 0.588MPa、溫度為(wei) 158℃的除鹽水，由熱力學一定律及比熱容公式可知其每小時能耗為(wei) Q=cmΔt=4.2×103×500×103×(158－20)J=2.898×108kJ，式中c為(wei) 水的比熱容，c=4.2×103J/(kg·K);m為(wei) 工質質量，m=500×103kg;Δt為(wei) 溫度變化量。經查，0.588MPa對應的飽和蒸汽溫度為(wei) 158.08℃,因此在該過程中可不考慮汽化潛熱的計算。由焓熵圖查得壓力為(wei) 0.6MPa、溫度為(wei) 276.32℃蒸汽的比焓值為(wei) 3011.5288kJ/kg。由熱交換定律可知此過程中消耗的蒸汽量為(wei) 2.898×108÷3011.5288=9.623×104(kg)=96.23(t)。該壓力等遙遙蒸汽的自用價(jia) 格以60元/t計算，則係統滿負荷運行時，3台旋膜式除氧器每小時消耗的熱源成本為(wei) 60×96.23=5773.8(元)
3.2公用係統檢修時旋膜式除氧器存水排放的損耗3.2.1除鹽水的製備成本
旋膜式除氧器所用除鹽水是化學車間由生水製備而來，根據公司核算，除鹽水的製備成本為(wei) 9元/t，3台旋膜式除氧器內(nei) 300t除鹽水的製備成本為(wei) 2700元。
3.2.2除鹽水的供水成本
化學車間的除鹽水經除鹽水供水泵送至主廠房除鹽水緩衝(chong) 水箱，再由高壓除鹽水泵送至旋膜式除氧器，其中除鹽水供水泵的功率為(wei) 55kW，流量為(wei) 240t/h;高壓除鹽水泵的功率為(wei) 160kW，流量為(wei) 250t/h。以供300t除鹽水計算，由焦耳定律及電功率定義(yi) 可知W=Pt，式中W為(wei) 除鹽水供水泵消耗的總功;P為(wei) 除鹽水供水泵消耗的功率;t為(wei) 除鹽水供水泵消耗運行的時間，t=300÷240=1.25(h)。則除鹽水供水泵的能耗為(wei) W=Pt=55×1.25=68.75(kW·h)。自用電以0.3元/(kW·h)計算，則電費為(wei) 68.75×0.3=20.625(元)。高壓除鹽水泵的能耗為(wei) 160×(300÷250)=192(kW·h)。自用電以0.3元/(kW·h)計算，則電費為(wei) 192×0.3=57.6(元)。
3.2.3除鹽水在旋膜式除氧器內(nei) 的加熱成本
將300t20℃的除鹽水在旋膜式除氧器內(nei) 加熱成壓力為(wei) 0.588MPa、溫度為(wei) 158℃的除氧水，每小時能耗為(wei) Q=cmΔt=4.2×103×300×103×(158－20)J=1.7388×1011J=1.7388×108kJ。在該過程中也可不考慮汽化潛熱的計算，消耗的蒸汽量為(wei) 1.7388×108÷3011.5288=5.774×104(kg)=57.74(t)。該壓力等遙遙蒸汽的自用價(jia) 格以60元/t計算，則成本為(wei) 60×57.74=3464.4(元)。
3.2.4排汙泵的能耗
旋膜式除氧器的排水由排汙井的排汙泵排至汙水處理廠，排汙泵的功率為(wei) 30kW，流量為(wei) 50t/h，則排汙泵排除300t除鹽水的能耗為(wei) 30×(300÷50)=180(kW·h)。自用電以0.3元/(kW·h)計算，則電費為(wei) 180×0.3=54(元)。
3.2.5汙水處理成本
排汙泵將旋膜式除氧器及管道內(nei) 存水排至汙水處理廠後，經過處理後的水送至化學車間作為(wei) 新鮮水遙遙，達到循環利用的目的。汙水處理廠處理1t汙水的成本為(wei) 55元/t，處理300t汙水的成本為(wei) 55×300=16500(元)。即公用係統檢修過程中，給水除氧這一係統排放存水的總成本為(wei) 2700+20.625+57.6+3464.4+54+16500=22796.625(元)。
4旋膜式除氧器解決(jue) 問題
4.1提高旋膜式除氧器補水溫度的技術改造
為(wei) 節約生產(chan) 成本，可以提高旋膜式除氧器補水的溫度。工藝技術人員通過技術改進，將高壓除鹽水泵出口的除鹽水供水管道引至化工區某換熱器水側(ce) ，並設置旁路。技術改進後的給水除氧工藝流程如圖2所示。
如圖2所示，機組正常運行過程中，開啟供化工區換熱器水側(ce) 進水閥門t23、出水閥門t22，關(guan) 閉其旁路閥門t24，除鹽水溫度可由20℃提高至80℃,這樣可大大節約生產(chan) 成本。根據熱力學一定律及比熱容公式可知，技術改進後旋膜式除氧器運行中每小時的熱源消耗為(wei) Q=cmΔt=4.2×103×500×103×(158－80)J=1.638×1011J=1.638×108kJ。在該過程中也可不考慮汽化潛熱的計算。在此過程中消耗的高溫輔汽量為(wei) 1.638×108÷3011.5288=5.439×104(kg)=54.39(t)。與(yu) 技術改進前相比，每小時節約了41.84t蒸汽，節省了2510.4元生產(chan) 成本。
4.2並聯旋膜式除氧器停運操作的節能分析
4.2.1旋膜式除氧器並聯運行原理
幾個(ge) 底部互相連通的容器，注入同一種液體(ti) ，在液體(ti) 不流動時連通器內(nei) 各容器的液麵總是保持在同一水平麵上，這就是連通器的工作原理。該原理的實質是當連通器內(nei) 液體(ti) 不流動時，各容器內(nei) 液體(ti) 對連通器底部正中部位的壓強相等。並聯運行的旋膜式除氧器，其汽側(ce) 通過汽平衡母管連通，水側(ce) 通過低溫低壓給水母管連通，因此，圖1所示的3台除氧器屬連通器。並聯運行的旋膜式除氧器在正常運行中，各旋膜式除氧器汽側(ce) 壓力相同，主要是通過汽平衡母管來實現，各旋膜式除氧器液麵麵積相等，各旋膜式除氧器液位高度相同，即p1=p2=p3，h1=h2=h3。由連通器工作原理及流體(ti) 靜力學基本方程可知p1+ρgh1=p2+ρgh2=p3+ρgh3，式中p1為(wei) #1旋膜式除氧器汽側(ce) 壓強;p2為(wei) #2旋膜式除氧器汽側(ce) 壓強;p3為(wei) #3旋膜式除氧器汽側(ce) 壓強;h1為(wei) #1旋膜式除氧器液位高度;h2為(wei) #2旋膜式除氧器液位高度;h3為(wei) #3旋膜式除氧器液位高度;ρ為(wei) 水的密度;g為(wei) 重力加速度。所以正常運行中，各旋膜式除氧器之間不存在液體(ti) 流動現象。
反之，在旋膜式除氧器解列前，可以應用連通器的工作原理，改變待解列旋膜式除氧器內(nei) 的工作壓力，讓待解列旋膜式除氧器與(yu) 運行旋膜式除氧器之間發生液體(ti) 流動，降低待解列旋膜式除氧器的液位高度，達到減少旋膜式除氧器內(nei) 存水量的目的。
4.2.2操作方法
以停運#1旋膜式除氧器運行為(wei) 例，通過以下操作，降低#1旋膜式除氧器的液位高度h1。先，關(guan) 閉#1旋膜式除氧器至汽平衡母管電動門t4，使#1旋膜式除氧器汽側(ce) 與(yu) #2，#3旋膜式除氧器汽側(ce) 解除連通，然後緩慢增加#1旋膜式除氧器進汽電動閥t3開度，增加#1旋膜式除氧器的進汽量，使#1旋膜式除氧器汽側(ce) 壓力p1升高，即p1＞p2=p3;則(p1+ρgh1)＞(p2+ρgh2)=(p3+ρgh3)。
因各旋膜式除氧器水側(ce) 通過低溫低壓給水母管連通，所以#1旋膜式除氧器內(nei) 的液體(ti) 就會(hui) 向#2，#3旋膜式除氧器流動，或#1旋膜式除氧器的出水量大於(yu) #2，#3旋膜式除氧器的出水量。總之，#1旋膜式除氧器的液位高度h1開始下降，與(yu) 此同時，緩慢減小#1除氧器除鹽水進水電動閥t2開度，減小#1旋膜式除氧器的進水量直至進水量為(wei) 0。當#1旋膜式除氧器的液位高度降至低可見液位時，關(guan) 閉#1旋膜式除氧器至低溫低壓給水母管電動閥t5，解列#1旋膜式除氧器水t5(或t12，t19)，防止蒸汽進入低溫低壓給水母管，導致低溫低壓給水母管發生震動，或蒸汽進入給水側(ce) 後，迅速關(guan) 閉#1旋膜式除氧器進汽電動閥t3，開啟#1旋膜式除氧器泄壓閥t1，#1旋膜式除氧器泄壓冷卻。公用係統檢修時，可以用遙遙的方法解列#2旋膜式除氧器。當#3除氧器單遙遙運行時，保持低水位，遙遙其存水量夠鍋爐冷卻用水即可。這樣可以在給水除氧係統停運後，遙遙除氧器內(nei) 基本無存水。
這一操作過程，也可以用以下不同的方法，以實現待解列旋膜式除氧器汽側(ce) 壓力高於(yu) 運行旋膜式除氧器汽側(ce) 壓力的目的。增加待解列旋膜式除氧器加熱汽源的進汽量，使待解列旋膜式除氧器內(nei) 壓力升高;減少待解列旋膜式除氧器低溫水的進水量，使待解列旋膜式除氧器內(nei) 液體(ti) 溫度升高;增加運行旋膜式除氧器低溫水的進水量，使運行旋膜式除氧器內(nei) 液體(ti) 溫度降低;減少運行除氧器進汽量。
2015年公用係統檢修時，利用增加待解列旋膜式除氧器進汽量的方法停運3台並聯旋膜式除氧器，旋膜式除氧器停運後，旋膜式除氧器水箱內(nei) 基本無存水，收到了很好的遙遙。另外，該方法也可在旋膜式除氧器並聯運行中，某台旋膜式除氧器發生故障需要單台解列的操作中應用。
4.2.3注意事項
在這一操作過程中，要特別注意以下操作事項。
(1)操作過程要緩慢，防止因操作幅度過大，導致旋膜式除氧器發生振動。
(2)當待解列旋膜式除氧器達到低可見液位時，應迅速關(guan) 閉待解列旋膜式除氧器至低溫低壓給水母管電動閥泵，導致給水泵發生喘振事故。
實踐證明，在旋膜式除氧器解列之前，應用連通器的工作原理，通過精細化操作，可以實現旋膜式除氧器停運後，除氧水箱內(nei) 基本無存水。另外，通過技改大大降低了生產(chan) 成本，達到節能減排，降本增效的目的。

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