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摘 要：本文介绍了乏汽回收装置的工作原理、高压除氧器乏汽回收的工艺流程、工程实例及经济效益分析，并指出乏汽回收技术在高压除氧器上应用的重要现实意义。
关键词：除氧器；乏汽；回收改造；乏汽吸收装置
1、前言
在石油化工、有色金属冶炼、造纸、纺织印染和电力生产的过程中，使用的工业锅炉除氧器一般采用热力方式除氧，运行中高压除氧器排氧门所排出的乏汽含有大量的低品位热能，如进行回收而不是原始设计的对外排空，在节能、节水、环保方面都有重要意义，为企业和社会带来效益。
热力除氧的原理是将锅炉给水温度提高，以减小锅炉给水中的溶氧量，这种除氧方式具有简单、可靠和除氧效果好的优点。但在排除氧气的过程中夹带出大量蒸汽，放散的蒸汽量根据统计占除氧总消耗蒸汽的5%左右[1]。在一般的外排乏汽中，虽然乏汽的压力和温度很低，但是其热焓价值与高压状态下的蒸汽压力的热焓相差无几，1.0Mpa蒸汽的热焓值为665Kal/kg，0.01Mpa乏汽其热焓值为640Kal/kg，由此可见乏汽的热焓值很高[2]。进行乏汽回收，不但节约了新蒸汽、软化水资源，而且可以消除热污染、噪声污染和潮湿环境，达到清洁生产的目的。
2、乏汽回收装置的基本原理
乏汽回收是利用系统中具有一定剩余压力的蒸汽或水作动力，使流体产生射吸流动，同时进行水与乏汽的热与质直接混合，使低温流体被加热，混合温度可通过调节进水量大小来完成。混合水进入气液分离罐，分离罐输出凝结水，并分离出空气减压排出。
目前国内乏汽回收技术发展较快，在主体结构上均由抽吸乏汽动力头、气液分离罐、排气装置及排水装置构成[3]。
乏汽动力头：抽取式乏汽动力头的工作原理是基于两相流体场理论的最新成果。进入该交换器的蒸汽在喷管中进行绝热膨胀后，以很高的流速从喷嘴中喷射出来，在混合室与低压进水混合，此时产生了压力“激波”，压力剧烈增大。其结果是，乏汽热能迅速传给送人冷水，输出混合物的压力等同或超过进水的输入压力，可达到输出热水增压和瞬时加热的效果输出热水可无泵输送。
气液分离罐：即乏汽吸收装置，设计为小容积、大流量的液位调节对象。其难点是液位波动大，且不稳定，要求调节系统稳定可靠。分离罐内液位与压力稳定性直接影响到动力头的工作稳定性。分离出较高浓度氧气、二氧化碳等气体通过减压装置排空，当罐内压力低于设计值时，减压装置单向阀关闭，保证外界空气不进入罐中，而影响除氧。
排气装置：对于水质要求高的场合，如锅炉给水除氧器乏汽回收，回收水中有较高浓度氧气、二氧化碳等气体，必须排除后，才能回到除氧水系统中。同时，排气对分离罐内压力稳定起重要作用。混合后的热水，根据不同场合，恢复或提升热水压力后，再送回系统中。
排水装置：根据实际情况，设置回收热能用途采取不同的排水装置：
（1）回收到低除
（2）回收到疏水箱
（3）回收到除氧器
（4）用于生活热水等需要热水的系统
3、工程实例：某热电厂高除乏汽回收的技术改造
3.1改造前除氧器运行状况
某热电厂有8台440t/h热力除氧器，除氧温度：159℃，工作压力：0.58MPa，除氧器乏汽排放口径DN50，单台除氧器每小时补水量最大量为440t/h，经现场估算8单台除氧器乏汽排放量约为：10t/h，现场可提供的除盐水温度为常温：30℃，压力：0.8MPa。8台高压除氧器排氧门所排出的乏汽对外排空，造成大量热损失，产生噪声并对环境产生严重的热污染[4]。且因为现在运行的高压除氧器排大气门都处在大节流状态，使除氧器内的混合气体不能全部及时地排出，导致排气受阻，从而影响除氧器的除氧效果。
该厂中继泵功率过大，达130kW，不仅浪费电能且不利于高除水位控制，从而影响高压除氧器除氧效果。
3.2该套乏汽回收装置的工作原理
该厂引进XR-XS600型乏汽回收装置对高除乏汽进行回收，其装置主要由吸收动力头、安全阀、低压除氧器水箱（储水箱）、中继水泵及控制系统等组成。该装置可回收压力为0.5Mpa左右的低压乏汽，输出热水的温度在70-90℃左右[5]。
该工艺改造的工作原理：
利用除盐水的动力压头，通过内置的喷射装置，采用吸射进汽的方法，将乏汽回收至吸收动力罐内。高压除氧器排放的低压乏汽进入吸收乏汽动力头与化学除盐水经特殊流程设计快速充分混合换热，乏汽被凝结成水通过吸收动力罐进入低压除氧器水箱，氧气及其他不凝结气体通过内置气液分离装置分离后排出。低压除氧器水箱内的冷凝水，再由中继水泵送入高压除氧器作为高压除氧器的补水，从而达到回收高压除氧器排氧门排出的乏汽，形成闭合回收。流程图如图1：
图1：工作原理流程图
3.3、改造情况简介及基本工作流程
用8台XR-XS600型乏汽吸收装置来分别吸收8台高压除氧器产生的乏汽。首先将8台乏汽吸收装置分成两组，分别安装在#1、2低压除氧器的除氧头平台上，从化学除盐水管上引来30℃左右的除盐水（单台流量在11 t/h左右，压力0.8 Mpa）作为乏汽吸收装置的冷却水，再将#1、2、3、4高压除氧器和#5、6、7、8高压除氧器产生的乏汽引到8个乏汽吸收装置。流程图如图2：
图2：#1-#4高除乏汽回收流程图
除盐水和高除乏汽分别进入乏汽吸收装置的动力头，通过射流装置和汽水混合装置将低温水和乏汽进行汽水混合换热，吸收高压除氧器产生的乏汽，形成85℃左右的热水。经汽液分离后，氧气和不凝结气体排至厂房外，除氧后的凝结水进入低压除氧器水箱，经中继水泵打入高压除氧器作为高除的补水，同时通过水泵出口門开度的调整实现对高除补水量的有效调节。 相比改造前高压除氧器排大气门处于大节流状态，使除氧器内的混合气体不能全部及时地排出，导致排气受阻，影响除氧器的除氧效果。加装回收装置后，排大气门可全开，排气不会受阻，并能及时排至回收装置，蒸汽变为凝结水，不凝性气体则由专门的排气系统排向大气，有利于除氧。其次，由于安装了余热余汽回收装置，进入装置的除盐水经低压除氧器，再由中继水泵打入高压除氧器，水温已得到提高，有利于高压除氧器除氧，达到降低溶解氧含量的目的。
同时对原一、二期低压除氧器的中继水泵进行了更换，更换为4台90kW高效节能水泵，实现了节电的目的。工艺流程如图3：
图 3：单个高除乏汽回收流程图
该工艺改造的优点：
（1）工艺改造后，引进的乏汽回收装置使得高压除氧气的排气全部回收，减少了工质和热量的损失，提高循环热效率，达到了节能的目的，同时消除了排气的噪音污染，使厂区环境得到改善。
（2）该套工艺改造中，乏汽是闭式回收，水质没有发生二次污染，节约水处理的成本，降低生产成本。
（3）改造后的工艺流程中，提高了低压除氧器水箱的水温度，再由中继泵送上高除作为补水，提高高除除氧效果，节约了部分加热蒸汽，降低生产成本。
（4）操作简单，控制方便，通过DCS控制控制进入吸收乏汽吸收装置的低温水管路上的调节阀开度大小即可，安全可靠。
3.4、使用效果及经济性分析
该热电厂改造完成后8台高压除氧器的乏汽回收装置全部投入运行。经测算每小时总共可以回收乏汽约10吨，中继水泵每天节电约1920 kWh。
相关计算结果如下：
1、回收乏汽节能：由公式Q=GH（hH-hp2）算得，
式中：Q为乏汽回收的热量，
GH为高除乏汽流量，
hH为高除乏汽焓，
查表得hH=2755.69 kJ/kg，hp2为乏汽排入大气的焓为零，代入公式得：
Q=GH（hH-hp2）
=10×1000×（2755.69-0）=27556900 kJ/h
换算成标准煤为：27556900/（29307.6×1000）=0.94 t/h。
全年可以节约标准煤：0.94×24×365=8234.4 t
2、乏汽回收节水：每小时节约除盐水10t，总节除盐水量T=10×24×365=87600t。
3、中继水泵改造节电：原水泵功率130 kW，新水泵功率90 kW，通常两台水泵运行。全年可以节电：（130-90）×24×365×2=700800 kWh。
综上，在该厂8台高压除氧器乏汽回收装置全部投运的情况下，每年高除乏汽回收可以节煤约8234.4吨标准煤，节水约87600吨，节电约70万度，经济效益显著。
4、结论
本文从高压除氧器乏汽具有大量低品位热能出发，将乏汽回收技术应用在高压除氧器的排气上，不仅提高了能源的利用率，减少了能耗，且运行稳定，为安全生产提供了可靠的保障，达到了节能、减排、降耗的目的，对环境有一定的保护作用，具有显著的经济效益和社会效益，值得广泛推广。
参考文献
[1] 中国石油大学出版社，《汽轮机运行值班员》，2007.3
[2] 殷贤炎.乏汽回收的经济性评价.节能，2007，303（10）
[3] 周江红，郜生法，刘德阳.乏汽回收技术及其在除氧器上的应用.环保与综合利用.2011.8（4）
[4] 齐鲁石化热电厂，《汽轮机运行规程》，2009.9
[5] 北京希尔瑞节能环保技术有限公司，《XR-XS600型乏汽吸收裝置说明手册》
关键词：除氧器；乏汽；回收改造；乏汽吸收装置
1、前言
在石油化工、有色金属冶炼、造纸、纺织印染和电力生产的过程中，使用的工业锅炉除氧器一般采用热力方式除氧，运行中高压除氧器排氧门所排出的乏汽含有大量的低品位热能，如进行回收而不是原始设计的对外排空，在节能、节水、环保方面都有重要意义，为企业和社会带来效益。
热力除氧的原理是将锅炉给水温度提高，以减小锅炉给水中的溶氧量，这种除氧方式具有简单、可靠和除氧效果好的优点。但在排除氧气的过程中夹带出大量蒸汽，放散的蒸汽量根据统计占除氧总消耗蒸汽的5%左右[1]。在一般的外排乏汽中，虽然乏汽的压力和温度很低，但是其热焓价值与高压状态下的蒸汽压力的热焓相差无几，1.0Mpa蒸汽的热焓值为665Kal/kg，0.01Mpa乏汽其热焓值为640Kal/kg，由此可见乏汽的热焓值很高[2]。进行乏汽回收，不但节约了新蒸汽、软化水资源，而且可以消除热污染、噪声污染和潮湿环境，达到清洁生产的目的。
2、乏汽回收装置的基本原理
乏汽回收是利用系统中具有一定剩余压力的蒸汽或水作动力，使流体产生射吸流动，同时进行水与乏汽的热与质直接混合，使低温流体被加热，混合温度可通过调节进水量大小来完成。混合水进入气液分离罐，分离罐输出凝结水，并分离出空气减压排出。
目前国内乏汽回收技术发展较快，在主体结构上均由抽吸乏汽动力头、气液分离罐、排气装置及排水装置构成[3]。
乏汽动力头：抽取式乏汽动力头的工作原理是基于两相流体场理论的最新成果。进入该交换器的蒸汽在喷管中进行绝热膨胀后，以很高的流速从喷嘴中喷射出来，在混合室与低压进水混合，此时产生了压力“激波”，压力剧烈增大。其结果是，乏汽热能迅速传给送人冷水，输出混合物的压力等同或超过进水的输入压力，可达到输出热水增压和瞬时加热的效果输出热水可无泵输送。
气液分离罐：即乏汽吸收装置，设计为小容积、大流量的液位调节对象。其难点是液位波动大，且不稳定，要求调节系统稳定可靠。分离罐内液位与压力稳定性直接影响到动力头的工作稳定性。分离出较高浓度氧气、二氧化碳等气体通过减压装置排空，当罐内压力低于设计值时，减压装置单向阀关闭，保证外界空气不进入罐中，而影响除氧。
排气装置：对于水质要求高的场合，如锅炉给水除氧器乏汽回收，回收水中有较高浓度氧气、二氧化碳等气体，必须排除后，才能回到除氧水系统中。同时，排气对分离罐内压力稳定起重要作用。混合后的热水，根据不同场合，恢复或提升热水压力后，再送回系统中。
排水装置：根据实际情况，设置回收热能用途采取不同的排水装置：
（1）回收到低除
（2）回收到疏水箱
（3）回收到除氧器
（4）用于生活热水等需要热水的系统
3、工程实例：某热电厂高除乏汽回收的技术改造
3.1改造前除氧器运行状况
某热电厂有8台440t/h热力除氧器，除氧温度：159℃，工作压力：0.58MPa，除氧器乏汽排放口径DN50，单台除氧器每小时补水量最大量为440t/h，经现场估算8单台除氧器乏汽排放量约为：10t/h，现场可提供的除盐水温度为常温：30℃，压力：0.8MPa。8台高压除氧器排氧门所排出的乏汽对外排空，造成大量热损失，产生噪声并对环境产生严重的热污染[4]。且因为现在运行的高压除氧器排大气门都处在大节流状态，使除氧器内的混合气体不能全部及时地排出，导致排气受阻，从而影响除氧器的除氧效果。
该厂中继泵功率过大，达130kW，不仅浪费电能且不利于高除水位控制，从而影响高压除氧器除氧效果。
3.2该套乏汽回收装置的工作原理
该厂引进XR-XS600型乏汽回收装置对高除乏汽进行回收，其装置主要由吸收动力头、安全阀、低压除氧器水箱（储水箱）、中继水泵及控制系统等组成。该装置可回收压力为0.5Mpa左右的低压乏汽，输出热水的温度在70-90℃左右[5]。
该工艺改造的工作原理：
利用除盐水的动力压头，通过内置的喷射装置，采用吸射进汽的方法，将乏汽回收至吸收动力罐内。高压除氧器排放的低压乏汽进入吸收乏汽动力头与化学除盐水经特殊流程设计快速充分混合换热，乏汽被凝结成水通过吸收动力罐进入低压除氧器水箱，氧气及其他不凝结气体通过内置气液分离装置分离后排出。低压除氧器水箱内的冷凝水，再由中继水泵送入高压除氧器作为高压除氧器的补水，从而达到回收高压除氧器排氧门排出的乏汽，形成闭合回收。流程图如图1：
图1：工作原理流程图
3.3、改造情况简介及基本工作流程
用8台XR-XS600型乏汽吸收装置来分别吸收8台高压除氧器产生的乏汽。首先将8台乏汽吸收装置分成两组，分别安装在#1、2低压除氧器的除氧头平台上，从化学除盐水管上引来30℃左右的除盐水（单台流量在11 t/h左右，压力0.8 Mpa）作为乏汽吸收装置的冷却水，再将#1、2、3、4高压除氧器和#5、6、7、8高压除氧器产生的乏汽引到8个乏汽吸收装置。流程图如图2：
图2：#1-#4高除乏汽回收流程图
除盐水和高除乏汽分别进入乏汽吸收装置的动力头，通过射流装置和汽水混合装置将低温水和乏汽进行汽水混合换热，吸收高压除氧器产生的乏汽，形成85℃左右的热水。经汽液分离后，氧气和不凝结气体排至厂房外，除氧后的凝结水进入低压除氧器水箱，经中继水泵打入高压除氧器作为高除的补水，同时通过水泵出口門开度的调整实现对高除补水量的有效调节。 相比改造前高压除氧器排大气门处于大节流状态，使除氧器内的混合气体不能全部及时地排出，导致排气受阻，影响除氧器的除氧效果。加装回收装置后，排大气门可全开，排气不会受阻，并能及时排至回收装置，蒸汽变为凝结水，不凝性气体则由专门的排气系统排向大气，有利于除氧。其次，由于安装了余热余汽回收装置，进入装置的除盐水经低压除氧器，再由中继水泵打入高压除氧器，水温已得到提高，有利于高压除氧器除氧，达到降低溶解氧含量的目的。
同时对原一、二期低压除氧器的中继水泵进行了更换，更换为4台90kW高效节能水泵，实现了节电的目的。工艺流程如图3：
图 3：单个高除乏汽回收流程图
该工艺改造的优点：
（1）工艺改造后，引进的乏汽回收装置使得高压除氧气的排气全部回收，减少了工质和热量的损失，提高循环热效率，达到了节能的目的，同时消除了排气的噪音污染，使厂区环境得到改善。
（2）该套工艺改造中，乏汽是闭式回收，水质没有发生二次污染，节约水处理的成本，降低生产成本。
（3）改造后的工艺流程中，提高了低压除氧器水箱的水温度，再由中继泵送上高除作为补水，提高高除除氧效果，节约了部分加热蒸汽，降低生产成本。
（4）操作简单，控制方便，通过DCS控制控制进入吸收乏汽吸收装置的低温水管路上的调节阀开度大小即可，安全可靠。
3.4、使用效果及经济性分析
该热电厂改造完成后8台高压除氧器的乏汽回收装置全部投入运行。经测算每小时总共可以回收乏汽约10吨，中继水泵每天节电约1920 kWh。
相关计算结果如下：
1、回收乏汽节能：由公式Q=GH（hH-hp2）算得，
式中：Q为乏汽回收的热量，
GH为高除乏汽流量，
hH为高除乏汽焓，
查表得hH=2755.69 kJ/kg，hp2为乏汽排入大气的焓为零，代入公式得：
Q=GH（hH-hp2）
=10×1000×（2755.69-0）=27556900 kJ/h
换算成标准煤为：27556900/（29307.6×1000）=0.94 t/h。
全年可以节约标准煤：0.94×24×365=8234.4 t
2、乏汽回收节水：每小时节约除盐水10t，总节除盐水量T=10×24×365=87600t。
3、中继水泵改造节电：原水泵功率130 kW，新水泵功率90 kW，通常两台水泵运行。全年可以节电：（130-90）×24×365×2=700800 kWh。
综上，在该厂8台高压除氧器乏汽回收装置全部投运的情况下，每年高除乏汽回收可以节煤约8234.4吨标准煤，节水约87600吨，节电约70万度，经济效益显著。
4、结论
本文从高压除氧器乏汽具有大量低品位热能出发，将乏汽回收技术应用在高压除氧器的排气上，不仅提高了能源的利用率，减少了能耗，且运行稳定，为安全生产提供了可靠的保障，达到了节能、减排、降耗的目的，对环境有一定的保护作用，具有显著的经济效益和社会效益，值得广泛推广。
参考文献
[1] 中国石油大学出版社，《汽轮机运行值班员》，2007.3
[2] 殷贤炎.乏汽回收的经济性评价.节能，2007，303（10）
[3] 周江红，郜生法，刘德阳.乏汽回收技术及其在除氧器上的应用.环保与综合利用.2011.8（4）
[4] 齐鲁石化热电厂，《汽轮机运行规程》，2009.9
[5] 北京希尔瑞节能环保技术有限公司，《XR-XS600型乏汽吸收裝置说明手册》