内置式除氧器优缺点

内置式除氧器及常见问题分析与对策【摘要】本文阐释了近年来新兴的内置式除氧器结构及其除氧原理，总结了内置式除氧器与传统除氧器的不同，分析了这种新型除氧器的优点与特点。并针对使用、维护过程中发现的问题，结合实际进行了深入探讨，剖析了问题的原因，提出了解决问题的措施和优化设计方案。【关键词】内置式；除氧器；问题；对策0概要目前国内电站大多使用传统式除氧器对给水进行除氧，各种教材、资料基本上都是介绍传统式除氧器的原理及其使用和维护。随着传统式除氧器一些弊端的出现，研究人员开发了一种新型的内置式除氧器，并在电站中实际应用。尽管还存在一些问题，但这种除氧器结构新颖、加热速度快、除氧效果好，只要善于使用和维护，仍不失为一种优良的除氧器。1内置式除氧器原理1.1传统除氧器存在的问题所谓传统式除氧器，就是我们常用的高压喷雾填料（或水膜）式除氧器，一般有立式单封头除氧器、立式双封头除氧器和卧式双封头除氧器（如图1）。立式单封头 立式双封头 卧式双封头图i传统除氧器结构型式示意图这几种除氧器需在给水箱上开设直径一般为少1600〜少2400的孔，达到给水箱直径的0.4~0.8倍，超过GB150—98《钢制压力容器》中规定，削弱了给水箱强度和刚度，在除氧头和给水箱连接处产生很高的局部应力和变形，使得给水箱内部产生裂纹，尤其在焊缝区产生大量裂纹，威胁除氧器的安全运行。虽然这些裂纹的产生与很多因素有关，但大直径开孔是造成除氧器产生裂纹的重要原因。1.2内置式除氧器结构特点内置式除氧器是一种新型除氧器，它舍弃了传统式除氧器的除氧头，只保留了除氧器的水箱部分。将原传统式除氧器除氧塔内的除氧功能转移到除氧器的水箱中，在水箱内同时出现除氧和蓄水功能。其优点除取消了传统式立式除氧器的大直径开孔，减小了除氧器的局部应力，提高了除氧器的安全运行系数以外，还采用了新型喷嘴，提高了除氧效果。1.3内置式除氧器的原理内置式除氧器的除氧原理仍然与传统式除氧器原理一样，采用热力除氧原理。根据亨利定律和道尔顿定律，将被除氧的水加热到其压力对应下的饱和温度，将水中分离出来的氧气和其它气体以及部分蒸汽一起从排气口排除。2内置式除氧器结构特点2.1采用射汽型喷嘴传统式除氧器是汽、水由单独喷嘴喷出，通过逆向流动加热，填料延时加热等方法，对被除氧水进行充分加热，从而达到除氧的目的。而内置式除氧器则采用了新型的复合射汽型喷嘴（如图2），从示意图中可以看出：射汽型喷嘴由壳体、射汽喷管和喷头组成，水和汽从同一个喷嘴中的不同位置进入，在壳体圆周壁上开设了若干切向进水槽，进水从壳体外侧通过切向进水槽进入壳体内侧，并形成数股旋转水流。射汽喷管将壳体外侧进入蒸汽的压力能转变成速度能，在射汽喷管出口处的蒸汽达到较高的流速，形成一股高速射汽流。这股高速射汽流一方面在壳体内带动旋转水流向前流动，并在喷嘴出口处撞击旋转水流，增加了水流雾化动力；另一方面这股高速射汽流在壳体内就与旋转水流接触，提前了汽水热交换时间。图2射汽型喷嘴结构示意图在离开喷嘴后，这股蒸汽自雾化锥体中心向四周扩散，使雾化水滴获得均匀加热。由此可见，在喷嘴中汽水进行了初步换热，而在喷出喷嘴后，汽、水均呈雾状进一步强化了换热效果。多组喷嘴沿水箱轴向布置，保证了被除氧水都能够得到充分的加热。因此，这种射汽型喷嘴，与传统除氧器的加热方式有着明显的区别。2.2设置吹扫管吹扫管布置在水面上。在吹扫管中布置了许多吹扫口，它利用加热蒸汽吹散聚集在水面上的氧气层，增加水面上、下的氧气浓度差，有利于氧气的扩散。同时吹扫蒸汽吹破水面，减少了水的表面张力，以便于水中的氧气向水面扩散。同时吹扫后蒸汽向上流动，加热淋水、填料层中的水膜和喷嘴喷出的雾化水，充分利用了余热。2.3泡沫发生器（再沸腾管）在除氧器底部安装了一根沸腾母管和若干沸腾支管，在沸腾母管和沸腾支管上又安装了许多泡沫器。在泡沫器四壁有许多交错的喷射小孔，加热蒸汽自喷射小孔喷出，与周围的水混合，形成许多泡沫，强化汽水之间传热和传质（如图3）。从图中可以看出，图3泡沫发生器结构示意图的原理与传统式除氧器的再沸腾原理相似，作用相同，但由于内部结构不同，新型除氧器的泡沫量大、加热速度快，效果较好。3内置式除氧器常见问题分析与对策3.1轴封蒸汽带水由于取消了除氧头，除氧器的一、二次除氧过程均在除氧器的水箱中进行，特别是射汽型喷嘴的喷射距离较远，而轴封用汽又是直接从除氧器水箱上部引出，如若射汽型喷嘴布置不当，距离轴封用汽口偏近，或者除氧器在工作中汽、水配合失常，雾化不良，极易使轴封用汽带水（如图4）。轴封带水给汽轮机正常运行带来很大的安全隐患。可以采取在设计安装时，喷嘴组远离轴封供汽管口，以保证轴封供汽管口在喷嘴射程之外。也可以在除氧器内UAUI 泡注崭下■水昏+图4除氧器内部结构布置示意图部轴封供汽管与射汽喷嘴之间加装有一定倾斜角度的挡水板（如图4所示）。即使喷嘴喷出工质的速度较大，喷射距离较远，或者水不能得到充分的雾化，水滴直径偏大，也会被挡水板挡住，不会窜入轴封供汽管中，以避免轴封供汽带水。还可以采取对轴封系统加装疏水袋的方法（如图5）,对轴封用汽进行不间断疏水，以确保轴封供汽的正常。这样对有些机组（轴封系统隔离门合理，并且轴封汽源可切换），不需要停机即可进行操作，以确保机组的安全运行，缺点是疏水系统要长期运行，汽水损失较大。脸気髀集 1图5疏水袋内部结构示意图3.2抽汽管道倒汽（水）由于射汽型喷嘴的独特结构，当负荷偏低时，进入除氧器的抽汽压力过低，而由于高加疏水以及连排作为除氧器加热汽源仍然进入，就有可能造成除氧器压力高于其抽汽压力，导致冷汽、冷水沿着抽汽管道倒流，致使汽缸进入冷汽（水），严重威胁机组的安全运行。因此，内置式除氧器对其滑压运行的范围有着严格的要求，一般在30%—100%范围内滑压运行，当机组滑压运行低于30%额定负荷时，必须及时对除氧器进行汽源的切换，特别是在机组滑停时，对除氧器压力和轴封压力、温度的监视，显得尤为重要。有条件的话，也可以在机组滑停到一定负荷时，对轴封汽源进行切换，同时切换除氧器相对应的汽源。3.3含氧量增大喷嘴堵塞、雾化不良以及除氧器水位偏高是内置式除氧器含氧量增大的主要原因。喷嘴堵塞主要出现在机组大修后或者凝结水系统检修后，由于检修工艺粗糙，致使金属杂质或机械杂质进入汽水管道内，堵塞喷嘴。因此在大修后启动前，应拆除喷嘴，对系统进行冲洗。凝结水系统检修时，要严格按照检修工艺，防止杂质进入系统内。雾化不良主要是在变工况运行时，除氧器未能及时根据负荷的变化，进行喷嘴组的停、投，或者汽源未能进行及时切换。在机组滑参数启动时，随着机组负荷的增加，要逐组投入喷嘴，而在滑停的过程中，要根据负荷逐组停用喷嘴，以保证汽、水压力和配比正常，确保喷嘴雾化良好。当除氧器水位偏高时，特别是淹没吹扫管时，使得吹扫效率下降或失效，水面上氧气浓度增大，水中氧气逸出困难；淹没射汽型喷嘴时，汽、水雾化加热失效，这些均导致水中含氧量升高。因此，内置式除氧器在运行中对水位的要求相当严格，不仅仅是考虑到轴封带水问题，更重要的是考虑到吹扫管和喷嘴的正常运行。故内置式除氧器的水位保护应确保完好并及时投入。3.4给水泵汽蚀由于内置式除氧器的泡沫发生器较之与传统的再沸腾结构发生了很大的变化，它所产生的泡沫也远远多于传统意义上的再沸腾。当给水泵运行时，如果泡沫发生器投入运行，不宜开得过大，以防止有汽泡顺着下水管进入给水泵进口，致使给水泵发生汽蚀。少量的汽泡进入可能不易及时查觉，但由于目前使用的给水泵普遍是高转速离心泵（200MW机组在5000转/分左右，300MW机组在6000转／分左右），日积月累就会对给水泵的叶片造成很大的冲蚀，降低给水泵的效率，缩短给水泵的使用寿命。因此，当机组启动时，泡沫发生器最好在给水泵启动前使用，以达到尽快提高水温的目的。当给水泵运行时使用泡沫发生器，要适当控制泡沫发生器的开度，防止泡沫产生过多，并监视给水泵的运行情况是否正常。3.5啸叫和振动由于设置了吹扫管，除氧器内部会出现啸叫声，属于正常情况，当啸叫声过大时，可能是吹扫管进汽开度偏大，应及时予以调整。当除氧器在短时间内发生大量的热交换时，可能导致除氧器发生振动，应尽量避免除氧器进水温度过低，水量过大，特别是当低加解列或使用疏水泵向除氧器进水时，