热力除氧器在5×10m3/h制氢装置除氧水系统中的应用 

      中国石油石化公司在5×10m3/h制氢装置除氧水系统上使用热力除氧器。结果表明，除氧水中溶解氧的质量浓度控制在10～15μg/L时，能有效避免因蒸汽品质不合格致余热锅炉蒸发面发生氧腐蚀进而导致装置停工的问题。
     在锅炉给水中，溶有多种气体，其中对热力除氧器设备危害大的是溶解氧。给水中的溶解氧随水进入锅炉，不仅会造成给水管道及相关设备的损坏，而且由于腐蚀产物随给水带入锅炉内，导致在锅炉蒸发面上金属腐蚀物沉积，甚至造成锅炉管的损坏。锅炉的氧腐蚀是一种电化学腐蚀，又称去极化腐蚀。锅炉内的水汽与铁反应生成Fe(OH)?,附着在锅炉壁上作保护膜，但该沉淀不稳定。在有氧存在时，Fe(OH)?会与O?进一步反应生成Fe(OH)?,使金属氧化物不断腐蚀。
     于2014年12月15日建成投产。装置蒸汽发生系统包括：1台转化气锅炉和1台废热锅炉，并共用1个汽包。饱和蒸汽进入转化炉过热段被加热，产出的3.5MPa蒸汽除用于造气部分工艺配汽自用外，还部分外送蒸汽管网。为避免锅炉给水中的溶解氧对热力设备(如锅炉的蒸发段、过热段等)腐蚀导致同类装置余热锅炉非计划停工的问题，该制氢装置除氧水系统采用热力除氧器，余热锅炉没有发生过因溶解氧对设备产生腐蚀而导致装置停工的现象。
1、热力除氧器除氧水系统概述
     自装置外来的除盐水经调节阀后由除盐水预热器预热至95℃左右，从上部进入热力除氧器及水箱。热力除氧器正常运行时，除氧用热源来自排污扩容器扩容的二次蒸汽；同时通过调节1.0MPa(G)低压蒸汽的流量来控制热力除氧器的压力，达到除氧的目的。除氧后的除氧水供给加氢裂化装置和制氢装置。制氢装置需要的除氧水经中压锅炉给水泵升压，一部分预热后送至中压产汽系统，另一部分作为装置急冷用水，送往各用水点。加氢裂化装置需要的除氧水经除氧水泵升压送至加氢裂化装置内。除氧水系统流程示意见图1。
2、热力除氧器除氧过程
     凝结水或除盐水进入起膜装置的水室后，以射流的方式由起膜管上的喷嘴进入起膜管，在内壁上形成高速向下旋转的水膜，向下流动的水膜与向上的加热蒸汽接触，迅速完成热交换。在起膜管内水基本被加热到相应压力下的饱和温度，此时水中的溶解氧(质量分数)被除掉85%以上。水膜旋出起膜管后在离心力和水膜惯性的共同作用下，水膜形成锥形裙体，继续受热，在向下旋转过程中，水膜受重力及蒸汽冲击力作用而破裂，以水滴形式向下降落并继续受热进入填料层进行二级除氧，此时水中的溶解氧(质量分数)又被除掉10%～13%。蒸汽进入水中使其沸腾，又可除去质量分数为1.0%~2.0%的溶解氧。可见，由于热力除氧器起膜的作用，液膜提前进入紊流状态，增强了传热条件，大量的汽化潜能很快地将液膜加热至饱和温度，热力除氧器的加热除氧过程，包含着传动、传热、传质的过程。对传质的要求则是以快的速度将不凝结气体全部从水中析出，热力除氧器为深度除氧创造了一个很好的传质条件。这是由于水在起膜器流速高、紊度大，液膜中的气体分子具有较大的动能，增大了气体克服表面张力的能力，而且又由于旋涡的不断卷吸，使液膜中的任何微团都能达到液面，给气体分子的离析逸出创造了条件。热力除氧器结构见图2。
3、旋膜式除氧器除氧水系统运行分析

     除氧水系统运行工艺参数见表1。从表1中可以看出，经过近2a的工业应用，除氧水中的溶解氧合格(溶解氧工艺指标为不大于30μg/L)余热锅炉运行平稳，没有发生过蒸发段和过热段因氧腐蚀而导致的锅炉非计划停工问题，节省了因锅炉泄漏而产生的装置停车损失与检修费用，保证了装置的长周期安全平稳运行。
表1除氧水系统运行工艺参数(2015年)Vh
     5×10m3/h制氢装置的热力除氧器属于热力除氧设备，其原理建立在亨利定律、道尔顿定律和传质理论的基础上。针对热力除氧的操作，制定了如下措施：
     ①除氧水温度控制在104～106℃,热力除氧器工作压力控制在20kPa左右；
     ②确保热力除氧器液面平稳，维持在50%左右；
     ③严格控制炉水指标和给水质量。
     中国石油公司在5×10m3/h制氢装置除氧水系统上使用热力除氧器，除氧水中溶解氧的质量浓度控制在10～15μg/L,未产生过因蒸发面发生氧腐蚀而导致锅炉停工的问题。