低位无头热力除氧器

鼓泡式除氧器

（无头除氧器）申志斌项目经理

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地址：朝阳区大郊亭中街2号华腾国际4号楼12层鼓泡式除氧器

概述氧腐蚀是影响锅炉运行安全的主要因素之一。所以，蒸汽锅炉给水进行除氧是必要的。热力除氧是蒸汽锅炉给水除氧的主要方式，即经济又无加入物。鼓泡式除氧器，是热力除氧器的一种。是无头除氧器的一种。热力除氧器

理论依据亨利定律

气体在溶液中的浓度与液面上该气体的分压成正比。

道尔顿分压定律

混合气体的总压即等于各组分单独存在于混合气体温度、体积条件下产生压力的总和。热力除氧，以亨利定律和道尔顿分压定律为理论依据。热力除氧器工作原理

被蒸汽包围的一滴水，蒸汽压力就是全压，氧气等气体的分压为零，水滴中氧气的理论溶解度为零，氧气就从水中析出，达到了除氧的效果。所以，我们就要创造一种水被水蒸汽包围的环境，氧气就被从水中去除了。当水被加热到饱和温度后，水中的蒸汽分压等于液面的全压，任何水分子的周边都充满了水蒸汽分子，被加热到饱和温度的水中，其他气体的理论溶解率都为零。所以，热力除氧器的理论工作原理就是把水加热到饱和就可以了。热力除氧器实验数据由上图可知，当水被加热到饱和温度时，溶解氧气全部析出。水在大气中，水温与含氧量实际测量值关系图热力除氧器

汽水混合加热器

热力除氧器首先要实现尽快把水加热到饱和状态，并能始终保持饱和状态，创造一种氧气不溶于水的条件，氧气就从水中解析出来，变成游离态的氧气的目的。

要实现这个目的，采用汽水混合加热器是最为理想的，它能人为的把水置于水蒸汽中，并迅速达到饱和状态。热力除氧器气水分离器

从水中解析出来游离态的氧气，如何从水中分离出去，是除氧器要解决的另一个重要问题。热力除氧器必须是一种优良的气水分离器。无疑，增大水的表面积，氧气可以克服更小的阻力从水中分离出来。另外增大水的表面积更有利于汽水换热，所以热力除氧器的结构设计主要是围绕如何扩大水的表面积来进行的。

热力除氧器有头除氧器

所谓有头除氧器，是指除氧头和储水箱分别设置的除氧器。除氧功能在除氧头内完成，水箱只担负储水保证锅炉给水安全的功能。有头除氧器分为淋水盘式、旋膜式、喷雾式、填料式等几种形式，或某几种形式的组合。有头除氧器外形除氧头除氧水箱有头除氧器

旋膜式除氧头结构

有头除氧器通过淋水盘、喷嘴、旋膜管和填料或其组合，将水面积增大，即提高换热面积又有利于游离氧气从水中分离。水被直接喷进蒸汽空间中，在下落到储水箱之前的短短时间内，被迅速加热到饱和温度，去除氧气。氧气从顶端的排氧口和部分水蒸气一起排出。有头除氧器

存在的问题1、设备高度高

要求设备间很高，土建造价大。

设备安装、吊装、运输不方便。

设置两个操作平台，并且操作不方便。

2、除氧持续时间短

只能在设计工况下良好运行，变工况和低负荷时不达标。

进水温度低时，除氧效果差。

3、水雾化装置调节性能差，负荷适应能力差。

4、水箱大开孔热应力大，寿命短，水箱内部需要支撑。

5、高蒸汽直接接触筒壁，设计温度高。无头除氧器

鼓泡除氧器

无头除氧器不单独设置除氧头，除氧过程在水箱中完成。

无头除氧器根据进汽方式分为水上进汽和水下进汽两种。

水上进汽叫做除氧头内置式除氧器或一体化除氧器，即把水箱容积做大，降低液位，留出更多汽空间，把除氧头的结构均布于汽空间，进行除氧。由于结构复杂，使用效果不稳地，所以应用很少。

水下进汽叫做鼓泡式除氧器，蒸汽直接进入水下把水加热到饱和温度，实现除氧。由于结构简单，适应能力强，除氧效果好，成为无头除氧器的主流技术，在国外被广泛使用，在国内电厂也被广泛使用。

鼓泡除氧器

外形鼓泡式除氧器

工作流程水流程：补水从盘式恒速喷嘴喷入除氧器汽空间，吸收从水中溢出的蒸汽，减少乏汽排放，同时预热除氧。未除氧的水从水箱一侧进，除过氧的水从另一侧出，导流装置控制水的流程，保证除氧效果。汽流程：蒸汽由布置于水箱底部的蒸汽喷嘴排管喷射进入除氧器，蒸汽在水中呈泡状上升，将水迅速加热；同时蒸汽结束水中行程时，依然保持泡状，将水中的溶解氧及其它不凝结气体带出水面，达到彻底除氧的目的。鼓泡除氧器

技术要点1、产生稳态鼓泡沸腾效应，水空间即呈两相流状态，增大水汽接触面。水被迅速加热到饱和温度，氧由溶解态变为游离态。游离态氧随汽泡排到汽空间。解决蒸汽直接进入水中产生的噪音和震动问题，实现安全运行。2、实现进水全程高效雾化。保证任何工况下水均能被良好雾化，以有效利用汽空间，为给水预热，保证除氧效果。尽量少随氧排放的蒸汽，实现节能。3、合理的水流程和气流程。强化传热并防止返氧，保证出口氧含量最低。汽空间氧气被及时排出到大气中。鼓泡式除氧器

结构介绍

主要组件

1、多层恒速喷嘴；

2、蒸汽鼓泡装置；3、辅助热源喷嘴4、流程优化装置5、辅助排气系统6、排汽吸收装置7、自动控制系统。鼓泡式除氧器水喷嘴喷嘴特点多层结构；自动调节；性能可靠，设计简洁；不易结垢、堵塞；从零到满负荷均良好雾化；鼓泡式除氧器

鼓泡器蒸汽鼓泡器：就是一定数量、不同孔径并按一定相对位置分布的蒸汽喷嘴的组合体。为了造成由两相流组成的泡腾状态，以实现汽水的充分传质传热。泡腾有效的利用蒸汽泡把氧气送到汽空间排出。泡腾状态，实现均匀传热，没有普通汽水混合时的水击和震动。热力除氧器

低位布置高位布置：除氧器高位布置是为了利用与水泵之间的位差来防止水泵汽蚀低位布置：将除氧器和锅炉给水泵置于同一水平面，单独设置防汽蚀系统。防汽蚀技术

1、动力防汽蚀技术，在锅炉给水泵前串联一级水泵，保证锅炉给水泵入口压力。

2、降温防汽蚀技术，利用补水为给水泵进水降温，及解决汽蚀又少耗汽。低位布置相对于高位布置防汽蚀系统低位鼓泡式除氧器

技术特点1、三强：1）除氧介质适应能力强：可以是过热蒸汽、饱和或湿蒸汽、汽水混合物或高温热水。2）负荷变化适应能力强：喷嘴和除氧时间保证在10-110%负荷范围内除氧效果良好。3）进水含氧量适应能力强：进水即可是凝结水又可是温度较低的除盐（软化）水。2、四低：1）低位布置方便：无需专门设置高位除氧间，可随意高度布置，节省土建费用。2）低设备高度：设备高度降低50%以上，使布置更方便，也节省土建费用。3）低排汽损失：排汽损失很低，排汽量为有头除氧器的15%左右。4）低噪音振动小：起动震动小，运行时噪音低，噪音在60分贝以下。3、五少：1）应力少：罐体无除氧头的大开孔，不会出现应力裂纹，延长使用寿命。2）管路少：无除氧头和水箱连接管、无再沸腾进蒸汽管等，简化管路。3）操作少：允许反应时间长，全自动控制，无需人为操作便可保证除氧效果。4）平台少：无头除氧器只需沿水箱设置一个检修操作平台，甚至不需要操作平台。5）保温少：单一罐体所用的保温材料要少，有头除氧双罐所用保温材料要多。鼓泡式除氧器

可靠性序号分析类别鼓泡式热力除氧器1技术沉淀及经验国外普遍使用，国内电厂广泛应用，我们几十家用户。2喷嘴的可靠性无转动部件，免维护，带过滤，防堵塞，高度可靠。3应力集中由于单容器结构，避免了水箱与除氧头处的应力裂纹。4热疲劳小寿命高加热蒸汽从水下送入，使除氧器整体工作温度低，大大减轻金属热疲劳，寿命有效延长。5低负荷/过负荷运行10~110%的运行范围，保证机组在恶劣工况下可靠运行。6使用寿命至少30年有头-无头比较

基本结构序号比较类别无头除氧器有头除氧器1除氧形式喷雾-鼓泡型喷雾填料或旋膜填料2除氧原理水下进汽，鼓泡沸腾除氧水上进汽，空间加热除氧。3结构单容器结构，一体化设计双容器结构：除氧头+水箱4材料喷嘴不锈钢壳体及内件采用碳钢除氧头采用不锈钢复合钢板水箱采用碳钢5净重量60%16最大容量可高达6000吨/小时2400吨/小时有头-无头比较安装布置序号类别无头除氧器有头除氧器1检修维护平台在水箱上面布置一个或不设需要两个平台2管路系统蒸汽管道布置较简捷除氧头和水箱需加装再沸腾管道3保温材料需要较少相对较多4安装简单容易相对较复杂5是否需要排汽凝汽器由于除氧时被带走的蒸汽量很小，不需凝汽器由于除氧时被带走的蒸汽量很大，需加装凝汽器6总高度3~4米7~8米7抗震性能由于单容器结构，有极佳的抗震能力因总高较高，且除氧头和水箱之间存在应力，抗震效果相对较差8基础载荷重量较轻，基础载荷较小相对较重，基础载荷较大9有效容积比占总容积的65~70%占总容积的75~80%（总容积=除氧头+水箱）10系统复杂性设计简单，符合最小最优原则系统相对较复杂有头-无头比较运行及性能

序号类别无头除氧器有头除氧器1除氧介质过热、饱和、湿蒸汽、汽水混合物、热水主要使用蒸汽2负荷变化范围10~110%70-110%3除氧时间全过程，更彻底2-5秒，适应变工况能力差4水箱加热不需要额外需要额外加热装置5正常运行噪音＜58.3dB，低于推荐标准＜80dB，符合国内工业标准6机组运行振