除氧器.pptx

除氧器 教学任务 教学重点与难点 重点 难点 掌握热力除氧器原理 除氧器结构 除氧器工作原理 给水除氧的任务和方法 1 2 3 教学内容 除氧器的类型和结构 热力除氧原理 4 除氧器运行 启停 并解列 给水除氧的任务和方法 气体来源 1 补充水带入空气 2 凝汽器 部分低压加热器及其管道附件处于真空状态下工作 空气从不严密处漏入主凝结水中 一 气体的来源及为何要除氧 给水中含有氧气和空气的危害 o2会对钢铁构成的热力设备及汽水管道产生强烈的腐蚀作用 co2的存在会加速氧腐蚀 这种氧腐蚀通常发生在给水管道和省煤器内 n2妨碍热交换设备的传热 降低传热效果 气体会引起腐蚀和影响传热 工质里有腐蚀气体和惰性气体 o2 co2 n2 给水除氧的任务和方法 给水除氧的方法 化学除氧和物理除氧两种 化学除氧是利用易和氧发生化学反应的药剂 如亚硫酸钠na2so3 用于中参数电厂 或联胺n2h4 使之和水中溶解的氧产生化学变化 达到除氧的目的 化学除氧能彻底除去水中的氧 但不能除去其它气体 所生成的氧化物还会增加给水中可溶性盐类的含量 且药剂价格昂贵 中小型电厂不采用 在要求彻底除氧的亚监界和超临界参数电厂 在热力除氧后一般再用联胺补充除氧 给水除氧的任务和方法 物理除氧是发电厂广泛应用的热力除氧法 它的价格便宜 既能除氧又能除去给水中的其它气体 使给水中不存在任何残留物质 故发电厂均采用热力除氧法 在亚临界和超临界参数电厂中 热力除氧法亦是主要的除氧方法 化学除氧只作为辅助除氧和提高给水ph值的手段 给水除氧的方法 给水除氧的任务和方法 亨利定律 气体溶解定律 道尔顿定律 气体分压定律 传热方程传质方程 热力除氧的原理 亨利定律反映了气体在水溶液中溶解的规律 道尔顿定律确定了混合气体的全压力与各组成气体的分压力之间的关系 它们提供了加热方法除去水中溶解气体的理论基础 热力除氧原理 亨利定律指出 在一定温度条件下 当溶于水中的气体与自水中逸出的气体处于动态平衡时 单位体积中溶解的气体量与水面上该气体的分压力成正比 亨利定律的数学表达式为 式中 pb 在平衡状态下水面上该气体的分压力 mpa p0 除氧器内水面上气体的全压力 mpa kd 该气体的重量溶解度系数 它的大小随气体的种类和温度而定 热力除氧的原理 显然 如pbpf时 p 0 气体继续溶于水中 b 在除氧器中 某气体在水中的溶解与离析处于动平衡状态时 与水中气体溶解量相对应的该气体在水面上的分压力称为平衡压力pf 即 热力除氧的原理 道尔顿定律指出 混合气体的全压力等于各组成气体的分压力之和 对除氧器 水面上气体的全压力po应等于水蒸气的分压力ph2o和溶于水中的各种气体分压力 pj之和 即 热力除氧过程 对水定压加热 ph2o 当把给水加热至除氧器压力下的饱和温度时 ph2o po 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 达到除氧的目的 热力除氧的原理 要求 要达到良好热力除氧效果的基本条件是 满足传热和传质 1 给水应加热到除氧器工作压力下的饱和温度 建立除气的加温和传热条件 在热力除氧中即使出现少量的加热不足 都会引起除氧效果恶化 使水中含氧量增大 达不到给水除氧要求的指标 在大气压力下水加热不足1 时水中含氧量会高达0 2mg l 热力除氧的原理 要求 热力除氧的原理 初期除氧阶段 此时水中气体较多 不平衡压差较大 气体可以小气泡的形式克服水的粘滞力和表面张力离析出来 此阶段可以除去水中80 90 的气体 相应给水中含氧量可以减少到0 05 0 1mg l 深度除氧阶段 给水中还残留少量气体 此时不平衡压差相应很小 溶于水中的气体无能力克服水的粘滞力和表面张力逸出 只有靠气体单个分子的扩散作用慢慢离析出来 此时可以加大汽 水接触面 将水形成水膜或水滴 造成水的紊流来加强扩散作用以达到深度除氧 因此对给水除氧有严格要求的亚临界及以上参数具有直流锅炉的电厂 在热力除氧后还要辅以化学除氧 除氧的两个阶段 热力除氧的原理 除氧器的种类和压力选择根据水在除氧器内的播散方式除氧器可分为 喷雾填料式 喷雾膜式 淋水盘式 细流式 喷雾淋水盘式等 根据除氧器压力的大小 可分为真空式 大气式和高压除氧器三种 除氧器压力应根据发电厂的参数 类型和不同水质对含氧量的要求 根据技术经济比较选择 除氧器的总容量应根据最大给水消耗量选择 每台机组宜配1台除氧器 中低参数电厂采用大气式除氧器 高压及中间再热凝汽式机组宜采用一级高压除氧器 除氧器的类型和构造 50mw以上机组的凝汽器 冷却排汽至饱和状态 本身又有专门的抽气设备 因而凝汽器具备了热力除氧的条件 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 利用汽轮机排汽加热凝结水即可以除氧 称真空式除氧器 此时电厂补充水也从凝汽器的上部进入 正常运行时可将凝结水和补充水含氧量降至0 02 0 03mg l 可以保护低压加热器及其管道免受强氧的腐蚀 但经过除氧后的凝结水还要经过真空以下的设备和管道 可能漏入空气 不能作为唯一的除氧器使用 真空式除氧器 除氧器的类型和构造 大气式除氧器的工作压力选择略高于大气压 0 118mpa 以使离析出来的气体靠此压差自动排出除氧器 相应的饱和水温度为104 25 由于工作压力低 设备造价也低 土建投资费用不大 适用于中 低参数发电厂 还适用于热电厂生产返回水和补充水的除氧设备 大气式除氧器 除氧器的类型和构造 高压除氧器的工作压力一般为0 343 0 784mpa 我国定压运行高压除氧器选为0 588mpa 相应的饱和水温度为158 滑压运行高压除氧器最高工作压力为0 733 0 784mpa 高压除氧器的优点 1 除氧器压力提高 汽轮机抽汽口的位置也随压力提高向前推移 可以减少回热系统中价格昂贵的高压加热器的台数 相应增加低压加热器的台数 使系统造价降低 安全性也提高 高压除氧器 除氧器的类型和构造 2 电厂事故或高压加热器停用时 高压除氧器可减少进入锅炉给水温度的变化幅度 改善锅炉的运行条件 现代高参数电厂给水温度一般为230 260 高压除氧器出口水温为158 172 高压加热器停用时不象采用大气式除氧器出口水温仅104 给水温度变化幅度较小 3 除氧器压力提高 其相应的饱和水温也提高 使气体在给水中溶解度降低 增强气体自水中离析过程 有利于提高除氧效果 4 压力提高 给水在除氧器内的焓升也提高 可避免除氧器的自生沸腾 高压除氧器 除氧器的类型和构造 设备较复杂 同时投资增加 锅炉给水泵要在160 左右的高温下工作 为防止给水泵不汽化而产生汽蚀 给水泵入口处需建立较高的静水头 因而增加泵的造价和土建投资 高压除氧器的缺点 除氧器的类型和构造 除氧器的构造 除氧器的类型和构造 喷雾填料式除氧器 除氧器的类型和构造 喷雾填料式除氧器的主要优点是 传热面积大 在负荷变动时如低压加热器故障停用或进水温度降低 除氧效果无明显变化 负荷适应性强 能够深度除氧 除氧后水的含氧量可小于7 g l 这种除氧器的除氧性能与给水雾化好坏关系很大 这种除氧器为我国和西方各国电厂广泛采用 喷雾填料式除氧器 除氧器的类型和构造 淋水盘式除氧器 除氧器的类型和构造 淋水盘式除氧器是一种老式结构的除氧器 外形尺寸大 制造工作量大 检修困难 在正常工况下除氧效果良好 但对进水温度和负荷要求苛刻 适应能力差 当进水温度低于70 及超负荷运行时 淋水盘形成溢流 除氧效果恶化 另外淋水盘的小孔易被水垢和铁锈堵塞影响除氧器的出力 其除氧指标达不到高参数电厂的要求 故在老中压电厂中应用 同时在水箱内设置再沸腾管或在低层加装蒸汽鼓泡装置 使上述缺点得一定程度克服 淋水盘式除氧器 除氧器的类型和构造 喷雾淋水盘式除氧器有立式和卧式两种 其工作是在喷雾层初步除氧 可除去水中大部分气体 再在喷雾层下面串联淋水盘 代替填料层 深度除氧 除去水中残余气体 除氧器的类型和构造 除氧水由进水管5进入进水室4 在进水室下沿纵向布置的恒速喷嘴将水雾化 二次加热蒸汽从左边管进入与雾化水接触混合初期除氧 蒸汽凝结水和给水同时落到中部配水槽7中 配水槽将水变为均匀的细流落到数十组淋水箱中 二次加热蒸汽从淋水盘箱下部进入与给水逆向流动深度除氧 除氧后的给水从下水管落至给水箱 除氧器的类型和构造 卧式喷雾淋水盘式除氧器 除氧器的类型和构造 除氧器的类型和构造 除氧器的类型和构造 旋膜式除氧器是喷雾填料式除氧器的替代产品 是一种最新型热力式除氧器 旋膜除氧器原理是补水经起膜管呈螺旋状按一定的角度喷出与加热蒸汽进行热交换除氧 给水加热到对应除氧器工作压力下的饱和温度 除去溶解于给水的氧及其它气体 防止和降低锅炉给水管 省煤器和其它附属设备的腐蚀 除氧设备主要由除氧塔头 除氧水箱以及接管和外接件组成 其主要部件除氧器 除氧塔头 是由外壳 新型旋膜器 起膜管 淋水篦子 蓄热填料液汽网等部件组成 下面着重介绍除氧塔头的结构原理 1 外壳 是由筒身和冲压椭圆形封头焊制成 中 低压除氧器配有一对法兰联接上下部 供装配和检修时使用 高压除氧器留配有供检修的人孔 2 旋膜器组 由水室 汽室 旋膜管 凝结水接管 补充水接管和一次进汽接管组成 凝结水 化学补水 经旋膜器呈螺旋状按一定的角度喷出 形成水膜裙 并与一次加热蒸汽接管引进的加热蒸汽进行热交换 形成了一次除氧 给水经过淋水篦子与上升的二次加热蒸汽接触被加热到接近除氧器工作压力下的饱和温度即低于饱和温度2 3 并进行粗除氧 一般经此旋膜段可除去给水中含氧量的90 95 左右 3 淋水篦子 是由数层交错排列的角形钢制作组成 经旋膜段粗除氧的给水在这里进行二次分配 呈均匀淋雨状落到装在其下的液汽网上 除氧器的类型和构造 4 蓄热填料液汽网 是由相互间隔的扁钢带及一个圆筒体 内装一定高度特制的不锈钢丝网组成 给水在这里与二次蒸汽充分接触 加热到饱和温度并进行深度除氧目的 低压大气式除氧器低于10ug l 高压除氧器低于5ug l 部颁标准分别为15ug l 7ug l 5 水箱 除过氧的给水汇集到除氧器下部容器即水箱内 除氧水箱内装有最新科学设计的强力换热再沸腾装置 该装置具有强力换热 迅速提升水温 更深度除氧 减小水箱振动 降低口音等优点 提高了设备的使用寿命 保证了设备运行的安全可靠性 除氧器的类型和构造 除氧器的类型和构造 旋膜式除氧器工作原理 射流 吸卷 紊流 传热 传质 水膜裙 淋雨状 饱和 凝结水及补充水首先进入除氧头内旋膜器组水室 在一定的水位差压下从膜管的小孔斜旋喷向内孔 形成射流 由于内孔充满了上升的加热蒸汽 水在射流运动中便将大量的加热蒸汽吸卷进来 试验证明射流运动具有卷吸作用 在极短时间很小的行程上产生剧烈的混合加热作用 水温大幅度提高 而旋转的水沿着膜管内孔壁继续下旋 形成一层翻滚的水膜裙 此时紊流状态的水传热传质效果最理想 水温达到饱和温度 氧气即被分离出来 因氧气在内孔内无法随意扩散 只能上升的蒸汽从排汽管排向大气 老式除氧器虽加热了水 分离出了氧但氧气比重大于加热蒸汽 部分氧又被下流的水带入水箱 也是造成除氧效果差的一种原因 经起膜段粗除氧的给水及由疏水管引进的疏水在这里混合进行二次分配 呈均匀淋雨状落到装到其下的液汽网上 再进行深度除氧后才流入水箱 水箱内的水含氧量为高压0 7 l 低压小于15 l达到部颁运行标准 因旋膜式除氧器在工作中使水始终处于紊流状态 并有足够大的换热表面积 所以传热传质效果越好 排汽量小 即用与加热的蒸汽量少 能源损失小带来的经济效益也可观 除氧效果好产生的富裕量能使除氧器超负荷运行 通常可短期超额定出力的50 或低水温全补水下达到运行标准 除氧器的类型和构造 除氧器的类型和构造 安全阀 装在水箱上 当设备内在压力超出允许值时 安全阀自动打开泄压 起安全保护作用 压力表 装在除氧器上部 监视设备内的压力 一般为1 5级型 水封筒 接口装在水箱高水位上 当水箱水位超过某一极限时 能自动将超出极限水位的那部分排到疏水箱或地沟去 双金属温度计 装在除氧头和水箱下部 监视除氧头和水箱内水的温度 蝶阀 装在加热蒸汽管路上 借助自动调整器 调节加热蒸汽流量 以使除氧器内压保持在额定范围内 截止阀 装在补水管上 借助电动水位调节系统 调节补给水流量 以维护水箱的正常水位 调节阀 装在补水管上 借助电动水位调节系统 调节补水给水流量 以维护水箱的正常水位 电极点水位计 装在水箱上 可远程传感信号到控制室 监视水箱内的水位 电动闸阀 装在水箱放水管路上 当水箱水位超过某一极限时 借助电动水位调节系统 电动闸阀自动打开 将超出极限水位的那部分排到疏水箱去 磁翻板水位计 装在水箱上 现场直观显现水箱水位变化 也可接远传信号 压力自动调整器 自动调节加热蒸汽进口阀门的开度 既调节蒸汽流量 又保持除氧器内压力稳定 滚体装置 装在水箱一个底座下面 能自动调节热胀冷缩时的水箱平移 电动水位调节系统 自动调节补给水流量及控制极限水位放水阀 电动闸阀 除氧器的类型和构造 给水箱是凝结水泵与给水泵之间的缓冲容器 作用 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 贮水量 指给水箱底部出水管顶部水位至给水箱正常水位之间的贮水量 一般为给水箱全部几何容积的80 85 按照火力发电厂设计技术规程规定 给水箱贮水量在保证安全运行的前提下 200mw及以下机组为10 15min的锅炉最大连续蒸发量时的给水消耗量 200mw以上机组为5 10min的锅炉最大连续蒸发量时的给水消耗量 除氧器给水箱 除氧器的类型和构造 除氧器的类型和构造 蒸汽平衡管与逆止阀 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 除氧器的类型和构造 除氧器水箱内再沸腾管 热力式除氧器由于种种原因 如除氧器超负荷运行 进水温度太低 加热蒸汽压力低 或进水温度及除氧器负荷波动较人末能及时调整等 都会造成除氧器进水加热不足 由于水温没有达到除氧器工作压力下的饱和温度 除氧效果显著降低 水中溶解氧明显增加 虽经调整除氧器恢复正常丄作 但不合格的水已经进人除氧器水箱 为了使这部分除氧不介格的水达到规定的标准 在除氧器水箱内装有再沸腾管 通入蒸汽 使除氧器水箱内的水温升高至除氧器压力下的沸腾温度 将水中溶解的氧除去 再沸腾管实际上就足一个混合式加热器 除氧器的类型和构造 除氧器水封 作用大气式热力除氧器的工作压力为0 02mpa表压 除氧器水箱与除氧头是相连通的 当除氧头超压时 虽然除氧器的工作压力很低 似由丁除氧水箱的捽枳很大 水箱是很危险的 由于大气式除氧器的工作压力很低 安全阀的工作不太可靠 而0 02mpa的表压仅相当于2m水柱的静压 因此 用水封来代替安全阀不但结构简单 工作可靠 而且几乎不用维修 所以 大气式热力除氣器广泛采用水封来防止除氧器超压 有些除氧器同时装有安全阀和水封 工作原理除氧器水封就是一个高约3 5m的u形管差压计 见图4 33 u形管内充水 一头与除氧器相连 另一头与大气相通 当除氧器压力为0 2mpa表压时 u形管与除氧器相连的一头水位比与大气相通一头的水位低2m 当除氧器压力超过u形管水封高度时 水封被击穿 蒸汽排出 压力降低 重新启动前 水封应灌好水 除氧器的运行 除氧器的自生沸腾除氧器的自生沸腾是指有过量的热疏水进入除氧器时 因其压力降低水汽化产生的蒸汽量已能满足或大于除氧器的抽汽量 即除氧器内给水加热不需要本级回热抽汽量 从而产生自生沸腾现象 此时除氧器的抽汽量为零或为负值 运行时除氧器加热蒸汽抽汽管上的逆止阀关闭 除氧器内的压力会不受控制地升高 除氧器的排汽量随压力升高而加大 造成较大的热损失和工质损失 同时原设计的除氧器内汽 水逆向流动受到破坏 在除氧器的底部形成一个不动的蒸汽层 妨碍逸出的气体及时排走 因而引起除氧效果恶化 自生沸腾的后果 除氧器的运行 大型机组除氧器宜采用滑压运行 因除氧器滑压运行后给水在除氧器的焓升大大提高 给水焓升提高后给水在除氧器中加热量增大 其抽汽量也就增大 对进入除氧器的高压加热器的疏水设置疏水冷却器 既可避免除氧器的自生沸腾 又减少了对低压抽汽的排挤 但要增加外置式疏水冷却器 增加投资 同时增加了疏水的阻力 可能引起低负荷时高压加热器疏水不畅 将轴封汽 锅炉连续排污扩容蒸汽等高温汽引向别处 将低温的化学补充水引入除氧器以增加吸热量 但会降低回热系统的热经济性 若以上措施仍不能消除除氧器自生沸腾 最后只有改变回热系统 提高除氧器工作压力 相应减少高压加热器的数量来降低进入除氧器的疏水量及其热量 自生沸腾的防止 除氧器的运行 除氧器的运行方式 除氧器的运行 除氧器的运行方式有定压和滑压两种 在本级回热抽汽管道上不设压力调节阀 在滑压范围 20 100 内 其加热蒸汽压力随机组负荷而变化 避免了加热蒸汽的节流损失 与单独连接相比 其关闭本级抽汽的负荷由70 降到20 与前置连接相比 其出口水温无端差 所以该连接方式的热经济性最高 适合于再热机组和调峰机组 滑压除氧器 1 除氧器滑压运行不仅提高了额定工况下的经济性 还明显提高了机组低负荷运行时的热经济性 这对担任中间负荷或调峰负荷的机组将更为有利 2 简化热力系统 降低了投资 3 使汽轮机的抽汽点分配更合理 提高了机组的热效率 滑压运行的优点 除氧器的运行 实现除氧器滑压运行应采取的措施 当负荷骤降时 pj pd 给水泵入口水产生汽化当负荷骤升时 pd 给水成为不饱和水 除氧效果恶化 问题 机组负荷骤升时 除氧器的压力随抽汽压力升高而升高 水箱内的存水由于热惯性使水温升高较慢 水温的变化滞后于压力的变化 除氧器内的水温达不到升压后对应的饱和温度 由饱和水变为不饱和水 已从水中离析出来的气体又会重新溶于水中 使出水含氧量增大 导致返氧 除氧效果恶化 负荷骤升时 因给水泵入口处的水温滞后于上升后压力下对应的饱和水温 给水泵产生汽蚀的可能性更小 因此更安全 负荷骤升时除氧效果的保证 原因 克服返氧的办法是将给水箱内的水温升高达到新压力下对应的饱和温度 保持给水箱内的饱和状态 措施 在给水箱内装设再沸腾管 当机组负荷骤升时 投入补充蒸汽至再沸腾管内 给水在给水箱内再加热至骤升后压力下的饱和温度 即可改善除氧效果 严格控制升负荷的速度 一般升负荷保持在每分钟5 负荷内即可保证出水含氧量在合格标准内 缩减滑压运行范围 若除氧器滑压范围过大 机组升负荷过程中除氧器升压幅度也大 出水含氧量可在长时间内达不到合格标准 负荷骤升时除氧效果的保证 当机组负荷骤然下降或机组甩负荷时 汽轮机抽汽压力也下降 引起除氧器内压力下降 此时水温的下降滞后于压力的降低 水温高于下降后压力所对应的饱和温度 水箱内原来的饱和水发生 闪蒸 相当于二次除氧 水温下降达到新的饱和状态下的平衡 除氧效果会因为水的再沸腾变得更好 此时在给水泵入口处的水温因静水头的作用短时间内不会降低 但泵入口处的压力已随除氧器压力的降低而下降 造成泵入口处的水温高于下降后压力对应的饱和温度 给水泵汽蚀的可能性增大 给水泵的安全受到威胁 严重时影响给水泵正常工作 负荷骤降对给水泵安全的影响 给水泵前置泵外观 单独连接定压除氧器 0 7 1 0mpa165 180 饱和水 优点 保证除氧效果 防止给水泵汽蚀 缺点 有压力调节阀额外增加蒸汽节流损失 低负荷切换至高一级抽汽 关闭原级抽汽等于减少了一级回热 增大回热过程的不可逆损失 由于这两方面原因 降低机组的热经济性 使 i下降 低负荷时尤甚 前置连接定压除氧器 h2的出口水比焓hw2 h2 h2 f p2 而与除氧器定压pd无关 因而压力调节阀的节流与hw2值也无关 这时就不存在因装有压力调节阀而降低机组的热经济性的情况 它是以增加一台高压加热器h2 使投资增加 系统复杂为代价 故应用不广泛 除氧器投运及并列 接到命令后 准备好工具和有关岗位做好联系工作 并进行下列检查 1各进水门 出水门 进汽门 排污门应关 2安全阀应完好 在回座位置 3 各热工表计齐全 考克门开 远控操纵调节器 电动调节门电源送上 试调正常 除氧