汽轮机除氧器系统运行技术分析

汽轮机除氧器系统运行技术分析
摘要：汽轮机除氧器是给水系统的重要设备之一，汽轮机除氧器能否持续、稳定运行关系着给水系统能否正常运行。

本文介绍了某发电厂汽轮机除氧器系统
及其作用，结合发电厂实际，介绍了汽轮机除氧器系统的运行要求和注意事项，
针对历史事故进行事故分析，旨在自我总结，提高技术水平，同时为汽轮机除氧
器系统长期稳定运行提供参考。

关键词：汽轮机；除氧器；运行；作用
1.设备概述
1.1汽轮机除氧器的作用
凝结水在流经负压系统时，在密闭不严处会有空气漏入，
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。

除氧的主要方法分
为化学除氧和热力除氧两种，电厂常以热力除氧为主，化学除氧为辅。

汽轮机除
氧器是去除锅炉给水中所含溶解氧的设备，以保护锅炉避免氧腐蚀，是利用热力
除氧原理进行工作的混合式加热器，它既能分离除去给水中的溶解气体，又能储
存一定量的给水，缓解凝结水与给水流量的不平衡。

在热力系统设计时，也用汽
轮机除氧器回收高品质的疏水。

1.2我厂汽轮机除氧器系统
按除氧器压力的不同，可分为真空式，大气式和高压式三种除氧器。

按除氧器内部结构
的不同，可分为水膜式、淋水盘式、喷雾式、喷雾淋水盘式、喷雾填料式五种除氧器，其中
喷雾填料式除氧器效果最佳，得到广泛应用。

以我厂三、四期600MW机组为例就是应用卧式
喷雾填料式除氧器。

由除氧器和除氧水箱共同组成。

除氧器主要是由壳体、支座、进水装置、喷雾装置、淋水装置、填料层装置组成，壳体采用16MnR+0Cr18Ni9Ti复合钢板制成，除氧
器水箱由壳体、支座、再循环接管、预暖蒸汽管等组成。

除氧器启动过程采用辅助蒸汽定压
运行，负荷120MW，除氧器由辅助汽源倒至四段抽汽滑压运行，额定出力2180t/h，工作压
力最高1.06MPa，除氧后氧气含量可小于7μg/L。

2.相关保护
汽轮机除氧器液位是其运行中的重要监视参数，水位过高有以下危害：1.进入汽轮机除氧器
的蒸汽减少，造成汽轮机除氧器水温降低，影响除氧效果；2.大量高温水可能从溢放水管排出，造成工质和热量损失；3.水位过高时，水还有可能经由四段抽汽管道倒流至汽轮机和给
水泵汽轮机，造成水冲击事故；水位过低有以下危害：1.进入的蒸汽多，汽轮机除氧器内部
的压力过高，大于水温所对应的饱和压力，除氧效果差；2.水位过低容易造成给水泵汽蚀。

因此，汽轮机除氧器水位设有高、低保护，分别动作不同的阀门和设备，保证运行安全。

正
常运行中汽轮机除氧器水位控制在700~800mm，当水位达到高1值+950mm时，DCS发液位高
报警；当达到高2值+1000mm时，联开汽轮机除氧器溢放水到锅炉疏扩电动门；当水位达到
高3值+1050mm时，保护解列汽轮机除氧器，联开事故放水电动门，联关四段抽汽至汽轮机
除氧器进汽电动门，联关辅汽至汽轮机除氧器进汽电动总门。

当水位降至+850mm时联关汽轮
机除氧器溢放水至锅炉疏水扩容器电动门和汽轮机除氧器事故放水电动门，保证汽轮机除氧
器水位。

当水位降低至低1值+550mm时，dcs发汽轮机除氧器水位低报警；达低2值-
1000mm时联跳汽前泵（汽前泵联跳给水泵）[2]。

3.运行简述
3.1启、停操作
汽轮机除氧器正常采用滑压运行方式，启动时采用辅汽定压运行，机组带到一定负荷后，汽
源切换到汽轮机四段抽汽滑压运行，机组负荷降至四段抽汽不能满足汽轮机除氧器运行要求时，再次切换到辅汽定压运行。

启动前，应将水位补至合适，防止汽轮机除氧器干烧。

在我厂，汽轮机除氧器系统管一般与辅汽系统同步进行，如此可减少操作，节省人力和时间成本。

启动过程应控制汽轮机除氧器温升率不大于1.1℃/min。

在温度大于110℃、压力大于
0.15MPa时，将供汽调门投“自动”，转入定压运行。

随后，缓慢将汽轮机除氧器水位上至
正常，将除氧器上水调阀投“自动”，保持正常水位。

当负荷大于30%额定负荷后，检查四
段抽汽压力高于汽轮机除氧器压力即可将汽源切换至四段抽汽，转入滑压运行。

四段抽汽压
力通常由BV阀调整为相对固定值，故正常运行时汽轮机除氧器接近定压运行。

正常运行时，辅汽联箱至汽轮机除氧器供汽调节阀投入“自动”，压力设定为0.15MPa。

在停运过程中需
要注意，当高加随机停运时，应根据三段抽汽压力，及时将3号高加疏水倒至凝汽器，以免
三、四抽压差减小，导致高加疏水不畅，高加因水位高解列[3]。

3.2监视与调整
（1）汽轮机除氧器在正常运行中水位在750±200mm平稳运行，不应大幅波动。

（2）汽轮机跳闸后当除氧器压力降至0.15MPa时辅汽至汽轮机除氧器动器调门应自动打开，保持汽轮机除氧器压力0.15MPa，或在汽轮机除氧器压力降至0.15MPa前提前将辅汽供汽门
打开，维持汽轮机除氧器压力。

（3）汽轮机除氧器上水调门自动应正常，水位保护投入且动作可靠。

（4）汽轮机除氧器压力、温度相对应。

4.除氧方法有热力除氧和化学除氧
4.1 热力除氧:
热力除氧是指利用蒸汽将锅炉给水加热到大气式热力汽轮机除氧器压力下的饱和温度，这时水表面蒸汽压力接近于水面的全压力，溶解在水中的各种气体的分压力接近于零，给水不具备溶解气体的能力，溶解在水中的气体就会析出，从而达到除去氧气，保护热力设备及管道的目的。

热力除氧的基本原理：根据气体溶解定律(亨利定律),水中溶解的某种气体浓度和该气体在气液表面的分压成正比，如果把水加热到沸腾，气液表面就几乎100%是水蒸气，同时，原来溶解于水中的氧气等各种气体会从水中逸散出来，只要把水分割到足够小的水滴并且及时抽走液面上的气体，就能除去水中氧气和其他溶解气体，并且保证已经逸出的气体不再重新溶解会水中。

[1]除氧气达到充分除氧需要满足三个条件：即把水加热到该压力下的沸点；把水分成足够小的水滴；把溢出的气体及时排出去。

4.2 化学除氧：
联胺除氧是目前常用的化学除氧方法，它在碱性溶液中表现较强的还原性，能够将水中的溶解氧还原，生成氮和水；反应式为：N2H4+02→N2+2H20过量的联氨不生产溶性固形物，可以增加炉水的PH值，有利于锅炉的保护；
本厂配备锅炉加药系统，在除氧药液贮槽内除氧剂和脱盐水混合，通过蒸汽搅拌和电搅拌，配制好除氧药液，经脱氧加药泵送入汽轮机除氧器
[4]。

5.事故分析
在2019年10月，某厂二号机组给煤机堵煤严重，给煤量不足以维持机组高负荷运行。

机组被迫退供热、降负荷。

在退出低压供热时，由于运行人员操之过急，直接退出“低压供热请求”，BV阀快速全开，四段抽汽压力快速下降，除氧器内发生饱和水汽化，由于四抽至汽轮机除氧器逆止门不严，汽轮机除氧器内的蒸汽反向流动，经由四抽至小机进汽管道进入小机，造成小机工作失常，给水流量大幅波动。

迅速关小四段抽汽至汽轮机除氧器电动门，并强制锅炉BT条件中“给水流量过低跳闸（给水流量小于335t/h，延时20秒；给水流量小于310t/h，延时三秒）”条件，当给水流量稳定并且汽轮机除氧器压力与四抽压力一致时，再将四抽至汽轮机除氧器电动门开启，小机运行再无异常。

而在
2020年12月，运行人员在正常退出供热过程中也出现了汽轮机除氧器异常情况。

当时运行人员时间充裕，并未直接退出低压供热请求，但在凝泵、汽泵等均无异
常的情况下，汽轮机除氧器液位仍不可控地上升，最终达到汽轮机除氧器解列值
+1050mm。

事后分析发现，虽然供热正常退出，但燃烧配合不理想，导致主汽压
力下降过快，压力下降率最快为0.73MPa/min，主汽压力最低降至16.16MPa，而
此时机组功率263MW，四段抽汽压力和汽轮机除氧器压力0.7MPa，而汽轮机除氧
器温度仍有168.7℃，比0.7MPa对应的饱和温度（164.96℃）高3.74℃，判断
为汽轮机除氧器内饱和水大量汽化，产生汽水共腾，造成汽轮机除氧器虚假水位。

运行人员迅速加强燃烧，增加机组出力，重新投入汽轮机除氧器运行。

从上述两
种异常情况可以看出，压力、温度、液位都是汽轮机除氧器的重要监视参数，根
据我厂实际情况，在退出低压供热时，要充分关注汽轮机除氧器的运行情况，不
要直接退出低压供热请求，同时也应关注主汽压力和机组负荷，两者都不应下降
过快，否则将有可能导致汽轮机除氧器异常。

6.结语
汽轮机除氧器系统可能出现各种事故，无论是投、退过程还是正
常运行中，都要重视对压力、温度、液位的监视，有异常及时调整。

本次对发电
厂汽轮机除氧器系统的介绍和分析，在为自己总结的同时，也为后来者提供参考。

参考文献：
[1]余升，汽轮机除氧器系统运行技术分析
[2]黄松武，汽轮机除氧器虚假水位引发机组跳闸的原因分析及防范措施
[3]纪晓明，汽轮机除氧器进汽母管逆止门故障造成机组跳闸的原因分析与控制
措施
[4]王彦领、张振宇、蒙在朗、王浩，汽轮机除氧器虚假水位原因分析及防范措
施。