锅炉给水化学除氧运行小结

一、调试目的

二、产品介绍

三、氧腐蚀的危害

四、调试过程及数据

五、经济效益分析

六、结论

七、附录：2017年11月30日至12月13日调试数据及说明

一、调试目的

公司三台150吨/时循环流化床锅炉为中高压锅炉，正常运行时汽包给水溶解氧含量约80μg/L，高于火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量（GB/T12145-2008）标准值15μg/L，系统存在氧腐蚀，严重威胁锅炉设备，对锅炉系统长周期运行造成严重危害。同时为了降低锅炉给水溶解氧，必须提高除氧温度至150度以上，增加除氧蒸汽消耗量，进而在生产蒸汽负荷较高时造成锅炉供汽紧张。为了解决以上问题，公司与化学除氧药剂生产公司分别于2017年11月30日至12月13日、和2018年11月23日至11月27日先后两次合作进行了有关使用深度脱氧剂的药剂安全性、除氧可靠性及节能效果的试验。

二、深度脱氧剂产品介绍

脱氧剂由新型有机脱氧剂、缓蚀钝化剂、酸碱平衡剂等组成，能高效、快速去除给水中的溶解氧，使金属表面钝化，从而达到防止金属腐蚀的目的。本产品可辅助以热力除氧方式进一步降低给水中残余溶解氧含量，使之达到国家标准要求（GB/T12145-2008），同时可使设备系统在更安全、更经济地条件下运行。另外，除氧剂中有效成份能与系统中的铜、铁等金属氧化物反应，使金属钝化，起到缓蚀和钝化的作用，它能使金属表面形成一层致密的Fe3O4保护膜。在不影响锅炉系统的传热情况下，使锅炉系统得到严密的保护，是一种新型高效的锅炉给水脱氧剂、防腐缓蚀剂。适用于运行压力在3.8～9.8MPa之间的蒸汽锅炉、火力发电机组等。

三、氧腐蚀的危害

1、氧腐蚀是锅炉系统最常见、危害最严重的一种腐蚀形态，溶解氧随给水进入锅炉后，在锅炉工作温度及压力下，分别以化学腐蚀、电化学腐蚀、浓差腐蚀等形式对锅炉本体、给水管网等部位造成腐蚀甚至溃疡穿孔等，对金属强度损坏十分严重，是影响锅炉安全及使用寿命的重要因素。在锅炉水系统中，当金属与溶解氧接触时，由于金属表面的不均匀性和水的导电性，在金属表面会形成许多腐蚀微电池，微电池的阳极区和阴极区分别发生下列氧化反应：

在阳极区：Fe→Fe2++2e

在阴极区：1/2O2+H2O+2e→2OH-

上述反应所产生的腐蚀称为氧的去极化腐蚀，或简称氧腐蚀。

铁受到溶解氧腐蚀后产生Fe2+，它在水中进行的二次反应为：

Fe+1/2O2+H2O→Fe（OH）2

            4Fe（OH）2+ O2+2H2O→ 4Fe（OH）3

锅炉腐蚀主要来源于水中溶解氧的腐蚀。氧腐蚀的特点为点腐蚀，逐步形成腐蚀坑，严重时可造成穿孔，对锅炉的安全运行造成极大的危害。其主要腐蚀位置是省煤器、下降管等受热面部位。公司3台锅炉均为工作压力5.32MPa的中高压锅炉，设备内部一旦形成腐蚀，相对于低压锅炉，更容易造成设备损坏、管道爆管的情况，严重威胁现场操作人员的人身安全，对于锅炉的安全运行造成重大隐患。

2、锅炉氧腐蚀形成以后，锅水中Fe3+明显增加。随着锅炉的运行，会形成铁垢。铁垢会附着在受热面上，影响锅炉的传热，导致锅炉热效率降低，运行费用增加。铁垢附着设备表面以后，会形成垢下腐蚀，同氧腐蚀一样威胁锅炉的运行安全。

3、锅炉除氧效果的好与坏，直接影响锅炉设备的使用寿命，除氧效果不理想，造成氧腐蚀，随着锅炉的运行，故障率明显增加，维修工作量**提高，维护费用增加，停炉次数增多，严重影响生产效率。随之锅炉的使用寿命也会明显减少，很多锅炉因为氧腐蚀的问题，而导致年审未通过提前报废。

四、调试过程及相关质量记录

1、2018年11月23日14时至24日11时,药剂公司技术人员到现场协同公司生产部、车间技术人员对公司锅炉系统运行工况及数据进行统计记录，同时对给水溶解氧含量进行检测，记录系统加药前的运行数据。

2、11月24日12时至26日10时，此过程为投加药剂公司深度脱氧剂进行调试时段。

3、11月26日10时-27日16:40分，此过程为除氧器运行温度在104℃左右，汽包给水氧含量一直保持≤15μg/L时的数据记录。

以上为调试过程，具体质量记录见下表：

表1 公司深度除氧数据记录表

时间		除氧温度（℃）		氧含量（μg/L）		备注
		1#	2#	1#	2#
11.23	14:00	115.9	115.1	143.9	98.6
	15:00	118.0	116.8	127.1	91.3
	16:00	114.7	113.3	112.0	87.0
	17:00	118.0	116.0	122.0	86.0
	18:00	115.2	113.2	50.1	32.0
	19:00	116.3	115.9	123.0	76.0
	20:00	117.4	116.0	85.3	62.6
	21:00	115.2	113.6	64.5	47.8
	22:00	118.0	116.5	58.3	45.6
	23:00	117.2	115.8	64.3	40.7
	24:00	117.0	115.6	58.2	14.2
11.24	8:00	118.0	116.9	72.0	42.6
	9:00	117.4	116.2	52.3	28.5
	10:00	119.7	118.6	79.7	38.3
	11:00	116.0	115.0	72.1	43.7
以上阶段，为热力除氧运行温度控制在113～118℃之间时的相关数据，共计21个小时
11.24	12:00	116.0	114.5			11点40分开始投加脱氧剂，并在省煤器入口监测给水氧含量
	13:00	119.3	117.9	7.3
	14:00	115.0	113.0	3.5
	15:00	118.0	116.0	13.0
	15:30	117.7	116.5	0.5
	16:00	117.3	116.0	2.7
	17:00	118.8	117.6	0
11.25	8:00	117.5	116.3	15.0
	9:00	116.8	115.5	1.5
	10:00	116.5	115.5	3.0
	11:00	118.6	117.3	10.0
以上阶段，为热力除氧运行温度控制在113～118℃之间并投加脱氧剂时的相关数据，共计24个小时
11.25	12:00	114.1	112.8	24.0
	13:00	113.8	112.6	12.0
	14:00	112.0	110.6	3.5
	15:00	110.5	109.0	8.6
	16:00	111.7	110.5	5.0
	17:00	112.0	110.0	4.8
11.26	8:00	111.6	110.1	8.0
	9:00	115.0	113.6	2.9
以上阶段，将除氧器温度逐步向下调整并投加脱氧剂的相关数据,共计21个小时
11.26	10:00	104.0	103.0	11.5
	11:00	107.1	106.0	9.0
	12:00	103.2	101.8	10.3
	13:00	106.2	105.0	16.0
	14:00	103.0	102.0	12.0
	15:00	103.0	102.1	13.1
	16:00	103.6	101.7	12.7
	17:00	106.0	104.0	9.5
11.27	8:00	103.4	102.2	15.4
	9:00	104.0	103.0	13.9
	10:00	104.6	103.5	11.4
	11:00	103.6	102.2	11.7
	12:00	102.0	100.7	8.0
	13:00	103.4	101.7	9.7
	14:00	103.0	101.5	10.5
	15:00	103.2	101.7	12.3
	16:00	102.1	100.8	16.0
	17:00	103.2	102.2	4.6
以上阶段，将除氧器运行温度控制在101～104℃之间并投加脱氧剂时的相关数据，共计31个小时

数据说明：

11月23日14点至11月24日11点，为运行单一热力除氧的溶解氧含量，之后为深度脱氧剂辅助除氧后的溶解氧含量，从表中可以看出，在单一热力除氧的工况下，温度在118℃左右时，给水溶解氧含量基本维持在70～140μg/L，并时有波动。远远超出国标要求。

11月23日14点至11月25日11点（共45个小时），此阶段除氧器运行平均温度为117.6℃，热力除氧共消耗蒸汽1613.8吨，平均每小时消耗蒸汽35.9吨；

3、11月26日10点至11月27日17点（共31个小时），热力除氧器运行平均温度为103.8℃，并投加脱氧剂辅助除氧，在使用深度脱氧剂后，溶解氧含量明显下降，均为15μg/L以下，达到国标要求（根据12145-2008火力发电机组水质标准要求，给水溶解氧≤15μg/L）。热力除氧共消耗蒸汽822吨，平均每小时消耗蒸汽26.5吨；

    4、在调整完成后，公司相关人员与药剂公司人员共同对药剂投加量和除氧效果进行了检测，以确保数据的精确性。

    5、药剂使用量

从24日开始投入深度脱氧剂，药剂厂家人员协同公司生产部、车间相关人员对除氧效果、蒸汽量等数据进行统计。

27日10：30分至16:40分公司相关人员及药剂公司技术人员对加药量及各项质量记录进行时时跟踪，在控制锅炉省煤器入口给水溶解氧控制在15微克/升以下情况下对药剂量、蒸汽量进行统计，具体数据见下表：

表2   时时跟踪深度除氧药剂用量及锅炉负荷统计表

时间	位置	2#泵入口药箱液位 （厘米）	3#泵入口药箱液位 （厘米）	4#泵入口药箱液位 （厘米）	1#锅炉蒸汽量累计（吨）	2#锅炉蒸汽量累计（吨）	3#锅炉蒸汽量累计（吨）
10：30	初始液位	33.5	29.6	63.9	82445	75973	79513
16:40	最终液位	28.4	23.7	52.0	82946	76695	80267
累计量		5.1	5.9	11.9	501	722	754
总计		22.9			1977
吨汽耗药剂量		22.9cm÷9.5cm/桶×25kg/桶=60.2kg 60.2kg÷1977t=30.4g/t

注：药箱标准计药量： 9.5厘米=25公斤（此计量标准为现场实测，公司人员全程陪同）

五、经济效益分析

1、2018年11月23日至11月27日调试经济分析

使用深度脱氧剂前后，对除氧自耗蒸汽量进行了记录，统计如下：

1）11月23日14点～11月24日17点（共45个小时），此时热力除氧平均温度为117.6℃，未降温前锅炉自用蒸汽共消耗1613.8吨。

每小时自耗蒸汽量为：1613.8吨÷45小时＝35.9吨

2）11月26日10点～11月27日17点（共31个小时），此时热力除氧平均温度为103.8℃，在溶解氧合格前提下自耗蒸汽量共消耗822吨。

每小时自耗蒸汽量为：822吨÷31小时＝26.5吨

此阶段三台锅炉共生产蒸汽9861吨，每小时产汽量为：

                     9861吨÷31小时＝318吨

3）每天节约效益（蒸汽按100元/吨计算）：

节约自耗蒸汽成本：

   （35.9-26.5）吨/h×100元/吨×24h/天＝22560元/天

使用深度脱氧剂费用：

    30.4g/t水×318吨/h×24h/天×42元/Kg＝9744.5元/天

净节约成本：

    22560元/天－9744.5元/天＝12815.5元/天

以上累计数据均来自公司车间DCS上统计数据。

2、2017年11月30日至12月13日调试经济分析

使用深度脱氧剂前后，对除氧自耗蒸汽量进行了记录，统计如下：

1）加药前：12月1日8点~12月7日4点，此时热力除氧温度为121℃左右，加药前自耗蒸汽量共消耗4260吨。

三台炉每小时自耗蒸汽量为：4260吨÷140小时＝30.4吨

2）加药后：12月7日10点~12月13日9时合计143小时，此期间9日16时至10日10时，由于气温大幅下降，在除氧器排气管未做保温的情况下，为了防冻，临时提升了除氧器温度，共计19小时，此时间段数据需要去除处理，剩余的124小时热力除氧温度保持在100~104左右，共消耗自耗蒸汽量为2200吨（143小时共消耗自用蒸汽量为2642吨，扣除提温时段自用蒸汽量442吨）。

每小时自耗蒸汽为：2200÷124小时＝17.7吨

3）每天节约效益（蒸汽按100元/吨计算）：

节约自耗蒸汽成本：（30.4-17.7）×100元/吨×24h＝30480元/天

使用深度脱氧剂费用：36g/t水×318吨/h×24h×42元/Kg＝11540元/天

净节约成本：30480元－11540元＝18940元/天

注：相关调试数据及说明见附录

3、夏季使用化学药剂辅助除氧节能情况预算

根据公司历史数据，公司夏季一般运行2台锅炉，平均每小时产汽量为260吨，约为冬季产汽量的80%。（以下计算以2018年11月23日至11月27日调试数据为基础进行推算）

则改用化学除氧后每小时可节约蒸汽：9.4吨/h×80%=7.52吨/h

节约自耗蒸汽成本：

   7.52吨/h×100元/吨×24h/天＝18048元/天

使用深度脱氧剂费用：

    30.4g/t水×（260-7.52）吨/h×24h/天×42元/Kg＝7736.8元/天

净节约成本：

    18048元/天－7736.8元/天＝10311.2元/天

4、省煤器出口水温变化情况

在使用热力除氧时锅炉给水温度（118℃左右）比使用化学除氧（104℃左右）时高，但是因为低温水进省煤器及锅炉能够更充分的吸收锅炉烟气中的热量，因此这14℃的温差可以通过多吸热弥补回来。通过2018年11月23日至11月27日期间的数据可以看出，除氧器在104℃与118℃运行时，省煤器出口水温都在220～230℃之间波动，没有降低的趋势。

六、结论

结合两次调试相关数据分析，使用深度脱氧剂进行深度除氧对比仅使用热力除氧的方式有以下几点优势：

1.经过两次试验，共计投加药剂10余天，药剂消耗量3.2吨。在这期间公司产品生产产量与品质稳定，充分说明投加脱氧剂对公司锅炉系统及产品、生产工艺等均未造成任何不良影响。

2.确保锅炉给水溶解氧含量符合国家标准（GB/T12145-2008）的处理要求；长期使用可在金属表面形成完整、致密的保护膜，有效减缓或杜绝热力系统发生腐蚀，保障锅炉系统安全经济运行。

3.节约热力除氧自耗蒸汽消耗量，减少燃煤消耗，药剂使用费用占节约自耗蒸汽费用50%以下，降低了生产成本。

4.除氧速度快，稳定性强，效果明显；

5.操作简便，加药精确，易于管理。

两次调试期间，药剂公司先后启用技术人员6人（8人次）、准备调试药剂4吨、加药设备4套（意大利进口加药泵4台、加药桶4个）。累计调试时间为21天，记录调试数据1800多个，两次调试共投入30余万(包括药剂、运费、人员差旅、食宿等)，通过这两次完美的调试，让公司更清晰、全面的了解化学除氧的除氧效果和节能潜力，最终促成供、需双方在互利共赢的目的下友好合作。

七附录：2017年11月30日至12月13日调试数据及说明

时间			除氧器温度（℃）			溶解氧（μg/L）		备注
			1#	2#	3#	1#	2#
11.30	10：00		119	115	117	200	204
	14：00		119	116	118	214	194.6
	15：00		115	110	114	129.5	111
12.01	9：00		123	117	122	142.3	135.1
	10：00		123	117	122	139.6	132.8
	14：00		127	120	126	95.5	58.4
	15：00		128	121	126	64.6	69.2
12.02	8：00		126	119	124	124.0	125.3
	10：00		126	119	125	113.9	110.3
	14：00		127	119	125	97.9	83.0
	15：00		124	116	122	91.0	79.2
12.03	8：00		124	117	122	128.6	135.9
	10：00		126	118	124	134.6	140.7
	13：00		124	117	122	122.0	122.6
	14：00		123	118	120	133.5	133.3
	15：00		122	115	120	124.1	125.7
12.04	8：00		125	119	123	129.6	132.6
	10：00		125	119	123	132.4	110.5
	14：00		125	120	123	263	135.2
	16：00		126	119	124	122.5	69.1
12.05	8：00		128	122	126	122.6	141.2
	9：00		127	120	125	75	134.1
	10：00		127	120	125	97.7	126.5
	14：00		126	120	124	92.5	135.8
	15：00		125	120	123	113.4	99.0
12.06	8：00		122	115	121	148.7	123.4
	11：00		123	116	121	117.4	137.2
	14：00		127	119	125	145.7	131.5
	15：00		126	118	124	143.4	127.6
以上为加药前的溶解氧数据，12月7日10时开始投加深度脱氧剂进行调试
12.07	11：00		104	98	103	56.6	取样点维修	3#加药泵结晶堵塞
	12：00		106	100	105	0.00	取样点维修
	14：00		105	99	104	0.00	取样点维修
	15：00		106	101	105	0.00	取样点维修	开始下调药量
	8：00		106	100	104	35.5	取样点维修
	9：00		104	98	102	0.00	取样点维修
9点以后1，2#取样点开始加装冷却器施工，无法检测直至8日晚。
12.09		8：00	102	95	100	0.00	取样点维修
		9：00	101	94	100	0.00	取样点维修
		10：00	104	97	103	4.8	3.0
		11：00	104	97	103	7.9	6.3
		13：00	105	97	103	0.00	1.0
		14：00	104	97	103	7.9	5.6
		15：00	104	96	102	4.0	0.9
		16：00	103	95	102	2.7	0.00
12.10		8：00	112	105	111	3.7	0.00
		9：00	112	105	111	4.7	0.00
		10：00	107	99	105	2.6	0.00
		11：00	107	99	105	3.9	0.00
		12：00	106	98	104	7.3	0.8
		13：00	105	98	104	17.9	13.2	溶解氧超标无法再下调药量
		14：00	105	98	104	18.7	13.4
		15：00	104	98	103	4.7	0.00
		16：00	106	99	104	3.9	0.00
12.11		8：00	105	98	103	12.3	0.00
		9：00	104	98	103	9.7	2.1
		10：00	106	100	104	5.8	1.6
		11：00	104	98	103	9.2	5.9
		13：00	104	98	103	7.9	8.4
		14：00	104	98	103	6.3	7.6
		15：00	106	100	104	7.8	8.3
		16：00	105	99	104	6.8	8.7
12.12		8：00	106	101	105	35.3	20.9	3#加药泵结晶堵塞
		9：00	106	101	105	9.9	11.3
		10：00	106	101	105	10.1	10.9
		11：00	104	100	103	12.6	11.7
		13：00	106	101	104	11.3	10.7
		14：00	103	99	102	7.8	10.2
		15：00	103	98	101	9.3	7.5
		16：00	102	98	101	8.9	7.4
12.13		9：00	105	99	103	17.5	21.3	3#加药泵结晶堵塞
		10：00	104	98	102	9.8	13.6
		11：00	104	98	102	12.5	13.7
		13：00	104	99	103	7.3	8.6
		14：00	103	98	102	5.7	0.00
		15：00	97	91	95	289	312	由于调整负荷除氧器异常
从13日下午2点公司因生产需求，降低锅炉负荷。运行工况改变，数据无意义

数据说明：

1、12月7日开始投加脱氧剂，之前为运行单一热力除氧的溶解氧含量，之后为深度脱氧剂辅助除氧后的溶解氧含量，从表中可以看出，在单一热力除氧的工况下，温度在121℃左右时，给水溶解氧含量基本维持在90~140μg/L，并时有波动，最低在70μg/L左右，最高在200μg/L左右。远远超出国标要求。

在使用深度脱氧剂后，溶解氧含量明显下降，均为15μg/L以下，达到国标要求。（根据12145-2008火力发电机组水质标准要求，给水溶解氧≤15μg/L）

2、12月7日和9日为调整阶段，前期进行过量加药确保每台炉省煤器入口管给水氧含量为0微克/升，然后逐步减少药剂投加量并时时测定氧含量，在氧含量达标后进行加药系统优化，确保每台炉汽包给水溶解氧含量均在15微克/升以下。

3、在调整完成后，药剂公司与公司相关人员共同对药剂投加量和除氧效果进行了检测，以确保数据的精确性。

4、药剂使用量

在7日开始投入深度脱氧剂，在9日10点三台炉省煤器入口氧含量全部合格后开始药剂公司人员协同公司生产部、技术部及车间相关人员对药剂消耗、除氧效果、水量、蒸汽量等数据进行统计，期间用12日早10：00至下午14:15分集中进行时时跟踪，溶解氧控制在10微克/升以下情况下对药剂量、水量、蒸汽量进行统计，具体数据见下表：

位置	2#泵入口药箱液位	3#泵入口药箱液位	4#泵入口药箱液位	1#锅炉蒸汽量累计（吨）	2#锅炉蒸汽量累计（吨）	3#锅炉蒸汽量累计（吨）
初始液位（cm）	45.5	57	52	61744	517839	89996
最终液位（cm）	38.3	51	46.5	62173	518262	90492
消耗量（产量）	7.2	6	5.5	429	423	496
吨水耗药剂量				36克

注：药箱标准计药量： 9.5厘米=25公斤

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