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熱力除氧器-博大品牌
一、除氧器概要
除氧器是火力發(fā)電廠中的重要熱力設(shè)備。目前熱力發(fā)電廠中普遍采用的是熱力除氧，它費(fèi)用低，而且同時(shí)可以除去水中的氧氣和其他氣體，并無任何殘留物質(zhì)。隨著電廠大型機(jī)組的出現(xiàn)，一種新型的內(nèi)置式除氧器在實(shí)際應(yīng)用。盡管還存在一些問題，但這種除氧器結(jié)構(gòu)新穎、加熱速度快、除氧效果好，只要善于使用和維護(hù)，仍不失為一種優(yōu)良的除氧器。
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二、內(nèi)置式除氧器原理
2．1除氧器歷史
除氧器安歷史分：淋水盤式除氧器、噴霧填料式除氧器、旋膜式除氧器、內(nèi)置無頭式除氧器。安形式分為：立式雙封頭除氧器、立式單封頭除氧器、臥式雙封頭除氧器、內(nèi)置無頭式除氧器。
2．2內(nèi)置式除氧器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
內(nèi)置式除氧器是一種新型的除氧器，它舍棄了傳統(tǒng)式除氧器的除氧頭，只保留了除氧器的水箱部分。將原傳統(tǒng)式除氧器的除氧塔內(nèi)的除氧功能轉(zhuǎn)移到除氧器的水箱中，在水箱內(nèi)將除氧、蓄水功能溶于體。
其優(yōu)點(diǎn)除取消了傳統(tǒng)式立式除氧器的大直徑開孔，減小了除氧器的局部應(yīng)力，提高了除氧器的安全運(yùn)行系數(shù)以外，還采用了新型噴嘴，提高了除氧效果。
2．3內(nèi)置式除氧器的原理
內(nèi)置式除氧器的除氧原理仍然采用熱力除氧原理。根據(jù)亨利定律和道爾頓定律，將被除氧的水加熱到其壓力對應(yīng)下的飽和溫度，將水中分離出來的氧氣、其他氣體以及部分蒸氣一起從排氣口排除。
凝結(jié)水從盤式恒速噴嘴噴入除氧器汽空間，進(jìn)行初步除氧，然后落入水空間流向出水口；加熱蒸汽排管沿除氧器筒體軸向均布，加熱蒸汽通過排管從水下送入除氧器，加熱蒸汽與水混合加熱，同時(shí)對水流進(jìn)行擾動，并將水中的溶解氧及其它不凝結(jié)氣體從水中帶出水面，達(dá)到對凝結(jié)水進(jìn)行深度除氧的目的；水在除氧器中的流程越長，則對水進(jìn)行深度除氧的效果越好。
蒸汽從水下送入，未凝結(jié)的加熱蒸汽（此時(shí)為飽和蒸汽）攜帶不凝結(jié)氣體逸出水面流向噴嘴的排氣區(qū)域（噴嘴周圍排氣區(qū)域?yàn)槲达柡退畤婌F區(qū)），在排氣區(qū)域未凝結(jié)的加熱蒸汽凝結(jié)為水、不凝結(jié)氣體則從排氣口排出。
不凝結(jié)氣體在流向排氣口的流程中，除氧器筒體直徑越大,在水容積一定的情況下，則汽空間不凝結(jié)氣體分壓力越小，這樣就能有效控制不凝結(jié)氣體在液面的擴(kuò)散，避免二次溶氧的發(fā)生，因此，除氧器筒體采用大直徑為佳。我公司供貨的300MW及以上的內(nèi)置式除氧器通常采用φ3800的直徑。
三、內(nèi)置式除氧器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
3．1采用射汽型噴嘴
傳統(tǒng)式除氧器是氣、水由單獨(dú)噴嘴噴出，通過逆向流動加熱，填料延時(shí)加熱等方法，對被除氧水進(jìn)行充分加熱，從而達(dá)到除氧的目的。而內(nèi)置式除氧器則采用了新型的復(fù)合射氣型噴嘴（見圖2），從示意圖中可以看出：射氣型噴嘴由殼體、射汽噴管和噴頭組成，水和氣從同一個(gè)噴嘴中的不同位置進(jìn)入，在殼體圓周壁上開設(shè)了若干切向進(jìn)水槽，進(jìn)水從殼體外側(cè)通過切向進(jìn)水槽進(jìn)入殼體內(nèi)側(cè)，并形成數(shù)股旋轉(zhuǎn)水流。射氣噴管將殼體外側(cè)進(jìn)入蒸氣的壓力能轉(zhuǎn)變成速度能，在射氣噴管出口處的蒸氣達(dá)到較高的流速，形成一股高速射氣流。這股高速射氣流一方面在殼體內(nèi)帶動旋轉(zhuǎn)水流向前流動，并在噴嘴出口處撞擊旋轉(zhuǎn)水流，增加了水流霧化動力；另一方面這股高速射氣流在殼體內(nèi)就與旋轉(zhuǎn)水流接觸，提前了氣水熱交換時(shí)間。
在離開噴嘴后，這股蒸氣自霧化錐體中心向四周擴(kuò)散，使霧化水滴獲得均勻加熱。由此可見，在噴嘴中氣水進(jìn)行了初步換熱，而在噴出噴嘴后，氣、水均呈霧狀進(jìn)一步強(qiáng)化了換熱效果。多組噴嘴沿水箱軸向布置，保證了被除氧水都能夠得到先分的加熱。因此，這種射氣型噴嘴，與傳統(tǒng)除氧器的加熱方式有著明顯的區(qū)別。
3．2設(shè)置吹掃管
吹掃管布置在水面上。在吹掃管中布置了許多吹掃口，它利用加熱蒸氣吹散聚集在水而上的氧氣層，增加水面上、下的氧氣濃度差，有利于氧氣的擴(kuò)散。同時(shí)吹掃蒸氣吹破水面，減少了水的表面張力，以便于水中的氧氣向水面擴(kuò)散。同時(shí)吹掃后蒸氣向上流動，加熱淋水、填料層中的水膜和噴嘴噴出的霧化永，充分利用了余熱。
3.3泡沫發(fā)生器（再沸騰管）
在除氧器底部安裝了一根沸騰母管和若干沸騰支管，在沸騰母管和沸騰支管上又安裝了許多泡沫器。在泡沫器四壁有許多交錯(cuò)的噴射小孔，加熱蒸氣自噴射小孔噴出，與周圍的水混合，形成許多泡沫，強(qiáng)化氣水之間傳熱和傳質(zhì)（見圖3）。從圖中可以看出，泡沫發(fā)生器的原理與傳統(tǒng)式除氧器的再沸騰原理相似，作用相同，但由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，新型除氧器的泡沫量大、加熱速度快，效果較好。
四、除氧器安全問題分析與對策
4．1軸封蒸氣帶水
由于取消了除氧頭，除氧器的一二次除氧過程均在除氧器的水箱中進(jìn)行，特別是射氣型噴嘴的噴射距離較遠(yuǎn)，而軸封用氣又是直接從除氧器水箱上部引出．如若射氣型噴嘴布置不當(dāng)，距離軸封用汽口偏近，或者除氧器在工作中氣、水配合失常，霧化不良，極易使軸封用氣帶水（見圖4）。軸封帶水給汽輪機(jī)正常運(yùn)行帶來很大的安全隱患，可以采取在設(shè)計(jì)安裝時(shí)，噴嘴組遠(yuǎn)離軸封供氣管口，以保證軸封供氣管口在噴嘴射程之外；也可以在除氧器內(nèi)部軸封供氣管與射氣噴嘴之間加裝有一定傾斜角度的擋水板（如圖4所示），即使噴嘴噴出工質(zhì)的速度較大，噴射距離較遠(yuǎn)，或者水不能得到充分的霧化，水滴直徑偏大，也會被擋水板的擋住，不會竄入軸封供氣管中，以避免軸封供氣帶水，但加擋水板必須利用機(jī)組停役之際實(shí)施。還可以采取對軸封系統(tǒng)加裝疏水袋的方法（見圖5），對軸封用氣進(jìn)行不間斷疏水，以確保軸封供氣的止常。這樣對有些機(jī)組（軸封系統(tǒng)隔離門臺理，并且軸封氣源可切換），不需要停機(jī)即可進(jìn)行操作，以確保機(jī)組的安全運(yùn)行；缺點(diǎn)是疏水系統(tǒng)要長期運(yùn)行，汽水損失較大。
4．2抽氣管道倒氣（水）
由于射氣型噴嘴的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，當(dāng)負(fù)荷偏低時(shí)，進(jìn)入除氧器的抽氣壓力過低，而由于高加疏水以及連排作為除氧器加熱氣源仍然進(jìn)入，就有可能造成除氧器壓力高于其抽氣壓力，導(dǎo)致冷氣、冷水沿著抽氣管道倒流，若抽氣逆之門不嚴(yán)或卡澀，氣缸就極易進(jìn)入冷氣（水），嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全運(yùn)行。因此，內(nèi)置式除氧器對其滑壓運(yùn)行的范圍有著嚴(yán)格的要求，一般在30％～100％范內(nèi)滑壓運(yùn)行。當(dāng)機(jī)組滑壓運(yùn)行低為于30％額定負(fù)荷時(shí)，必須及時(shí)對除氧器進(jìn)行氣源的切換，特劃是機(jī)組的滑停時(shí)，對除氧器壓力和軸封壓力、溫度的監(jiān)視，顯得尤為重要。有條件的話，也可以在機(jī)組滑停到定負(fù)荷時(shí)，對軸封氣源進(jìn)行切換，同時(shí)切換除氧器相對應(yīng)的氣源。
4.3含氧量增大
噴嘴堵塞、霧化不良以及除氧器水位偏高是內(nèi)置式除氧器含氧量增大的主要原因。噴嘴堵塞主要出現(xiàn)在機(jī)組大修后或者凝結(jié)水系統(tǒng)檢修后，由于檢修工藝粗糙，致使金屬雜質(zhì)或機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)入氣水管道內(nèi)，堵塞噴嘴。因此在大修后啟動前，應(yīng)拆除噴嘴后，對系統(tǒng)進(jìn)行沖洗。凝結(jié)水系統(tǒng)檢修時(shí)，要嚴(yán)格按照檢修工藝，防止雜質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)。霧化不良主要是在變工況運(yùn)行時(shí)，除氧器未能及時(shí)根據(jù)負(fù)荷的變化，進(jìn)行噴嘴組的停、投，或者氣源未能進(jìn)行及時(shí)切換。在機(jī)組滑參數(shù)啟動時(shí)，隨著機(jī)組負(fù)荷的增加，要逐組投入噴嘴，而在滑停的過程中，要根據(jù)負(fù)荷逐組停用噴嘴，以保證氣、水壓力和配比正常，確保噴嘴霧化良好。而當(dāng)除氧器水位偏高時(shí)，特別是淹沒吹掃管時(shí)，使得吹掃效率下降或失效，水面上氧氣濃度增大，水中氧氣逸出困難；淹沒射氣型噴嘴時(shí)，氣、水霧化加熱失效，這些均導(dǎo)致水中含氧量升高。因此，內(nèi)置式除氧器在運(yùn)行中對水位的要求相當(dāng)嚴(yán)格．不僅僅是考慮到軸封帶水問題，更重要的是考慮到吹掃管和噴嘴的正常運(yùn)行。故內(nèi)置式除氧器的水位保護(hù)應(yīng)確保完好并及時(shí)投入。
4．4給水泵氣蝕
由于內(nèi)置式除氧器的泡沫發(fā)生器的結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化，它所產(chǎn)生的泡沫也遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于傳統(tǒng)意義上的再沸騰，當(dāng)給水泵運(yùn)行時(shí)，如果泡沫發(fā)生器投入運(yùn)行不宜開得過大，以防止有氣泡順著下水管進(jìn)入到給水泵進(jìn)口，致使給水泵發(fā)生氣蝕。少量的氣泡進(jìn)入可能不易及時(shí)查覺，但由于目前使用的給水泵普遍是高轉(zhuǎn)速離心泵（200 MW機(jī)組在5 000 r／min左右，300 MW機(jī)組在6 000 r／mln左右），日積月累就會對給水泵的葉片造成沖蝕，降低給水泵的效率，縮短給水泵的使用壽命。因此，當(dāng)機(jī)組起動時(shí)，泡沫發(fā)生器好在給水泵起動前使用，以達(dá)到盡快提高水溫的目的。當(dāng)給水泵運(yùn)行時(shí)使用泡沫發(fā)生器，要適當(dāng)控制泡沫發(fā)生器的開度，防止泡沫產(chǎn)生過多，并監(jiān)視給水泵的運(yùn)行情況是否正常。
4．5嘯叫和振動
由于設(shè)置了吹掃管，除氧器內(nèi)部會出現(xiàn)嘯叫聲，屬于正常情況。當(dāng)嘯叫聲過大時(shí)，可能是吹掃管進(jìn)氣開度偏大，應(yīng)及時(shí)予以調(diào)整。當(dāng)除氧器在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)大量的熱交換時(shí)，可能導(dǎo)致除氧器發(fā)生振動，應(yīng)盡量避免除氧器進(jìn)水溫度過低，水量過大，特別是當(dāng)使用供水泵向除氧器進(jìn)水時(shí)，要適當(dāng)控制進(jìn)水速度并加強(qiáng)對除氧器運(yùn)行的監(jiān)視。
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