CN110726133A - 一种降低ccpp余热锅炉给水溶解氧的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低CCPP余热锅炉给水溶解氧的方法及装置，在现有压力式除氧器的基础上引入换热器和第一除氧器，通过换热器对第一温度的锅炉回水加热至第二温度，通过第一除氧器对第二温度的锅炉回水进行预除氧，第一除氧器利用低压蒸汽对锅炉回水进行加热、预除氧，从而将锅炉回水的溶解氧降低至满足原有压力式除氧器的入口溶解氧的工艺要求。通过将经第一除氧器加热、预除氧的除氧水作为换热器的热媒，该除氧水经换热器与第一温度的锅炉回水进行换热，第一温度的锅炉回水被加热，极大降低第一除氧器的低压蒸汽消耗量；同时降低压力式除氧器的入口温度，不会对余热锅炉系统热平衡及汽轮机系统效率造成影响，避免打破全系统热负荷的平衡。

Description

一种降低CCPP余热锅炉给水溶解氧的方法及装置

技术领域

本申请属于钢铁企业余热发电技术领域，具体涉及一种降低CCPP余热锅炉给水溶解氧的方法及装置，适用于钢铁联合企业CCPP余热锅炉。

背景技术

燃气蒸汽联合循环发电(CCPP)余热锅炉利用燃机排出高温烟气产生蒸汽，进入汽轮发电机进行发电，是钢铁企业高效率利用余热余能的手段之一。为实现能源梯级利用，汽轮机中间级通常设有抽汽，供给厂区换热站等用户；汽轮机排汽则供给海水淡化工艺。根据《电力锅炉水质标准》(GB12145-1999)，高压锅炉给水溶解氧要求低于7μg/l。所配压力式除氧器(含除氧水箱)，兼顾除氧与低压汽包功能，对进入除氧器的给水溶解氧也有限定要求。

凝结回水系统冗长、复杂，阀门、法兰连接件多，水泵与阀门不严极易造成负压系统破坏、泄漏空气，造成二次氧污染。同时，凝补水箱以及化学制水设备不能完全密闭，造成凝结回水与空气接触，也会造成余热锅炉给水溶解氧超标。此外，采暖季节，余热锅炉供给厂区蒸汽采暖，产生凝结水很难全部回收，因此余热锅炉需要补充大量新水，进一步提高了余热锅炉给水溶解氧，混合液溶解氧高达300μg/L以上(补水率2％)，并随着精除盐水补充量增加而增大。

给水溶解氧偏高，超出压力式除氧器处理能力，缩短余热锅炉原有压力除氧器使用寿命，影响锅炉受热面传热效率，加速锅炉省煤器、过热器等汽水管道设备的氧腐蚀，甚至会造成锅炉爆管事故，严重威胁机组的安全运行。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种降低CCPP余热锅炉给水溶解氧的方法及装置，解决了因蒸汽凝结回水系统不严、新水补充量大而造成的给水溶解氧超标问题，避免锅炉汽水系统氧腐蚀，降低了锅炉爆管事故的风险，有效保证锅炉系统可靠运行。

实现本发明目的所采用的技术方案为，一种降低CCPP余热锅炉给水溶解氧的方法，包括如下步骤：

将第一温度的锅炉回水经换热器加热至第二温度；

将第二温度的所述锅炉回水经第一除氧器进行预除氧，得到因预除氧而加热至第三温度的除氧水；

将第三温度的所述除氧水作为所述换热器的热媒，第三温度的所述除氧水经所述换热器与第一温度的所述锅炉回水进行换热，得到第四温度的除氧水；

将第四温度的所述除氧水经第二除氧器进行除氧，将经第二除氧器进行除氧后的所述除氧水输送至所述CCPP余热锅炉。

进一步地，所述第一温度的锅炉回水为第五温度的蒸汽凝结水和第六温度的补水的混合液。

进一步地，所述第四温度与所述第五温度的温差不大于5℃。

进一步地，所述第五温度为60℃～70℃，所述第六温度为常温。

进一步地，所述第一除氧器为大气旋膜式除氧器或压力式除氧器；所述第二除氧器为压力式除氧器。

进一步地，所述换热器为板式换热器。

基于同样的发明构思，本发明还提供了一种降低CCPP余热锅炉给水溶解氧的装置，包括换热器、第一除氧器和第二除氧器，其中：

所述换热器的冷却水出口与所述第一除氧器的进水口连通，所述第一除氧器的出水口与所述换热器的热媒入口连通，所述换热器的热媒出口与所述第二除氧器的进水口连通，所述第二除氧器的出水口与所述CCPP余热锅炉连通。

优选的，所述第二除氧器为压力式除氧器。

优选的，所述第一除氧器为大气旋膜式除氧器或压力式除氧器。

优选的，所述换热器为板式换热器。

由上述技术方案可知，本发明在现有压力式除氧器(第二除氧器)的基础上引入换热器和第一除氧器，通过换热器对第一温度的锅炉回水加热至第二温度，通过第一除氧器对第二温度的锅炉回水进行预除氧，第一除氧器利用低压蒸汽对锅炉回水进行加热，在水温104℃、压力0.02MPa的条件下进行预除氧，从而将锅炉回水的溶解氧降低至满足原有压力式除氧器的入口溶解氧的工艺要求，避免余热锅炉给水系统爆管危险隐患。

预除氧过程也是第二温度的锅炉回水被加热的过程，第一除氧器的出口除氧水的温度为104℃(第三温度)，由于第三温度显著高于余热锅炉给水温度，若直接进入余热锅炉，会对余热锅炉引入较多外部能量，对余热锅炉系统热平衡及汽轮机系统效率造成影响，打破全系统热负荷的平衡。

本申请通过将经第一除氧器加热、预除氧的第三温度的除氧水作为换热器的热媒，第三温度的除氧水经换热器与第一温度的锅炉回水进行换热，第一温度的锅炉回水被加热，极大降低第一除氧器的低压蒸汽消耗量；通过换热同时降低压力式除氧器(第二除氧器)的入口温度，不会对余热锅炉系统热平衡及汽轮机系统效率造成影响，避免打破全系统热负荷的平衡。

附图说明

图1为本发明实施例1中降低CCPP余热锅炉给水溶解氧的方法的原理图；

图2为本发明实施例2中降低CCPP余热锅炉给水溶解氧的装置的结构框图；

附图标记说明：1-第一除氧器；2-换热器；3-第二除氧器；4-CCPP余热锅炉。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。

实施例1：

本实施例中，一种降低CCPP余热锅炉给水溶解氧的方法，应用于配置压力式除氧器的CCPP余热锅炉，压力式除氧器入口溶解氧的工艺要求为50μg/L以下，所使用的锅炉回水包括汽轮发电机排汽或抽气，经过海水淡化、换热站等用户换热后得到的68℃(第五温度为60℃～70℃)蒸汽冷凝水，以及20℃(第六温度为常温，约为15℃～25℃)精除盐水作为锅炉补水。

参见图1，该降低CCPP余热锅炉给水溶解氧的方法包括如下步骤：

将第一温度(约为20℃～68℃)的锅炉回水经换热器加热至第二温度(约为99℃)。

将第二温度的锅炉回水经第一除氧器进行预除氧，得到因预除氧而加热至第三温度(约为104℃)的除氧水。第一除氧器可选用大气旋膜式除氧器或压力式除氧器，考虑到压力式除氧器成本高，且对给水溶解氧有要求，因此本实施例中，第一除氧器选用大气旋膜式除氧器(含除氧器水箱)。

将第三温度的除氧水作为换热器的热媒，第三温度的除氧水经换热器与第一温度的锅炉回水进行换热，得到第四温度的除氧水。本实施例中，换热器采用板式换热器，板式换热器换热效率可达95％以上，兼顾体积小，方便清理与维护。

本实施例中，锅炉回水包括大量68℃蒸汽冷凝水以及少量20℃精除盐水，因而锅炉回水对余热锅炉系统热平衡的影响以蒸汽冷凝水为主，为了减小对余热锅炉系统热平衡及汽轮机系统效率的影响，第四温度T4与第五温度T5的温差不大于5℃，即|T4-T5|≤5℃，本实施例中第四温度约为72℃。

将第四温度的除氧水经第二除氧器(压力式除氧器)进行除氧，将经第二除氧器进行除氧后的除氧水输送至CCPP余热锅炉。

实施例2：

基于同样的发明构思，本发明提供一种降低CCPP余热锅炉给水溶解氧的装置，参见图2，该装置包括换热器2、第一除氧器1和第二除氧器3，其中：换热器2的冷却水出口与第一除氧器1的进水口连通，第一除氧器1的出水口与换热器2的热媒入口连通，换热器2的热媒出口与第二除氧器3的进水口连通，第二除氧器3的出水口与CCPP余热锅炉连通。

该第一除氧器1可选用大气旋膜式除氧器或压力式除氧器，考虑到压力式除氧器成本高，且对给水溶解氧有要求，因此本实施例中，第一除氧器1选用大气旋膜式除氧器(含除氧器水箱)，其水流量处理能力为CCPP余热锅炉考核工况蒸发量，对蒸汽冷凝水与补水进行预除氧，并且其除氧器水箱的容积满足CCPP余热锅炉与汽轮发电机启机时用水量。预除氧后的出水温度为104℃，出水溶解氧低于锅炉原有压力式除氧器(第二除氧器3)入口要求值。

本实施例中，换热器2采用板式换热器，板式换热器换热效率可达95％以上，兼顾体积小，方便清理与维护。

通过板式换热器2回收第一除氧器1的除氧器水箱供出的104℃除氧水的热量，传递给锅炉回水，即68℃的蒸汽凝结回水与常温的锅炉补水。锅炉回水水温提高至约99℃后再进入第一除氧器1。而放热后的除氧水温度降低至约72℃，后由低压给水泵送至余热锅炉4原有压力式除氧器3。同时，除氧水也满足了原有压力式除氧器3的入口溶解氧的工艺要求。

应用实例：

某钢厂原始设计为：将20℃精除盐水作为锅炉补水，与68℃冷凝水混合后，由压力式除氧器除氧后直接进行锅炉给水，混合液溶解氧高达300μg/L以上(补水率2％)，并随着精除盐水补充量增加而增大。现采用本申请上述实施例的工艺方法和装置，具体步骤及参数如下：

(1)汽轮发电机排汽或抽气，经过海水淡化、换热站等用户换热后，变为68℃的蒸汽冷凝水。

(2)20℃精除盐水作为锅炉补水，与68℃蒸汽冷凝水混合，20℃精除盐水的使用量应满足余热锅炉蒸发量用水要求。

(3)余热锅炉回水进入大气旋膜式除氧器，进行预除氧。大气旋膜式除氧器对给水溶解氧没有苛刻要求，出水溶解氧控制在50μg/L以下，满足余热锅炉原有压力式除氧器入口溶解氧的工艺要求。

(4)除氧后的锅炉给水温度为104℃，通过大气旋膜式除氧器的水箱进入板式换热器。板式换热器将104℃除氧水热量几乎等量传递到进入大气旋膜式除氧器的锅炉回水，即蒸汽凝结回水与锅炉补水。锅炉回水水温提高至约99℃后再进入大气旋膜式除氧器，而放热后的除氧水温度降低至约72℃，与68℃冷凝水热量几乎相近。

(5)降温除氧后的锅炉回水，由低压给水泵送至余热锅炉原有压力式除氧器，进行余热锅炉系统的蒸发循环。

经测定，270t/h大气旋膜除氧器，出水溶解氧控制为50μg/L时，低压蒸汽用量为4.3t/h。如果除氧水不经过板式换热器进行降温(余热锅炉回水经大气旋膜除氧器预除氧后直接引入余热锅炉原有压力式除氧器)，蒸汽消耗量为18.7t/h。

通过上述实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：

1)本发明提供的降低CCPP余热锅炉给水溶解氧的装置，通过新增一台大气旋膜式除氧器，对余热锅炉回水，即蒸汽凝结水与补水进行预除氧处理，解决了余热锅炉给水溶解氧过高，超出原有压力除氧器入口溶解氧标准问题，避免余热锅炉给水系统爆管危险隐患。

2)本发明提供的降低CCPP余热锅炉给水溶解氧的装置，对比仅增加预除氧器的解决方式，将大气旋膜式除氧器(含除氧水箱)与板式换热器组合使用，合理利用有害于余热锅炉系统热平衡的高温除氧水的热量，对进入大气旋膜式除氧器前的锅炉回水进行加热，减少出样过程中加热锅炉回水的低压蒸汽消耗量，使得整个除氧装置热量消耗最低，所需热量仅需将蒸汽凝结水由68℃提高至72℃，将补水由环境温度提高至约72℃。低压蒸汽消耗量仅为仅增加预除氧器解决方式的23％，且相比于直接进入余热锅炉原有除氧器，本申请低压蒸汽消耗量仅相当于锅炉考核工况蒸发量的1.5％。

3)本发明提供的降低CCPP余热锅炉给水溶解氧的方法，对比104℃除氧水直接进入余热锅炉，该发明的预除氧水温度仅为72℃，外部能量引入少，对余热锅炉系统热平衡及汽轮机系统效率不会造成影响，锅炉排烟温度也不会升高，全系统热负荷仍保持平衡。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种降低CCPP余热锅炉给水溶解氧的方法，其特征在于，包括如下步骤：

将第一温度的锅炉回水经换热器加热至第二温度；

将第二温度的所述锅炉回水经第一除氧器进行预除氧，得到因预除氧而加热至第三温度的除氧水；

将第三温度的所述除氧水作为所述换热器的热媒，第三温度的所述除氧水经所述换热器与第一温度的所述锅炉回水进行换热，得到第四温度的除氧水；

将第四温度的所述除氧水经第二除氧器进行除氧，将经第二除氧器进行除氧后的所述除氧水输送至所述CCPP余热锅炉。

2.如权利要求1所述的降低CCPP余热锅炉给水溶解氧的方法，其特征在于：所述第一温度的锅炉回水为第五温度的蒸汽凝结水和第六温度的补水的混合液。

3.如权利要求2所述的降低CCPP余热锅炉给水溶解氧的方法，其特征在于：所述第四温度与所述第五温度的温差不大于5℃。

4.如权利要求3所述的降低CCPP余热锅炉给水溶解氧的方法，其特征在于：所述第五温度为60℃～70℃，所述第六温度为常温。

5.如权利要求1至4中任一项所述的降低CCPP余热锅炉给水溶解氧的方法，其特征在于：所述第一除氧器为大气旋膜式除氧器或压力式除氧器；所述第二除氧器为压力式除氧器。

6.如权利要求5所述的降低CCPP余热锅炉给水溶解氧的方法，其特征在于：所述换热器为板式换热器。

7.一种降低CCPP余热锅炉给水溶解氧的装置，其特征在于，包括换热器、第一除氧器和第二除氧器，其中：

所述换热器的冷却水出口与所述第一除氧器的进水口连通，所述第一除氧器的出水口与所述换热器的热媒入口连通，所述换热器的热媒出口与所述第二除氧器的进水口连通，所述第二除氧器的出水口与所述CCPP余热锅炉连通。

8.如权利要求7所述的降低CCPP余热锅炉给水溶解氧的装置，其特征在于：所述第二除氧器为压力式除氧器。

9.如权利要求8所述的降低CCPP余热锅炉给水溶解氧的装置，其特征在于：所述第一除氧器为大气旋膜式除氧器或压力式除氧器。

10.如权利要求7至9中任一项所述的降低CCPP余热锅炉给水溶解氧的装置，其特征在于：所述换热器为板式换热器。

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