5.1除氧器及其系统

一、给水除氧的任务和方法

      1.给水除氧的任务

      除去给水中溶解的氧和其它气体，防止热力设备及管道的腐蚀和传热恶化。气体主要来源是补充水及真空系统。

      说明：高压及以上机组给水含氧量规定不超过7μg/ L，在大气条件下天然水中溶解的氧气量可达10mg／L，超过规定指标1400倍。

      2.除氧方法

      热力除氧：价格便宜，能同时除去所有气体，不存在任何残留物质。

二、热力除氧的原理

1.亨利定律

    描述：单位体积中溶解的气体量b与水面 上该气体的分压力P气体成正比

推论：如P气体→0，则b →0。

2.道尔顿定律      

  描述：混合气体的全压力P全等于各组成气体的分压力之和。

P＝ΣP气体+P水蒸汽      

推论：若P →P水蒸汽，则ΣP气体→0

3.除氧原理   

分析：将给水加热至除氧器压力下的饱和温度，水蒸气的分压力接近水面上的全压力，其它气体的分压力趋近于零，于是溶解在水中的气体将从水中逸出被除掉。     

 说明：（1）必要条件：给水应加热到除氧器工作压力下的饱和温度。

           （2）充分条件：保证足够大的汽水接触面积（细水流、水膜、雾化），并及时排走分离出来的气体。     

 实例：大气压力下，当给水加热不足1℃时，给水含氧量接近0.2mg/l,超过规定指标43倍。

 4.除氧的二个阶段       

  （1）初期除氧       水中溶解的气体以小气泡形式克服粘滞力和表面张力逸出，此阶段可除去80％以上的气体。      

  （2）深度除氧       水中残留的气体依靠单个分子的扩散作用离析出来。

三、除氧器的类型和结构

（一）除氧器类型     

 1.真空式除氧器      

描述：凝汽器内具备除氧的必要条件，在凝汽器底部两侧加装适当的除氧装置（如淋水盘、溅水板、抽气口等）即可除氧。     

 特点：系统简单，但除氧效果达不到给水控制指标。     

 2.大气式除氧器      

描述：工作压力0.118MPa，略高于大气压力以便于排出气体。      

特点：与高压除氧器相比无优势，常用于热电厂作为第一级除氧。      

3.高压除氧器       

描述：工作压力一般为0.343～0.784MPa。

特点：（1）除氧器给水温度较高，可减少高压加热器的台数； 

      （2）高加切除时，锅炉给水温度变化幅度小，改善锅炉的运行条件；    

      （3）工作温度高，给水中气体的溶解度降低，有利于提高除氧效果。

      （4）工作压力提高，给水在除氧器内的温升也提高，可避免除氧器的自生沸腾。

      （5）给水泵工作条件恶劣。     

 实例：某600MW机组高压除氧器工作压力为1.1Mpa，给水温度为183.5℃，而大气式除氧器给水温度仅为104℃，相差79.5℃，而一台高压加热器的给水温升为35℃左右。因此，采用高压除氧器可减少高压加热器的台数。

（二）除氧器结构   

   

   大机组广泛采用喷雾淋水盘式除氧器。     

 特点：传热面积大，在负荷变动时如低压加热器故障停用或迸水温度降低，除氧效果无明显变化，负荷适应性强，能够深度除氧。     

 说明：卧式除氧器的布置高度低、便于排气口布置、喷嘴数量多、双封头结构强度高。

                                        除氧器内部

                                        淋水盘装置

(三)除氧器给水箱 

描述：给水箱是凝结水泵与给水泵之间的缓冲容器。它的作用是在机组启动、负荷大幅度变化、凝结水系统故障或除氧器进水中断等异常情况下，保证给水泵在一定时间内不间断地向锅炉送水，防止锅炉缺水干烧产生爆管事故。      

说明：随着机组容量增大，给水箱贮水量都有减小的趋势，因为随着机组容量不断增大，给水箱的体积越来越大，给制造、运输和安装都带来困难。

四．除氧器的连接系统

1．单独连接

特点：抽汽管上装设压力调节阀，低负荷时切换到高一级抽汽。正常运行时存在节流损失，低负荷切换到高一级抽汽时，节流损失更为严重。

 分析：加热蒸汽经过压力调节阀产生节流压降，除氧器给水温度低于抽汽口压力下的饱和温度，加热不足部分转移到相邻高压加热器，减少了本级较低压力抽汽，增加了相邻较高压力抽汽，热经济性下降。当抽汽切换到高一级抽汽时，压降更大，节流损失更大，并导致停用一段回热抽汽。

2．前置连接       

特点：单独连接改进型。增加一台高压加热器与除氧器共用一段抽汽，该高压加热器出水温度不受压力调节阀的影响，无节流损失。但增加高压加热器导致投资增加，系统复杂。

分析：前置连接既没抽汽量减少，也没导致低压抽汽量减少，故不存在节流损失。压力调节阀只起蒸汽流量分配作用。     

 3.除氧器滑压运行的连接系统      

描述：除氧器滑压运行指除氧器压力随机组的负荷与抽汽压力的变动而变化。     

特点：（1）无节流损失；（2）低负荷时不用切换高一级抽汽和停用本级抽汽；(3)回热加热分配更接近等温升分配。（4）负荷突然变化时存在除氧效果恶化和给水泵汽蚀问题。      

说明：定压运行除氧器在机组低负荷时，除氧器出水温度不变，而前级低加出水温度下降，除氧器加热温升增大。同时，相邻高加出水温度下降，而进水温度不变，相邻高加的加热温升减少。二者都导致回热分配偏离等温升。负荷下降越多，偏离等温升越严重。

五、除氧器运行 

（一）除氧器运行方式      

1.定压运行       描述：除氧器压力恒定。     

 2.除氧器滑压运行      

描述：除氧器压力随机组的负荷与抽汽压力的变动而变化。      

问题：负荷突升时，给水由饱和状态变为末饱和状态，除氧效果下降。    

措施：（1）给水箱内装设再沸腾管；（2）尽快让给水达到对应压力下的饱和温度；（3）控制升负荷的速度；     

问题：负荷突降时，给水由饱和状态变为过饱和状态，发生闪蒸，给水泵易出现汽蚀。     

措施：（1）提高除氧器的安装高度H；（2）采用低转速的前置给水泵。（3）降低泵吸入管道内的压降；（4）减少不必要的弯头和水平管段长度，为此除氧器及给水箱应紧靠给水泵上方布置；（5）缩短滞后时间，促使泵入口水温提前下降以减小汽化可能性。如设计时提高吸入管的流速、给水泵入口注入冷水、开启给水泵再循环管加大流量。     

 说明：低转速前置泵转速1450～1500r／min，必须汽蚀余量较小，而主给水泵转速为5000～8000r／min。

（二）除氧器运行     

 1．除氧器启动     

 （1）壳体预热。辅助蒸汽预热壳体20min。       

 （2）除氧器送水。除氧器压力达到0.1196～0.149MPa，投再沸腾、循环加热泵。       

 （3）切换到抽汽管。抽汽压力超过0.149MPa后，停止辅助蒸汽。    

 2．除氧器的压力调节和保护       当压力升高至额定工作压力的1.2倍时，应自动关闭抽汽管道电动隔离阀。当压力升高至额定工作压力的1.25～1.3倍时，安全阀应动作。     

 3．除氧器的水位调节和保护       

（1）水位过低。给水泵入口富裕静压头减少，影响给水泵安全工作。       

（2）水位过高。汽轮机水击、给水箱满水、除氧器振动、排气带水等。      

4．排汽的调整和利用       

（1）开度过小。排汽量减少且排汽不畅，除氧效果恶化。      

（2）开度过大。增加工质及热损失，且会造成除氧器内蒸汽流速太大，导致排气带水和除氧器振动。      

5．除氧器停运后的保护       除氧器停运一周以内应采用蒸汽保养，停运一周以上则应采用充氮保养。