2013第5章-2-_热力除氧器

我国600MW亚临界压力机组设计计算表明，与 定压运行相比，除氧器滑压运行，在额定负荷 时，可提高机组热效率0.12%；在70%及以下 负荷时，可提高机组热效率0.3%~0.5%。
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除氧器的运行及其热经济性
一、除氧器的运行方式： 1、定压运行 ——除氧器工作压力为定值
缺点：
（1）压力调节阀造成抽汽节流损失， 热经济性差；
600MW卧式除氧器外观
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3. 蒸汽喷射式、卧式高压除氧器
水汽逆向流动。
但与一般除氧器的排气方式不同，正常 运行时除氧器的排气引至凝汽器，通过 凝汽器的真空泵将气体排出。在机组启 动前，当凝汽器压力大于0.035MPa，且 除氧器水箱中水温低于100℃时，排气管 上通大气的电磁阀开启，通凝汽器的电为采用背压式小汽轮机，其汽源 采用冷再热蒸汽，排汽引回中压缸。
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（三）除氧器的热力计算及自生沸腾的防止
1. 除氧器的热力计算 1、除氧器的热平衡
物质平衡
Din Dout
Dbl hb' l Ds hwds
Dd hd
Dwj hwj Dsg hsg
热量平衡
Di hi Dj hj
的饱和温度，这时水面上的水的分压力才趋近于全压， 其它气体分压力才趋于零，若pO2为零，则水中溶氧量 为零，这是热除氧的必要条件。
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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，以小汽包形式 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 0.05~0.1mg/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。
其特点是：①提高机组热效率，降低能 耗，据计算一台机组每年因此可节省标 煤近400t； ②避免了排气门开度的调整；
③仅增加了除氧器至凝汽器之间直径 50mm左右管道和两只互为连锁的气动电 磁阀，显然经济上是合算的。 23
4. 无除氧头的除氧器（一体化除氧器）
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它的除氧过程分两次进行。进入的主凝结水通过特殊自调 式喷水装置2雾化成细小水滴，喷水量通过喷水孔的多少来 决定，而喷水孔的多少是由上部控制负荷大小的弹簧来控 制，故水滴的粒度及喷射的角度不因除氧器的出力大小而 改变。这些细小水滴以高速通过除氧器的蒸汽空间，撞击 到挡水板5上堕落到水空间。汽空间的气体分压力很小，小 水滴穿过汽空间得以较充分混合和换热，不凝结气体由排 气口8逸出。此过程即初步除氧，进行非常迅速。
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 有足够余气量。可通过除氧器的化学试验来确定排气 口开度。
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储水箱设再沸腾管，以免水箱的水温因散热降温低于 除氧器压力下的饱和温度，产生返氧。
另外，除氧器、储水箱还要满足强度、刚度、防腐等 要求，并在除氧器和储水箱上部装有弹簧安全门，水 箱上装有水封等，是保护除氧器不会超压损坏的措施， 再配以相应管道及附件和测试表计等。
由于上述过程中，水在汽空间停留时间很短，需深度除氧， 它是用蒸汽喷射设备（即主要蒸汽加热装置）引往储水空 间充入蒸汽搅动水箱内的水，使其达到饱和状态；为了延 长给水流动时间不凝结气体能充分逸出，在水空间内还有 隔板6。通过两次除氧，使出口给水含氧量小于（5×10-7） %，达到合格除氧要求。
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✓ 正是因为定压除氧器在较高负荷时，就须切换汽源，为避免 切换后损失更大，有意识地将除氧器一级回热的焓升值取得 比其他回热级的小很多，故不能满足最佳回热加热分配，又 降低了机组的热经济性。滑压除氧器却可作为独立一级回热 加热器，使回热分配接近最佳值。
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所以定压除氧器难以适应调峰，现在的电网情 况是大机组也要承担调峰。我国后来生产的 200、300、600MW机组，均可适用调峰，除氧 器可滑压运行。
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（二）热除氧器的类型
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（三）典型热除氧器结构特点
除氧头 水箱
除氧器构成：除氧头（除氧塔）、给水箱
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1.大气压力式、立式淋 水盘除氧器
工作压力约0.118MPa
除氧过程：
汽轮机抽汽加热凝结水
优点：压力低、造价低
应用：中、低参数发电厂
热电厂
汽水逆向流动、换热，将水
加热到104℃，使其溶氧小
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5.2.2 热除氧器的构造
（一）对热除氧器构造的要求
为满足传热要求，需有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。 对于大气式除氧器，加热不足1℃，则水中残余 氧为0.2mg/L。
随主机负荷而变动（滑压）、无蒸汽节流损失。 ✓ 定压除氧器却必须在进汽管上装压力调节阀，
以维持除氧器工作压力为某定值（定压），这 就带来压力调节的蒸汽节流损失。在相当高的 低负荷（如200MW机组，80%负荷160MW） 时就必须切换到压力更高的某级回热抽汽上。
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✓ 低负荷运行时，不仅汽源要切换，而且高压加热器的疏水需 切换到低压加热器，如200MW机组，在140~160MW负荷时就 必须切换疏水方式。故定压除氧器的系统比滑压的复杂，运 行操作也复杂，且热经济性较滑压运行的差。
pb
b Kd
pb p0
b
4
气体在水中的溶解量与水温的关系
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（三）传热方程（必要条件）
需强调指出的是必须将水加热 到除氧器压力下的饱和温度。 即使加热微量不足（0.5℃）水 中溶氧量都远超过除氧器允许 的含氧量指标。
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（四）传质方程（充分条件）
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四个结论
定压下一般气体在水中的溶解量与水温成反比。 同一气体，温度一定时，压力越高，溶解量越高。 根据传热方程，必须严格控制将水温加热至该压力下
于15μg/L（指大气压力式除
氧器）
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立式除氧器外观
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2. 喷雾、淋水盘填料式卧式高压除氧器
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（1）除氧头上部为喷雾除氧段，凝结水由顶部进水管引入进 水室，在进水室沿外长度方向布置四排75个喷嘴（国产 300MW机组、600MW机组为148个）向下喷水，与向上流动 的二次加热蒸汽和门杆漏汽充分接触换热，迅速将水加热至工 作压力下的饱和温度，完成初期除氧。
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小汽轮机的形式有纯凝汽式、纯背压式、抽凝 式、抽背式几种。常用的是前两种，采用纯凝 汽式小汽轮机，减少了主汽轮机的凝汽流量和 余速损失，其排汽可直接引至主凝汽器，如图 5-10(a)Ⅲ管道所示，也可配置单独的小凝汽器 及其抽汽设备和小凝结水泵，小汽轮机的凝结 水最终引往主凝汽器，但系统复杂。
应用：中间再热机组、调峰机组
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两种运行方式的热经济性比较
iv ic ic
P ——负荷 Pr ——额定负荷
iv——除氧器滑压运行时
机组绝对内效率
ic ——除氧器定压运行时
机组绝对内效率
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（二）小汽轮机的选择
根据《设规》，我国是300、600MW汽轮机组才配置汽动给 水泵，涉及拖动给水泵的工业汽轮机（以下简称小汽轮机） 的形式（凝汽式或背压式）及其蒸汽源的选择及其如何连入 热力系统等几个方面。
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（3）传热、除氧效果好，可使溶氧量为1~2μg/L，并能适应负 荷变化。
（4）立式除氧器只有一个排汽口，卧式除氧器可纵向布置多 个排汽口（300MW为5~6个，600MW机组为8个），利于气体 及时逸出，以免“返氧”，恶化除氧效果。
我国200MW及以上机组均采用类似的卧式高压除氧器。
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D fwhfw
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三号高压加热 器H3与一台除 氧器（H4）的 局部热力系统。 图上表明有关 汽水参数的符 号，采用相对 量计算
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其物质平衡式为
fw 4 d 3 f lv sg c4
该除氧器的输入热量等于输出热量热平衡式为
4h4 d3h3' lvhlv sghsg f h"f c4hw5 h fw w4
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5.2.1 热除氧的机理
给水除氧的必要性
腐蚀金属（O2 、CO2） 恶化传热效果（不凝结性气体）
给水除氧的方法
化学除氧：除氧彻底，但不能除去其它气体 物理除氧：既能除氧又能除去其它气体
热力除氧
工作压力为5.88MPa（60ata）及以下锅炉，给水含氧量应小于
或等于15μg/L；
工作压力为5.98MPa（61ata）及以上锅炉，给水含氧量应小于
小汽轮机的汽源有四种：新蒸汽、高压缸抽汽、冷再热蒸汽、 热再热抽汽（即中压缸抽汽）。
新蒸汽、高压缸抽汽的蒸汽参数高，使得小汽轮机的蒸汽容 积流量小。小汽轮机的相对内效率较低，实际采用者少。
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（二）小汽轮机的选择
用冷再热蒸汽（即高压缸排汽）作小汽轮机汽源，因进汽参 数比用新汽低得多，蒸汽容积流量较大，故效率较高，并减 少了进入再热系统和中压缸的蒸汽流量，降低锅炉和主汽轮 机的投资，其系统如图5-10（a）中Ⅰ管道所示。该图中Ⅱ管 道所示为采用再热后的抽汽为汽源，因其进汽压力更低，汽 温却接近新汽温度，蒸汽容积流量更大，效率可更高点，但 却没有因再热蒸汽流量减少而带来一些好处。小汽轮机的转 速高（大于6000r/min），它的末级叶片高度受材料强度限制， 若热再热蒸汽参数过低，还受排汽湿度的限制。
（2）除氧头下部为深度除氧段，由喷雾除氧段来的并已除去 80%~90%氧气的凝结水，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，创造了有足够大表面积和足 够时间的两个条件，与底部来的一次加热蒸汽逆向流动，完成 深度除氧。填料层一般由比表面积（单位体积的表面积）大的 填料组成，如不锈钢制的Ω环，或用玻璃纤维压制的圆环或蜂 窝状填料等，使通过的水分散以适应传质需要的水膜。