汽轮机除氧器概述

汽轮机除氧器概述
凝结水在流经负压系统时，在密闭不严处会有空气漏入凝结水中，加之凝结水补给水中也含有一定量的空气，这部分气体在满足一定条件下，不仅会腐蚀系统中的设备，而且使加热器及锅炉的换热能力降低。

为了防止给水系统的腐蚀,主要的方法是减少给水中的溶解氧，或在一定条件下适当增加溶解氧，缓解氧腐蚀，并适当提高给水PH 值，消除CO2腐蚀。

除氧方法分为化学除氧和热力除氧两种，电厂常用以热力除氧为主，化学除氧为辅的方法进行除氧。

除氧器是利用热力除氧原理进行工作的混合式加热器，既能解析除去给水中的溶解气体；又能储存一定量给水，缓解凝结水与给水的流量不平衡。

在热力系统设计时，也用除氧器回收高品质的疏水。

机组正常运行时，采用加氨、加氧联合水处理方式（即CWT工况），这时除氧器完成加热器的作用，并除去其它水融性气体；而在启动阶段或水质异常的情况下，采用给水加氨、加联胺处理（即AVT工况），降低水中的氧含量，减缓氧腐蚀，这时除氧器既完成加热给水的功能，又起到除氧的作用。

我公司采用无头喷雾式除氧器（见图6－1）。

除氧器的设计应满足以下几点要求：除氧能力满足最大负荷的要求、水容积足够大且有一定裕量、设有防止超压和水位过高的措施。

其性能如下：1）正常运行时，除氧器的储水量能维持BMCR工况运行5～10分
钟；
2）除氧器在正常运行情况下（滑压运行），除氧器出口含氧量≤7μg/l；
3）当锅炉冷态启动时，除氧器能在指定的压力、流量下运行，且水温能满足锅炉启动的要求；
4）低压加热器停用等异常工况，除氧器能满足此时的给水温度和流量要求；
5）除氧器具有较高的效率，能将排汽损失降至最低值。

图6－1无头喷雾式除氧器结构简图
除氧器的汽源设计决定于除氧器系统的运行方式。

当除氧器以带基本负荷为主时，多采用定压运行方式，这时，供汽汽源管路上设有压力调节阀，要求汽源的压力略高于定压运行压力值，并设有更高一级压力的汽源作为备用。

这种方式节流损失大，效率较低；而以滑压运行为主的除氧器，其供汽管路上不设调节阀，除氧器的压力随机组
负荷而改变。

因不发生节流，其效率较高。

我公司除氧器采用滑压运行方式，设有两路汽源：本机四段抽汽和辅汽。

在四抽管路上只设防止汽轮机进水的截止阀和逆止门，不设调节阀，实现滑压运行。

而辅汽供汽管路上设压力调节阀，用于除氧器定压运行时的压力调节。

为防止给水泵汽蚀，给水前置泵布置在零米，除氧器布置在24.7m，增大给水泵的有效汽蚀余量。

除氧器型式、技术参数、水质要求如下：
表10－1除氧器结构型式
表10－2除氧器技术参数
表10－3除氧器的给水品质要求
第二节除氧器的工作原理
亨利定律指出：当液体和气体处于同一平衡状态时，在温度一定的情况下，单位体积液体内溶解的气体量与液面上该气体分压力成正比。

当水温升高时，水的蒸发量增大，水面上水蒸汽的分压力升高，气体分压力相对下降，导致水中的气体不断析出，达到新的动平衡状态，除氧器就是利用这种原理进行除氧的。

道尔顿定律指出：混合气体的全压力等于各组分气体分压力之和。

对于给水而言，水面上混合气体的全压力，等于气体的分压力与蒸汽的分压力之和。

可见当增加水面上混合气体中水蒸汽的量时，就可降低氧气的分压力，为除氧创造条件。

水达到饱和温度时，水面上蒸汽的分压力接近于其混合气体的总压力，而不凝结气体的分压力接近于零，这样水中溶解的气体就会不断的排出水面，直至达到此温度和压力下的平衡状态。

热力除氧过程是个传热和传质的过程，传热过程是把水加热到除氧器压力下的饱和温度，传质过程是将水中的气体分离析出。

气体的析出方式大致有两种：一种是在除氧的初始阶段，气体以小气泡的形式从水中逸出。

此时水中气体的含量较多，其分压力大于水面以上气体的分压力，气体会以气泡的形式克服水的粘滞力和表面张力析出，如此除去水中80％－90％的气体。

另一种是气体以扩散形式从水中逸出。

经过初级除氧的给水中仍含有少量气体，这部分气体的不平衡压差很小，气体离析的能力较弱，为达到深度除氧目的，可适当增加水的表面积，缩短气体析出路径，强化水中气体的析出。

为达到良好的热力除氧效果，必须满足以下条件：
第一：有足够量的蒸汽将水加热到除氧器压力下的饱和温度；
第二：及时排走析出的气体，防止水面的气体分压力增加，影响析出；
第三：增大水与蒸汽接触的表面积，增加水与蒸汽接触的时间，蒸汽与水采用逆向流动，以维持足够大的传热面积和足够长的传热、传质时间。

在初级除氧阶段，凝结水经过高压喷嘴形成发散的锥形水膜向下进入初级除氧区，在初级除氧区水膜与上行的蒸汽充分接触，迅速将水加热到除氧器压力下的饱和温度，大部分氧气从水中析出，聚集在喷嘴附近。

为防止氧气积聚过多，在每个喷嘴的周围设有排气口，以及时排出析出的氧气；经初级除氧的水在水箱下部汇集，深度除氧在水面以下进行的，利用引入水面以下的蒸汽将水加热、沸腾，实现深度除氧。

除氧过程析出的气体经排气管排出，除氧后的水则在水箱内与回收的疏水等混合。

这种喷雾除氧的优点在于其除氧效率几乎不受水温的影响。

第三节设备介绍
1、除氧器罐内结构
除氧器主要部件有壳体、恒速喷嘴、加热蒸汽管、挡板、蒸汽平衡管、排氧口、出水管及安全门、测量装置、人孔等（见图6－2）。

1、安全门
2、进水口
3、排气口
4、再循环接口
5、四抽供汽接口
6、辅汽供汽接口
7、高加疏水接口
8、就地水位计
9、溢流口10、放水口11、出水口12、人孔13、压力测点
图6－2除氧器示意图
除氧器的两路汽源四抽和辅汽均引入底部，任一路均能满足除氧和加热的要求，另外高加正常疏水也从底部引入除氧器。

见图（6－3、6－4）
图6－3除氧器内部结构（1）
图6－4除氧器内部结构（2）
除氧器水位过高可能引起除氧器超压，当除氧器水位失控甚至满
水时可能使汽轮机进水，造成恶性事故。

因此除氧器内设有除氧器溢流与放水口，并在顺序控制中设有高水位限制（见图6－5）。

当水位上升至较高值时，先打开放水阀放掉部分给水；在除氧器水位上升至溢流水位时，水经溢流口排掉。

图6－5除氧器溢流管
2、除氧器喷嘴
除氧器的两侧分别安装有一个蝶型stork喷嘴，凝结水分两路引入这两个喷嘴。

喷嘴使凝结水形成适当的水膜，以获得最佳直径的水滴，达到既增大水与蒸汽的接触表面积，又缩短了气体离析路径的效果。

喷嘴抗压力突变的能力差，因此运行中应注意防止凝结水流量大幅波动。

每只喷嘴的最大出力是1400t/h，此时压降为0.056MPa。

3、除氧器供汽
如前所述，我公司除氧器采用滑压运行方式，滑压运行时其压力跟随机组的负荷而变化，其抽汽管路上只有防止汽轮机进水进汽的电动关断阀与逆止阀，不设调节阀。

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，而使水箱内的给水返入蒸汽管内。

（见图6－7）
图6－7汽平衡管示意图
为防止除氧器超压，除氧器装有两个安全阀，其动作压力为1.35MPa，单个安全阀的通流量为61.310t/h。

6.3.5水位及压力、温度测量
除氧器的本体上安装有一定数量的水位、压力及温度测量装置，
供监视和保护用。

第四节除氧器运行
在机组启停过程中负荷小于15％BMCR时，除氧器定压运行，借助辅汽将除氧器压力维持在0.147 MPa。

当四抽压力满足要求时，切换至四抽供除氧器汽源，进入滑压运行阶段。

正常运行时用主机四段抽汽维持除氧器滑压运行，滑压运行范围是0.147MPa至1.219MPa。

在事故或停机情况下，负荷下降至20％BMCR时，汽源由四抽切为辅汽带，维持0.147MPa定压运行。

除氧器水位的调节主要通过除氧器上水调阀来完成，并设有水位联锁和保护装置。

①除氧器启动
1）启动前检查与准备
检查并确认凝结水系统运行正常，凝结水水质合格，辅汽压力和温度等满足要求，除氧器的水位变送器和就地水位计已正常投入，水位连锁保护试验正常。

检查关闭以下所有阀门：放水阀、给水前置泵进水阀、高加排气阀、充氮阀、高加疏水阀、四抽至除氧器的电动隔离阀、辅汽至除氧器的电动隔离阀、除氧器的水位调节阀和旁路阀；
检查开启以下阀门：除氧器上水调阀前后手动阀、辅汽供除氧器电动阀手动阀、除氧器放水电动阀手动阀、除氧器的启动排空阀、连
续排空阀。

辅汽及四抽供汽管暖管，疏水。

2）上水加热
当凝结水系统冲洗合格后方开始除氧器上水。

除氧器冲洗可与给水系统的冲洗同时进行，除氧器出口给水含铁量≤50μg/l，悬浮物含量≤10μg/l时，冲洗合格。

开启除氧器上水调阀向除氧器上水至正常水位，然后将除氧器上水调阀投入自动，除氧器上水调阀自动维持除氧器水位在设定值。

上水完毕后缓慢开启辅汽至除氧器的供汽调阀，除氧器升温升压。

除氧器加热过程中，注意控制升温升压速度，防止除氧器振动。

温升率要求小于10℃/min，升压速率小于2Kpa/min，将除氧器水温加热到锅炉对上水水温的要求。

当除氧器压力接近0.147 MPa时，将除氧器的压力调节阀投入自动，除氧器压力调阀自动维持除氧器定压运行。

当除氧器水温达到111℃，根据给水的溶氧量可关闭除氧器的启动排氧门，调整连续排氧门的开度，减少汽水损失。

当锅炉上水时，除氧器处理的水量增多，这时特别注意除氧器的振动，进水量不可突然增加过多。

②除氧器运行
1）除氧器的汽源切换
当四抽压力高于除氧器的压力时，开启四抽电动隔离阀，维持略
高于0.147MPa的压力运行，将除氧器的汽源切换为四抽带。

在辅助汽源退出运行后，供汽管上的疏水门应开启，使辅汽供汽管道始终处于热备用状态。

当切换完毕后除氧器进入滑压运行阶段，当机组负荷大于20％时，四抽抽汽供除氧器电动隔离阀开启后，确认四抽管道上的疏水阀关闭。

2）除氧器排汽量的调节
除氧器排汽量的多少直接与除氧效果和经济性相关，其排氧门的开度过大，排汽损失加大；过小则降低除氧能力，其开度必须经过现场运行调整后确定。

我厂除氧器只有在机组启动阶段，对给水进行除氧，较高负荷时排氧门全关，进行CWT水处理工况。

3）除氧器压力异常
除氧器压力异常表现为压力的突升和突降。

压力突升的原因，可能是除氧器的进水量突降、机组超负荷运行、高加疏水量大、除氧器的压力调节阀失灵等。

发生压力突升时，应立即检查原因，并作相应处理，必要时可手动调节除氧器压力，避免除氧器超压运行持续。

当除氧器压力突降时，应立即检查除氧器的进水量、压力与负荷是否适应；若加热汽源是辅汽，注意监视辅汽压力调节阀的动作是否正常，必要时可手动调节。

4）除氧器水位异常
除氧器水位异常变化主要是由进、出水失去平衡和除氧器内部压力突变引起的；这时应找出主要因素并针对处理，不可盲目调节，防止除氧器满水。

③除氧器停运
正常停机时，随着机组负荷的降低，除氧器的压力、温度和进水量逐渐下降，当负荷降到20%时，除氧器汽源切至辅汽，维持除氧器定压0.147MPa运行。

并监视除氧器水位、压力和温度与机组负荷相适应，根据需要减少除氧器的上水量至零，并退出除氧器加热装置。