除氧器运行

加氧加氨水处理(CWT)
七十年代中期，原联邦德国在NWT基础上，开发应用了CWT。 我国华能北京热电厂即采用CWT技术。
八十年代以来，国外还开发了一些新型化学除氧剂，如二甲基酮 肟(丙酮肟)、碳酰胼等。丙酮肟毒性小，耗用量少，使用安全。
4.2 除氧器 NO.5
除氧器是利用回热抽汽来加热除去锅炉给水中溶解 气体的混合式加热器，是影响火电厂安全经济运行 的重要辅助设备，主要作用有（5大功能）： 给水除氧、除去其他不凝结气体； 作为一级回热加热器； 汇集各项汽水(包括主凝结水、补充水、各种疏 水、锅炉连排扩容蒸汽、汽轮机门杆漏汽、外来 汽水)； 布置在高位，保证给水泵的安全运行； 通过除氧器水箱的储存水满足机组调节的要求。
(b)水中溶解氧量与水温加热 不足的关系
4.2 除氧器
NO.10
一、热除氧的原理
(1) 定压下一般气体(O2、CO2空气等)在水中的溶解量与该气体在液面上 的分压力成正比，当该气体的分压力为零时其溶解量也趋于零；
(2) 根据传热方程，必须严格控制将水温加热至该压力下饱和温度，这时 水面上的PH2O才趋近于全压力，∑pj才趋于零，若PO2为零，则水中溶氧 量为零，这是热除氧的必要条件。
(3) 传热、除氧效果好，可使溶氧 量为1~2μg/l，并能适应负荷的 变化。
(4) 卧式(b)与立式(a)相比现场安装 量小，高度低，便于布置，又省 投资。我国200MW 及以上机组 均采用类似的卧式高压除氧器。
11 6 A
7 8 9
5 4 3
C
A C
2 1
A-A
C-C
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6 10
喷嘴 (a)
5 7
淋水盘式除氧头 1 补充水管；2 凝结水管； 3 疏水箱来疏水管；
4 高压加热器来疏水管；
5 进汽管；6 汽室；7 排气管
4.2 除氧器
2. 喷雾淋水盘填料式卧式高 压除氧器
(1) 除氧头上部为喷雾除氧段，完 成初期除氧。
(2) 除氧头下部为深度除氧段，凝 结水通过布水槽钢均匀喷洒在淋 水盘上(有若干层)后再进入填料 层，与底部来的一次加热蒸汽逆 向流动，完成深度除氧。
(3) 根据传质方程，要有足够的不平衡压差Δp，这是热除氧的充分条件。
除氧初期水中溶解气体较多，Δp较大，以小汽泡形式克服水表面张 力自水中离析出来的驱动力较大，能除去水中气体的80%~90%，相应水 中含氧量可降低到0.05~0.1 mg/l。除氧后期，水中仅溶解残留的少量气体 ，Δp已较小，气体已难以克服水的表面张力离析，须靠加大汽水接触面( 形成水膜，水膜的表面张力小)或水紊流的扩散作用，使气体从水中离析 出来。
给水溶氧的来源：
补充水带入空气； 从系统中处于真空的设备、管道附件不严密处漏入空气。
给水溶氧的危害：
不凝结气体导致传热恶化，降低机组热经济性和安全性； 造成热力设备及其管道腐蚀，二氧化碳会加剧氧的腐蚀，如：水中
溶氧会造成腐蚀穿孔引起泄漏爆管。
为确保火电厂热力设备安全经济运行，给水必须除氧。我 国《电力工业技术管理法规(试行)》规定，给水含氧控制指 标为：
3
来的凝结水等由除氧头上部各接口处
排气 2 凝结水
4
引入(温度低的水流在除氧头最上部引 入)；回热加热蒸汽从除氧头的底部引
6
疏水 5
入，汽水逆向流动、换热，将水加热
到104℃，使其溶氧小于15μg/l。
蒸汽
(3) 顶部设有排汽口。
若淋水盘安装有倾斜或小孔被堵均恶化除
氧效果。工况变化时适应能力差。高 参数电厂已不采用，多用于中参数及 以下的电厂。
4.2 除氧器 NO.6
一、热除氧的原理
1. 道尔顿分压定律 混合气体全压力等于其组成各气体分压力之和
，即除氧器内水面上混合气体全压力等于溶解水中 各气体和水蒸汽分压之和。
p pN2 pO2 pH2O p j pH2O
由此可知，如定压下加热水至沸腾，并使水蒸 汽分压力趋近于全压，则水面上所有其它气体的分 压力即趋近于零。
给水除氧方法有化学除氧和物理(热力)除氧两大类。化学除 氧方法是在除氧器出口添加还原剂，经化学反应，消除残留 在水中的溶解氧。药剂应具备反应迅速、药剂本身和反应物 对锅炉无害的条件。
亚硫酸钠处理：Na2SO3+O2→Na2SO4
Na2SO3易于溶于水，无毒价廉，装置简单。但Na2SO4会增加给 水含盐量，在温度大于280℃后会分解成H2S和SO2等有害气体。仅适 用于中压(6.18MPa)以下锅炉，不能用于高压以上的电站锅炉。
4.2 除氧器 NO.11
二、除氧器结构的要求
(1) 满足传热要求，需要足够的汽水接触面积，水应在除氧器内均匀 喷散成雾状水滴或细小水柱，将水加热至除氧器工作压力下的饱和温度， 差几分之一度也不行，故定压除氧器要装压力自动调节器。
(2) 满足传质要求，初期水应喷成水滴，后期要形成水膜，而且汽水 应逆向流动，以保证有最大可能的Δp。
4.1 给水除氧 NO.4
加氧处理(中性水处理NWT)
六十年代初期原联邦德国、美国提出了钢在含氧纯水中的耐腐 蚀理论，原联邦德国率先在火电厂中实现给水加氧处理，即中性水处 理NWT，取得了显著防腐蚀效果。它是往高纯度且呈中性的锅炉给 水中，加入气态氧或过氧化氢，使金属表面形成稳定氧化膜，促进钢 表面进入钝化区，达到防腐效果，给水中腐蚀物大幅减少，使直流锅 炉几乎无需清洗。其缺点是对给水水质要求很严，中性纯水的缓冲性 低。此法已在国外各类直流锅炉、空冷机组和核电机组上应用。我国 从1987年起在670t/h 汽包炉上进行了NWT长期实验，并研究确定了 汽包炉NWT的水质规范。
4.2 除氧器
NO.7
一、热除氧的原理
2.亨利定律
气体在水中的溶解度，与该气体在水面上的分 压力成正比。即单位体积水中溶解某气体量与水面 上该气体的分压力成正比：
b Kd
pb p
由此可知，当某气体在水面的分压为0时，该 气体在水中的溶解度即为零。
4.2 除氧器 NO.8
一、热除氧的原理
3.传热方程
第4章 给水除氧和发电厂的辅助热力系统 NO.1
随着机组容量及参数的不断提高，对工质的要 求也越来越高，给水除氧是保证现代电厂安全运行 的重要手段。
本章主要内容如下： (1) 给水除氧的原理 (2) 除氧器系统及其运行方式 (3) 热电厂的热负荷及供热系统 (4) 发电厂的辅助热力系统。
4.1 给水除氧 NO.2
余汽 凝结水
2 3 4
加热蒸汽
6 给水
4.2 除氧器
NO.14
1. 立式淋水盘式
1
一般大气压力式除氧器均为此形式。
补充水
(1) 设有5~8层环形、圆形淋水盘交错布置， 盘底钻有直径为5~8 mm小孔，盘中水 疏水
层高约100mm。由小孔落下表面积很
大的细小水滴。
(2) 高压加热器组来的疏水，低压加热器组
(5) 贮水箱设再沸腾管，以免因散热使水箱的水温降到低于除氧器压 力下的饱和温度，产生返氧。
4.2 除氧器
NO.12
二、除氧器的类型
4.2 除氧器 NO.13
典型的除氧器结构包 空气
括除氧头（塔）及其所
连结的给水箱。
化学补充水
蒸汽空气混合物 5
1 主凝结水
淋水盘式除氧器构造简图
1—除氧塔；
2—环形滴水盘； 3—圆形滴水盘； 4—蒸汽分配器； 5—余汽冷却器； 6—给水箱
(3) 要有足够空间，使汽水接触时间充分，据试验在0.1Mpa压力下， 其它条件一定时，汽水接触时间分别为10、20、30 min时，水中溶氧量分 别达0.056、0.017、0.006mg/l。为符合允许的给水含氧量,可见应有20~30 min 的持续时间，即除氧塔要有足够大的空间。
(4) 应及时将离析的气体排除，以减少水面上该气体分压力，否则， 要发生“返氧”现象，故应设有排气口并有足够余汽量。可通过除氧器的 化学试验来确定排气口开度。
1. 除氧器的运行方式
(a) 定压 (b) 滑压
为保证除氧器的安全经济运行，在运行中应监视和控制以下 项目：
1．溶氧量 2．压力和温度 3．给水箱水位
工作压力为5.88Mpa(60ata)及以下锅炉，给水含氧应小于15μg/L； 工作压力为5.98Mpa(61ata)及以上锅炉，给水含氧应小于7μg/L； 对亚临界和超临界的直流锅炉，由于无排污、蒸汽溶盐能力强等原
因，要求给水含氧应小于7μg/L，直至彻底除氧。
4.1 给水除氧 NO.3
为将水加热到除氧器工作压力下饱和温度，考虑如下的 传热方程：
Qd K h A t
要达到饱和温度，传热温差趋于零，换热面积应趋于无 穷大。
4.传质方程
气体离析出水面是一个传质过程，满足传质方程：
G K m A p
4.2 除氧器
NO.9
气体在水中的溶解量与水温的关系曲线
(a)水中O2的溶解度
联氨处理：N2H4+O2→N2+H2O
N2H4除氧，生成N2和H2O，不会增加水中含盐量，且有钝化钢 铜表面的优点，在200℃以上高温水中能还原铁和铜的氧化物，有利 于减缓锅炉水冷壁管生成铁垢铜垢。不仅广泛用高压及以上锅炉，也 用于直流锅炉。
N2H4除氧除氧效果与pH值、溶液温度等有关。N2H4有毒、有 挥发性、易燃烧，在保管、运输和使用时应遵守有关安全规定。 N2H4还被怀疑为是致癌物质，使用时要有相应安全措施。
18 6 16 2
5 19
13
7
11
9
二次汽
1
14
15 16
12
15
(b)
NO.15
6 2 17 9 12 一次汽