《万机组除氧器》word版.doc

除氧器 1.概述凝结水在流经负压系统时，在密闭不严处会有空气漏入凝结水中，加之凝结水补给水中也含有一定量的空气，这部分气体在满足一定条件下，不仅会腐蚀系统中的设备，而且使加热器及锅炉的换热能力降低。为了防止给水系统的腐蚀,主要的方法是减少给水中的溶解氧，或在一定条件下适当增加溶解氧，缓解氧腐蚀，并适当提高给水PH值，消除CO2腐蚀。除氧方法分为化学除氧和热力除氧两种，电厂常用以热力除氧为主，化学除氧为辅的方法进行除氧。除氧器是利用热力除氧原理进行工作的混合式加热器，既能解析除去给水中的溶解气体；又能储存一定量给水，缓解凝结水与给水的流量不平衡。在热力系统设计时，也用除氧器回收高品质的疏水。机组正常运行时，采用加氨、加氧联合水处理方式（即CWT工况），这时除氧器完成加热器的作用，并除去其它水融性气体；而在启动阶段或水质异常的情况下，采用给水加氨、加联胺处理（即AVT工况），降低水中的氧含量，减缓氧腐蚀，这时除氧器既完成加热给水的功能，又起到除氧的作用。我公司采用无头喷雾式除氧器（见图101）。除氧器的设计应满足以下几点要求：除氧能力满足最大负荷的要求、水容积足够大且有一定裕量、设有防止超压和水位过高的措施。图11无头喷雾式除氧器结构简图除氧器的汽源设计决定于除氧器系统的运行方式。当除氧器以带基本负荷为主时，多采用定压运行方式，这时，供汽汽源管路上设有压力调节阀，要求汽源的压力略高于定压运行压力值，并设有更高一级压力的汽源作为备用。这种方式节流损失大，效率较低；而以滑压运行为主的除氧器，其供汽管路上不设调节阀，除氧器的压力随机组负荷而改变。因不发生节流，其效率较高。我公司除氧器采用滑压运行方式，设有两路汽源：本机四段抽汽和辅汽。在四抽管路上只设防止汽轮机进水的截止阀和逆止门，不设调节阀，实现滑压运行。而辅汽供汽管路上设压力调节阀，用于除氧器定压运行时的压力调节。1.2.除氧器工作原理亨利定律指出：当液体和气体处于同一平衡状态时，在温度一定的情况下，单位体积液体内溶解的气体量与液面上该气体分压力成正比。当水温升高时，水的蒸发量增大，水面上水蒸汽的分压力升高，气体分压力相对下降，导致水中的气体不断析出，达到新的动平衡状态，除氧器就是利用这种原理进行除氧的。道尔顿定律指出：混合气体的全压力等于各组分气体分压力之和。对于给水而言，水面上混合气体的全压力，等于气体的分压力与蒸汽的分压力之和。可见当增加水面上混合气体中水蒸汽的量时，就可降低氧气的分压力，为除氧创造条件。水达到饱和温度时，水面上蒸汽的分压力接近于其混合气体的总压力，而不凝结气体的分压力接近于零，这样水中溶解的气体就会不断的排出水面，直至达到此温度和压力下的平衡状态。热力除氧过程是个传热和传质的过程，传热过程是把水加热到除氧器压力下的饱和温度，传质过程是将水中的气体分离析出。气体的析出方式大致有两种：一种是在除氧的初始阶段，气体以小气泡的形式从水中逸出。此时水中气体的含量较多，其分压力大于水面以上气体的分压力，气体会以气泡的形式克服水的粘滞力和表面张力析出，如此除去水中8090的气体。另一种是气体以扩散形式从水中逸出。经过初级除氧的给水中仍含有少量气体，这部分气体的不平衡压差很小，气体离析的能力较弱，为达到深度除氧目的，可适当增加水的表面积，缩短气体析出路径，强化水中气体的析出。为达到良好的热力除氧效果，必须满足以下条件：第一：有足够量的蒸汽将水加热到除氧器压力下的饱和温度；第二：及时排走析出的气体，防止水面的气体分压力增加，影响析出；第三：增大水与蒸汽接触的表面积，增加水与蒸汽接触的时间，蒸汽与水采用逆向流动，以维持足够大的传热面积和足够长的传热、传质时间。在初级除氧阶段，凝结水经过高压喷嘴形成发散的锥形水膜向下进入初级除氧区，在初级除氧区水膜与上行的蒸汽充分接触，迅速将水加热到除氧器压力下的饱和温度，大部分氧气从水中析出，聚集在喷嘴附近。为防止氧气积聚过多，在每个喷嘴的周围设有排气口，以及时排出析出的氧气；经初级除氧的水在水箱下部汇集，深度除氧在水面以下进行的，利用引入水面以下的蒸汽将水加热、沸腾，实现深度除氧。除氧过程析出的气体经排气管排出，除氧后的水则在水箱内与回收的疏水等混合。这种喷雾除氧的优点在于其除氧效率几乎不受水温的影响。1.3除氧器介绍11.3.1.除氧器结构除氧器主要部件有壳体、恒速喷嘴、加热蒸汽管、挡板、蒸汽平衡管、排氧口、出水管及安全门、测量装置、人孔等（见图102、103、104、105）。11.3.2.除氧器性能1） 正常运行时，除氧器的储水量能维持BMCR工况运行510分钟；2） 除氧器在正常运行情况下（滑压运行），除氧器出口含氧量7g/l；3） 当锅炉冷态启动时，除氧器能在指定的压力、流量下运行，且水温能满足锅炉启动的要求；4） 低压加热器停用等异常工况，除氧器能满足此时的给水温度和流量要求；5） 除氧器具有较高的效率，能将排汽损失降至最低值。11.3.3.除氧器喷嘴除氧器的两侧分别安装有一个蝶型stork喷嘴，凝结水分两路引入这两个喷嘴。喷嘴使凝结水形成适当的水膜，以获得最佳直径的水滴，达到既增大水与蒸汽的接触表面积，又缩短了气体离析路径的效果。喷嘴抗压力突变的能力差，因此运行中应注意防止凝结水流量大幅波动。每只喷嘴的最大出力是1400t/h，此时压降为0.056MPa。1、安全门 2、进水口 3、排气口 4、再循环接口 5、四抽供汽接口 6、辅汽供汽接口 7、高加疏水接口 8、就地水位计 9、溢流口 10、放水口 11、出水口 12、人孔 13、压力测点图102除氧器示意图图13除氧器外形图图104除氧器内部结构（1）图15除氧器内部结构（2）1.3.4.蒸汽平衡管与逆止阀除氧器的两路汽源四抽和辅汽均引入底部，任一路均能满足除氧和加热的要求。为避免蒸汽管内返水，在每个加热蒸汽管路上均设一路蒸汽平衡管，平衡管上装有逆止阀，正常运行时供汽管内的压力大于除氧器内部压力，逆止阀关闭，蒸汽经供汽管引入水面以下；当供汽压力突降使除氧器内部压力高于供汽管道内压力时，在此压差的作用下逆止阀打开，使除氧器内部压力降至供汽管内的压力，防止因除氧器的压力过高，使水箱内的给水返入蒸汽管内。（见图16）图16汽平衡管示意图1.3.5.安全阀为防止除氧器超压，除氧器装有两个安全阀，其动作压力为1.35MPa，单个安全阀的通流量为61.310t/h。1.3.6.溢流管除氧器水位过高可能引起除氧器超压，当除氧器水位失控甚至满水时可能使汽轮机进水，造成恶性事故。因此除氧器内设有除氧器溢流与放水口，并在顺序控制中设有高水位限制（见图17）。当水位上升至较高值时，先打开放水阀放掉部分给水；在除氧器水位上升至溢流水位时，水经溢流口排掉。图17除氧器溢流管1.3.7.除氧器供汽方式如前所述，我公司除氧器采用滑压运行方式，滑压运行时其压力跟随机组的负荷而变化，其抽汽管路上只有防止汽轮机进水进汽的电动关断阀与逆止阀，不设调节阀。1.3.8.除氧器测量装置除氧器的本体上安装有一定数量的水位、压力及温度测量装置，供监视和保护用。1.3.9.除氧器布置为防止给水泵汽蚀，给水前置泵布置在零米，除氧器布置在24.7m，增大给水泵的有效汽蚀余量。1.4.技术规范1.4.1.除氧器型式表11除氧器结构型式序号项目参数1除氧器型式卧式、无头、喷雾式2除氧器型号GC2050/GS2353除氧器总容积345 m34除氧器有效容积235 m35除氧器最大出力2050t/h6内径3800mm7长度30260mm8壁厚28mm9净重112t1.4.2.除氧器技术参数表102除氧器技术参数序号项目1设计压力1.4MPa2设计温度3503最高工作压力1.219MPa（a）4最高工作温度186.35单个喷嘴最大出力1400t/h6安全阀起座压力1.35MPa7安全阀通流量261.310t/h8出口凝结水含氧量7g/l9进口处凝结水温度141.010出口处凝结水温度186.31.4.3.水质要求表13除氧器的给水品质要求序号项目1阳离子导电率0.2s/cm2PH值893溶解氧30200g/l1.5.除氧器运行在机组启停过程中负荷小于15BMCR时，除氧器定压运行，借助辅汽将除氧器压力维持在0.147 MPa。当四抽压力满足要求时，切换至四抽供除氧器汽源，进入滑压运行阶段。正常运行时用主机四段抽汽维持除氧器滑压运行，滑压运行范围是0.147MPa至1.219MPa。在事故或停机情况下，负荷下降至20BMCR时，汽源由四抽切为辅汽带，维持0.147MPa定压运行。除氧器水位的调节主要通过两路除氧器上水调阀（并有电动旁路）来完成，并设有水位联锁和保护装置。1.5.1.除氧器启动1） 启动前检查与准备检查并确认凝结水系统运行正常，凝结水水质合格，辅汽压力和温度等满足要求，除氧器的水位变送器和就地水位计已正常投入，水位连锁保护试验正常。检查关闭以下所有阀门：放水阀、给水前置泵进水阀、高加排气阀、充氮阀、高加疏水阀、四抽至除氧器的电动隔离阀、辅汽至除氧器的电动隔离阀、除氧器的水位调节阀和旁路阀；检查开启以下阀门：除氧器上水调阀前后手动阀、辅汽供除氧器电动阀手动阀、除氧器放水电动阀手动阀、除氧器的启动排空阀、连续排空阀。辅汽及四抽供汽管暖管，疏水。2） 上水加热当凝结水系统冲洗合格后方开始除氧器上水。除氧器冲洗可与给水系统的冲洗同时进行，除氧器出口给水含铁量50g/l，悬浮物含量10g/l时，冲洗合格。开启除氧器上水调阀向除氧器上水至正常水位，然后将除氧器上水调阀投入自动，除氧器上水调阀自动维持除氧器水位在设定值。上水完毕后缓慢开启辅汽至除氧器的供汽调阀，除氧器升温升压。除氧器加热过程中，注意控制升温升压速度，防止除氧器振动。温升率要求小于10/min，升压速率小于2Kpa/min，将除氧器水温加热到锅炉对上水水温的要求。当除氧器压力接近0.147 MPa时，将除氧器的压力调节阀投入自动，除氧器压力调阀自动维持除氧器定压运行。当除氧器水温达到111，根据给水的溶氧量可关闭除氧器的启动排氧门，调整连续排氧门的开度，减少汽水损失。当锅炉上水时，除氧器处理的水量增多，这时特别注意除氧器的振动，进水量不可突然增加过多。1.5.2.除氧器运行1） 除氧器的汽源切换当四抽压力高于除氧器的压力时，开启四抽电动隔离阀，维持略高于0.147MPa的压力运行，将除氧器的汽源切换为四抽带。在辅助汽源退出运行后，供汽管上的疏水门应开启，使辅汽供汽管道始终处于热备用状态。当切换完毕后除氧器进入滑压运行阶段，当机组负荷大于20时，四抽抽汽供除氧器电动隔离阀开启后，确认四抽管道上的疏水阀关闭。2） 除氧器的“返氧”和“再生沸腾”无论采用定压还是滑压运行的除氧器，在负荷发生变化时，均有可能产生“返氧”或“再沸腾”现象，尤其滑压运行的除氧器发生的可能性更大。当负荷上升时，除氧器内压力随之上升，而除氧器内的水温变化滞后于压力的变化，不能立即升高，而变成欠饱和水。由于气体在不饱和水中的溶解度大于在饱和水中的溶解度，于是已经析出的气体又重新返回到给水中，使除氧效率下降，此即“返氧”现象。返氧的发生不会造成给水泵发生汽蚀。在运行中除氧器的压力激增的可能性较小，而压力突降则经常发生，这时易发生除氧器的“再沸腾”现象。除氧器的再沸腾的机理在于不同压力下水的饱和温度不同，较高的压力对应较高的饱和温度。当除氧器的压力突降时，给水的饱和温度降低，而此时给水的温度几乎不不发生变化，即给水的焓值较此压力下饱和水的焓值高，使给水发生汽化，即“再沸腾”。根据热力除氧原理，给水发生再沸腾时，其除氧效果更好，但此时给水泵发生汽蚀的可能性增大，故滑压运行的除氧器应特别注意避免压力突降。3） 除氧器排汽量的调节除氧器排汽量的多少直接与除氧效果和经济性相关，其排氧门的开度过大，排汽损失加大；过小则降低除氧能力，其开度必须经过现场运行调整后确定。我厂除氧器只有在机组启动阶段，对给水进行除氧，较高负荷时排氧门全关，进行CWT水处理工况。1.5.3.异常和事故处理除氧器运行中的典型事故主要有压力、水位异常、除氧器振动等。1） 除氧器压力异常除氧器压力异常表现为压力的突升和突降。压力突升的原因，可能是除氧器的进水量突降、机组超负荷运行、高加疏水量大、除氧器的压力调节阀失灵等。发生压力突升时，应立即检查原因，并作相应处理，必要时可手动调节除氧器压力，避免除氧器超压运行持续。当除氧器压力突