旋膜式除氧器熱力灰水系統(tǒng)問題分析與改造

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旋膜式除氧器熱力灰水系統(tǒng)問題分析與改造，甲醇廠煤氣化工藝采用德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)，灰水處理系統(tǒng)中的熱力旋膜式除氧器采用旋膜式熱力除氧。旋膜式除氧器發(fā)生帶水、超溫、補水困難等問題制約著安全生產(chǎn)，通過技術(shù)改造消除了旋膜式除氧器對系統(tǒng)的影響，遙遙了煤氣化系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、遙遙運行。
甲醇廠煤氣化工藝采用德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)。灰水處理系統(tǒng)中的熱力旋膜式除氧器采用熱力除氧。
1旋膜式除氧器結(jié)構(gòu)原理及主要設(shè)計參數(shù)
旋膜式除氧器采用單封頭立式結(jié)構(gòu)，通過馬鞍形短接坐落在水箱筒體上，按水流方向自上而下分為排氣區(qū)段、起膜器(由水室和汽室組成)、空間區(qū)和填料區(qū)段。旋膜式除氧器補水遙遙入到旋膜式除氧器起膜組的水室內(nèi)，經(jīng)旋膜管上的小孔射流，沿旋膜管內(nèi)壁形成水膜旋轉(zhuǎn)而下，因離心力的作用在管口處形成高速旋轉(zhuǎn)的水膜裙。加熱蒸汽由填料下部上升，經(jīng)汽液網(wǎng)、篦條通過水膜群和旋膜管中空部分和旋膜式除氧器的補水進行熱質(zhì)交換，加熱至旋膜式除氧器運行壓力相對應(yīng)的飽和蒸汽溫度，溢出溶解于水中的氧氣和其它氣體，經(jīng)封頭上部的汽水分離器、排汽管排入大氣。旋膜式除氧器補水在起膜器內(nèi)完成遙遙除氧，在填料層完成二次除氧，后經(jīng)水箱分水圈匯集在除氧水箱內(nèi)。除氧水箱采用雙封頭臥式結(jié)構(gòu)，由臥式筒體和兩個封頭焊制而成。除氧水箱內(nèi)設(shè)再沸騰輔助加熱管，加熱蒸汽通過沸騰管上的噴管和小孔沸騰鼓泡，將補水加熱升溫。
旋膜式除氧器主要設(shè)計參數(shù)
規(guī)格型號DCM380;額定出力380t/h;工作溫度108℃;工作介質(zhì)水、蒸汽；主要材質(zhì)20g;安全閥開啟壓力0.20MPa;工作壓力0.135MPa;設(shè)計壓力0.25MPa;水箱容積110m2;設(shè)計溫度200℃
2旋膜式除氧器的主要作用
(1)除去灰水中的氧氣及其他氣體，降低灰水氧含量，防止設(shè)備、管線發(fā)生氧腐蝕；
(2)利用閃蒸汽余熱加熱洗滌塔補給灰水溫度、提高廢熱綜合利用；
(3)通過旋膜式除氧器水箱的液位調(diào)整，平衡洗滌塔給水泵向洗滌塔的供水量與灰水系統(tǒng)水量的差額，遙遙洗滌塔給水泵的入口壓力和流量穩(wěn)定。
3旋膜式除氧器處理灰水中存在的問題
(1)旋膜式除氧器傳熱系數(shù)高，除氧遙遙好，在電力系統(tǒng)中主要是用于脫鹽水除氧，脫鹽水遙遙較好，不存在結(jié)垢現(xiàn)象，應(yīng)用廣泛。但在化工灰水系統(tǒng)運行中經(jīng)常出現(xiàn)填料環(huán)結(jié)垢，除氧和及汽水分離遙遙差，排氣閥帶水嚴(yán)重。特別是冬季運行，在排氣管出口大量結(jié)冰，導(dǎo)致墻皮凍壞，高空中經(jīng)常遙大塊的冰塊，嚴(yán)重影響人身、建筑物和設(shè)備的安全。
(2)補水管線和換熱管線內(nèi)壁結(jié)垢，旋膜式除氧器補水阻力大，換熱能力差，系統(tǒng)補水不足，制約氣化爐的工況和負荷調(diào)節(jié)。我公司先后聯(lián)系設(shè)備制造廠家兩次改造，遙遙不理想。經(jīng)對同行化工企業(yè)進行調(diào)研，灰水系統(tǒng)旋膜式除氧器均存在遙遙的問題。
4旋膜式除氧器現(xiàn)狀分析
(1)德士古氣化灰水成分較復(fù)雜，存在著高硬度、高堿度、高懸浮物等特遙遙，在旋膜式除氧器的管道和填料中形成堅硬的垢片，堵塞管線和氣流通道，旋膜式除氧器頂部的補水阻力大，不能順利進入旋膜式除氧器，造成旋膜式除氧器補水壓力升高，補水困難。
(2)對旋膜管和填料環(huán)上的垢片取樣分析，主要成分是鈣鎂離子，旋膜管和填料環(huán)結(jié)垢后，破壞了旋膜層和蒸汽流通均勻遙遙，換熱遙遙下降，旋膜式除氧器的加熱蒸汽壓力高。
(3)旋膜式除氧器內(nèi)部結(jié)垢，汽液偏流，流通截面積減小，灰水下降阻力大，加熱蒸汽流速高，大量補水被蒸汽帶入排汽管排入大氣。在冬季遇到冷空氣凝結(jié)，在建筑物頂部周圍大量結(jié)冰，給建筑物自身和周圍環(huán)境帶來重大安全隱患。
5改造方案和措施
(1)增加低壓灰水分流量。將進旋膜式除氧器筒體的8英寸灰水管線放大至10英寸，旋膜式除氧器本體法蘭接口N7由8英寸擴大到10英寸。把該管遙遙的8英寸閥門更換為10英寸齒輪傳動球閥。筒體內(nèi)增加分布管，部分封閉式循環(huán)的灰水直接進入旋膜式除氧器筒體加熱，提高旋膜式除氧器筒體補水量。
(2)旋膜式除氧器內(nèi)旋膜管射流孔較小，對水質(zhì)要求很高，灰水易結(jié)垢，堵塞給水通道。經(jīng)過多方論證，把旋膜式除氧器旋膜式補水改為內(nèi)噴淋式補水，增加內(nèi)噴淋均布板，減小旋膜式除氧器的進水壓力，提高了除氧和換熱遙遙。
(3)將旋膜式除氧器填料層厚度由原來的1500mm減至500mm,增加除氧塔的氣液分離空間。不銹鋼鮑爾環(huán)填料直徑由φ50mm改為①75mm,填料壓板按比例下移，在遙遙汽液兩相流均勻分布和充分接觸的條件下，盡可能減小旋膜式除氧器補水通過填料層時的遙下落阻力。
6旋膜式除氧器改造遙遙評價
(1)旋膜式除氧器改造后，灰水系統(tǒng)流量由原來310t/h提高到360t/h,解決了旋膜式除氧器產(chǎn)能不足的問題。在不增加設(shè)備的情況下，使旋膜式除氧器滿足了系統(tǒng)擴能后增加水量的要求。若根據(jù)系統(tǒng)需求，增加一臺旋膜式除氧器單價40萬元，設(shè)計費、管線、閥門等材料費和土建/安裝費用約20萬元，本次技改可直接節(jié)約費用60萬元。
(2)氣化爐長期因灰水流量不足無法提升負荷，旋膜式除氧器技改后消除了灰水流量影響系統(tǒng)負荷的瓶頸問題，單臺氣化爐效率提高了1%。
(3)旋膜式除氧器技改消除了因排氣閥帶水導(dǎo)致的房頂、墻體結(jié)冰，凍壞墻皮，高空墜冰塊等一系列安全隱患，消除了灰水處理框架頂部冰塊對周圍人身、建筑物和設(shè)備的安全隱患。
(4)旋膜式除氧器改造后灰水循環(huán)利用率大幅度提高，降低了噸甲醇耗水量，灰水溫度由95℃提高到105℃,提高了廢熱回收利用率。熱能充分吸收，旋膜式除氧器排氣壓力降低，減少了旋膜式除氧器排氣噪聲污染，為同行業(yè)化工企業(yè)單位提供了很好的借鑒。