第二节 除氧器.ppt

1、第二节 除氧器,一、概述 1给水中气体的来源：1）天然水中溶解的空气，其中溶解的氧气可达10mgL。水中溶解气体量的多少，与气体的种类、气体在水面上的分压力及水的温度有关。2）由凝结水和补充水组成的锅炉给水中溶有的气体。 原因：因为凝汽器、部分低压加热器及其管道附件等皆处于真空状态下工作，空气可以从不严密处漏入主凝结水中。补充水在化学水处理过程中也会溶解一些气体。 2给水中含有气体的危害： （1）给水里溶解的气体中危害性最大的是氧气，它对热力设备造成的氧腐蚀，通常发生在给水管道和省煤器管。如给水中溶解氧气超过003mgL时，给水管道和省煤器在短期内会出现穿孔的点状腐蚀，严重地影响发电厂安全、经

2、济运行。 给水中溶解的二氧化碳也会引起腐蚀。 （2）水中含有的气体是不凝结的，它会在换热面上形成空气层，增大传热热阻。,3.给水品质的要求： 1）意义：为保证发电厂安全、经济运行，必须将锅炉给水的含氧量控制在允许的范围内 2）要求：火力发电厂水、汽监督规程规定：对工作压力为6.0MPa以下锅炉，给水含氧量应小于15g/L；对工作压力为6.1MPa以上的锅炉，给水含氧量应小于7g/L。 3）除氧器的任务:及时除去锅炉给水中溶解的氧气和其它气体，以防止腐蚀热力设备和影响传热。 4.常用除氧方法热力除氧法 二、热力除氧原理 （一）热力除氧原理 热力除氧的基本原理是建立在亨利定律（气体溶解定律）和道尔

3、顿定律（气体分压定律）的基础上的。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。,1.道尔顿定律指出，混合气体全压力等于各组成气体的分压力之和。在除氧器容积中，水面上气体的全压力p应等于水蒸气的分压力Ps和溶于水中的各种气体分压力pi之和， 即：ppi+Ps MPa 2.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。在除氧器中设气体在水中的溶解量为b，则亨利定律的数学表达式为：b=K(pu/p）mgL 式中

4、：pu-在平衡状态下水面上该气体的分压力， MPa； p-除氧器内水面上气体的全压力，MPa； K-该气体的重量溶解系数,它的大小与气体的种类和温度有关。 当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。如果用某种方法降低某气体在水面上的分压力，使水,中平衡压力高于水面上的分压力Pb，则该气体在不平衡压差（Pf一Pb）的作用下自水中离析出来，直到达到新的平衡状态为止；反之，当不平衡压差为零或为负值时，已经离析出来的气体又会重新回到水中。如要将某种气体从水面上完全除净，可将该气体在水面上的实际分压力降为零，在不平衡压差作用下可把该气体从

5、水中完全降掉，这即是热力除氧的基本原理。 （二）除氧过程 给水在除氧器中定压加热，水的蒸发过程不断加强，水面上蒸汽的分压力逐渐加大，相应溶于水中其它气体的分压力不断减小。当把给水加热至除氧器压力下的饱和温度时，水开始沸腾，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，除氧器不但能够除氧，还能除去其它气体。,（三）保证热力除氧效果的基本条件： (1)必须将水加热到除氧器工作压力下的饱和温度，并维持一定时间。 (2)必须把水中逸出的气体及时排走，以保证水面上氧气及其它气体的分压力减至零或最小。 (3)被除氧的水与加热蒸汽应有足够的接触面积，蒸汽

6、与水应逆向流动，或将水喷成雾状、细水流、水膜状等。 （四）加热除氧过程:即传热传质的过程。 传热过程就是把水加热到除氧器压力下的饱和温度；传质过程就是使溶解的气体自水中离析出来。 气体从水中离析出来的过程可分为两个阶段： 第一阶段：除氧的初期阶段。此时由于水中气体较多，气体以小气泡的形式克服水的粘滞力和表面张力离析出来。此阶段约可以除去水中8090的气体，称之为机械分离； 第二阶段：深度除氧阶段。此时水中还残留着少量气体，这些气体已没有能力克服水的粘滞力和表面张力而逸出，只有,靠气体单个分子的扩散作用慢慢离析出来。这时可以用加大水汽接触面积和缩短气体的逸出路径加强扩散作用，才能达到深度除氧，称

7、之为扩散分离。 三、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。 （一）真空式除氧器 在凝汽器内，冷却排汽至饱和状态，又有专门的抽气设备，因而凝汽器具备了热力除氧条件，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0.020.03mg/L，可以减轻低压加热器及其管道的氧腐蚀。但经过除氧后的凝结水还要经过真空以下

8、的设备和管道，可能漏入空气，且有部分低压加热器的疏水，因此不能作为唯一的除氧器使用。,（二）大气式除氧器 大气式除氧器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。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。 （三）高压除氧器 高压除氧器的工作压力一般为0.3430.784MPa。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0.7330.784MPa 高压除氧器的好处是： (1)除氧器在回热系统中是

9、一个混合式加热器，高压和超高压发电厂中采用高压除氧器，可以减少高加的台数，节省投资。 (2)高压和超高压发电厂的给水温度一般在230250，当高压加热器因故停用时，采用高压除氧器可供给锅炉较高温度(158160)的给水，对锅炉正常运行的影响较小。,此外，提高除氧器的压力其饱和水温也相应提高。这样既使气体溶解度降低，又使气体在水中的离析过程加快，有利于提高除氧效果。 (3)可以防止除氧器发生“自生沸腾”现象。采用高压除氧器，其饱和温度相应较高，热容量增大，有利于防止除氧器发生“自生沸腾”现象。 1）自生沸腾:过量的热疏水进入除氧器时，其汽化出的蒸汽量已能满足或超过除氧器的用汽需要，从而使除氧器内

10、的给水不再需要回热抽汽就能自己沸腾的现象。 2）自生沸腾危害：此时，除氧器的加热蒸汽会减至最小或零，甚至为负值，致使除氧器内压力会不受限制地升高，排汽量增大，带来较大的工质损失和热量损失。另一方面使原设计的除氧器内部汽、水逆向流动受到破坏，在除氧塔底部会形成蒸汽涡流，导致分离出来的气体难以逸出，使除氧效果恶化。,四、除氧器的构造 （一）喷雾填料式除氧器 1.优点：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，除氧后水的含氧 量可小于7g/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。,高压喷

11、雾填料式除氧器 1一次蒸汽进汽管；2喷嘴；3环形配水管；4中心管；5淋水区；6滤板；7形填料；8滤网；9二次蒸汽进汽室；10筒身；11挡水板；12排气管； 13弹簧安全阀；14疏水进人管；15人孔；16吊攀,2.结构和工作过程 图示为高压喷雾填料式除氧器。凝结水由除氧器中部中心管进入，再由中心管流入环形配水管，在环形配水管上装若干喷嘴，水经喷嘴雾化，形成表面积很大的小水滴，加热蒸汽由加热蒸汽管从塔顶部进入喷雾层，喷出的蒸汽对雾状小珠进行第一次加热，水流间传热面积很大，可以得到较高的热负荷强度，水被迅速地加热到除氧器压力对应的饱和温度，水中溶解的气体有8090可以以小气泡形式逸出，进行初期除氧，

12、水中残余含氧量约0.050.1mg/L。 在喷雾层除氧后，还要进一步深度除氧，其措施是在喷雾层下面设置填料层，填料层由很多形不锈钢片、小瓷环、丝网屑或玻璃纤维压制的圆环或蜂窝状填料以及不锈角钢等堆集而成，其比表面积（单位体积的表面积）很大，可达200m2/m3左右，能将水分散成很大的水膜，水的表面张力减小，残留下来1020气体很容易扩散到水的表面，然后被从除氧器底部向上流动的二次加热蒸汽带走，分离出来的气体和少量蒸汽（约占加热蒸汽量35）从除氧器顶部排气管排走。,（二）喷雾淋水盘式除氧器 1.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

13、淋水盘（代替填料层）深度除氧，除去水中残余气体。,卧式喷雾淋水盘式除氧器 (a)除氧器纵剖面图；(b)除氧器横剖面图； (c)淋水盘箱示意图,2.结构：如图所示。除氧水由进水管进入进水室，在进水室下沿纵向布置的恒速喷嘴将水雾化，一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，除氧后的给水从两根下水管落至给水箱，被离析出的气体和少量蒸汽从上部的6个排气口排出，为防止除氧器及给水箱工作过压，除氧器及给水箱圆筒两端上部安装了三个安全阀，给水箱的贮水量为235m3。

14、,（三）除氧器水箱 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。贮水量是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8085。,五、除氧器运行 (一)除氧器的定压运行 我国高、中压火力发电厂的除氧器几乎都采用定压运行方式(即高压除氧器稳定在0.6MPa，低压除氧器稳定在0.12MPa)。 除氧器定压运行时，由于机组负荷、工作蒸汽压力、进水温度、补充水量等的变化都将影响除氧效果。所以，对定压运行除氧器必须注意下

15、述基本要求： (1)除氧水必须加热到除氧器压力下的饱和温度，这是使气体从水中分离出来的必要条件。由于运行中负荷变化，造成除氧器内压力瞬间升高或进水温度过低；补充水量增大等原因，有可能使被加热水达不到除氧器压力下的饱和温度，这时给水中溶氧量增加。即使加热不足1，水中含氧量就会大大地超过规定标准，因此运行中应保持除氧器压力稳定，这就要求除氧器的压力和水位自动调节器能正常投入。此外，进入除氧器的水量和水温应符合设计工况。为防止除氧水加热不足，应使给水箱中的再沸腾管经常投入运行，以保证良好的除氧效果。,(2)必须及时地把水中分离出来的气体排出。其目的就是防止汽空间氧气再次进入水中。运行中当向空排气阀开

16、度一定时，除氧器内的压力大小决定了排汽量的大小。压力降低时，排汽量减少，塔内汽流速度降低，对除氧不利。压力升高时，排汽量增大，同时塔内汽流速度增大。加大了对细水流的破碎作用，对除氧有利，但增大了工质和热量损失。因此除氧器排气阀的合理开度，应通过试验来确定。 (3)改进补充水的运行方式。 改进的办法是： 采用余汽冷却器，用余汽加热补充水，提高补充水温； 应连续向除氧器补水，以提高除氧器运行工况的稳定性； 集中向少数除氧器内补水，这是因为多台并列运行的除氧器，如每台都进补充水，当运行工况变化时，必然引起整个除氧器系统工况波动，造成所有除氧器的除氧效果下降，如集中向一台或少数几台除氧器送进补充水，就

17、可以保证其余除氧器运行工况的稳定，还可以对集中补水的除氧器进行调整或改造，以适应进大量低温补充水的运行工况。,(4)并列运行除氧器负荷应均匀分配，个别除氧器不应过负荷。并列运行除氧器在汽侧、水侧应设置有汽、水平衡管，以保持并列运行除氧器的压力和水位一致。 (5)给水箱水位应保持规定的正常水位。水位过低会使给水泵入口富裕静压头减小，水位过高会使水经抽汽管倒流入汽轮机引起水击事故。所以，给水箱上应装置水位自动调节装置。给水箱内还应加装再沸腾管，使水箱内水温经常处于沸腾状态，同时水箱水面上的汽化蒸汽可以把除过氧的水与水面以上分离出来的气体相隔绝，保证除氧效果。 除氧器在运行中，它的出水含氧量与负荷(

18、进水量)、进水温度，补充水量、排汽量等的关系，称之为除氧器的热力特性(或叫运行特性)。 (二)除氧器的滑压运行 1.定义：除氧器的滑压运行，是指除氧器的运行压力不是恒定的，而是随着机组负荷的变化在一定范围内改变。,2.除氧器滑压运行的优点 (1)可以避免供除氧器用汽的抽汽节流损失。 说明：滑压运行除氧器由于不用维持除氧器压力恒定，故除氧器加热蒸汽管路上不设压力调节阀。除存在抽汽管路上的压降损失外，在任何工况下除氧器的压力都接近于抽汽压力，因此避免了运行中的节流损失，使系统简单，并改善了回热系统的热经济 (2)可以使汽轮机抽汽点得到合理分配，提高机组的热经济性。 2.除氧器滑压运行带来的一些问题

19、 （1）存在问题： 当汽轮机负荷在较大范围内变动时，除氧器滑压运行与定压运行相比将对除氧效果和给水泵的安全运行产生不同的影响。例如：负荷突然增大时，除氧效果将下降；负荷突然减小时，容易使给水泵入口发生汽化。这是因为：,1)汽轮机负荷突然增加，除氧器内的工作压力将随着抽汽压力的升高而升高。与此同时除氧塔内下降过程的水和给水箱中的水在此瞬间来不及达到相应压力下的饱和温度，此时给水中含氧量增加。这种情况一直要持续到除氧器内水温达到新的压力下的饱和温度时，除氧效果才能恢复。此时，由于给水温度低于蒸汽压力对应的饱和温度，减小了给水泵入口发生汽化的可能性。 2)汽轮机负荷突然减小，除氧器内的工作压力将随着

20、抽汽压力的减小而降低。由于给水箱的热容量较大，水温还未下降，部分水将发生汽化，汽化蒸汽对除氧水进行加热，相当于二次除氧，此时除氧效果十分良好。但给水泵入口处最容易发生汽化，严重时会使给水泵不能正常工作。 （2）结论：当除氧器采用滑压运行时，除氧效果下降主要发生在机组负荷突然增大的情况下；而给水泵发生汽化，威胁给水泵安全运行，主要发生在机组负荷突然减小时。,3.除氧器滑压运行防止给水泵入口汽化的措施 (1)提高除氧器给水箱标高，增大给水泵入口静压。这一措施的优点是运行维护简单，缺点是厂房建筑投资增大。 (2)给水泵前加装前置泵增大有效汽蚀余量。此法可降低给水箱布置标高，减小厂房荷重。 （3)汽轮

21、机甩负荷时采用备用汽源供给除氧器蒸汽，阻止除氧器压力下降过快。备用汽源可用新汽经减温减压，或其它可以获得的蒸汽。 (4)在给水泵入口处加速水的温降。 1）减小给水泵吸入管的水容量，缩短其长度(指水平长度)，减小管径，这样可以加快换水速度，使给水箱内水温较低的水能够比较快地换至给水泵入口处，缩短了给水泵入口发生汽化的滞后时间。2）开启给水再循环管增加给水流量。3）或在给水泵入口注入温度较低的水。注入的冷水可采用从旁路来的主凝结水。 4除氧器滑压运行时防止舍氧量增大的措施：投入再沸腾管，尽快提高水温。,(三)除氧器在运行中的常见故障 除氧器在运行中常常会发生一些异常情况，如排气带水、振动、U型溢水管的水封被冲破等。 1.排气带水(简称跑水) a.条件：在运行工况发生较大变化时。 b.原因：排气量过大，造成排气速度过高而携带水滴。 c.措施： 可通过调整排气门开度，便可使排气带水现象减少或基本消除。 对除氧设备的结构进行改进：如将除氧器顶部挡水板加大，或在顶部加装百页窗或汽水分离器，也可在除氧塔排气管上安装体外汽水分离器。 2.除氧器的振动 a.条件：除氧器内发生水、汽冲击时。 b.危害：如果振动较大时，会使除氧器外部的保温层脱落，汽水管道法兰连接处松动，焊缝开裂，引起汽水漏泄，严重时甚至把淋水盘等部件振掉，使除氧器不能运行。,c.