3-2 给水除氧系统

CP DE
FP
①低压系统，即除盐装置DE位于凝结水泵与凝结水升压泵之间，我国采用者多， 在设备条件具备时，宜采用与凝结水泵同轴的凝结水升压泵。低压系统常因 两级凝结水泵不同步及压缩空气阀门不严，导致空气漏入凝结水精处理系统，
CP 使凝结水中溶解氧含量大增。
②中压系统，无凝结水升压泵而直接串联在中压凝结水泵出口，中压系统设备 DE 少、阀门少、凝结水管道短，简化了系统，便于操作，几乎无空气漏入凝结 水系统，运行中未发生过问题。
3）保证给水品质和给水泵的安全运行，是 影响火电厂安全经济运行的一个重要热力辅 助设备。
二、热力除氧的原理
（一）亨利定律——反应气体在水中溶解的规律
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 b 与水面上该气体的分压力 Pb 成
正比，其表达式为：b kdFra bibliotekpb p0
p0 pN 2 pO2 pCO2 pH2O pj pH2O 单位：MPa
定压下，氧气及二氧化碳在水中的溶解度随着温度的提高而下降。 除氧措施：将水面上气体的分压力降为零。 将水加热到除氧器压力下的饱和温度。
根据工质传热传质特性可得到以下结论： • 定压下一般气体(O2、CO2、空气等)在水中的溶解量与水温成反比； • 根据传热特性，必须严格控制将水温加热至该压力下的饱和温度，这是热
3. 无除氧头除氧器（内置式除氧器）
主凝结水→自调试喷水雾化→高速通过蒸汽空间→主蒸汽加热装置送往水空间→鼓泡蒸 汽加热深度除氧
水空间装隔板，延长流动时间，辅助加热装置补充除氧。
特点： 1.除氧效果好，可靠性高，可采用定、 滑压运行方式，负荷适应范围广，除氧 效果好。 2.给水加热温升达64℃（常规40），汽 水直接接触，无蒸汽跑漏，效率高。 3.热蒸汽自上而下送入，除氧器工作温 度低，金属寿命长。 4.除氧器水箱开孔，降低集中载荷，防 止爆破，安全可靠。 5.单容器结构，结构紧凑焊口少，便于 运输、安装、检修。 6.质量轻，价格低，启动时无振动。
（二）热除氧器的类型
分类方法
名称
按工作压力分
按除氧头结构分 按除氧头布置形式分
按运行方式分
1. 真空式除氧器，pd<0.0588MPa——凝汽器 2. 大气压力式除氧器，pd=0.1177MPa 3. 高压除氧器，pd>0.343MPa
1. 淋水盘式 2. 喷雾式 3. 填料式 4. 喷雾填料式 5. 膜式 6. 无除氧头式
在除氧器中，某种气体在水中的溶解与离析处于动态平衡 时的分压力称为平衡压力。
除氧措施：创造不平衡压差，使除氧器空间气体分压力不断 降低。
二、热力除氧的原理
（二）分压定律(道尔顿定律) ——反映混合气体全压力与各组成压力之间的 关系
混合气体全压力 p0 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 P0，应等于溶解水中各气体(N2、O2、CO2水蒸汽等)分压力、 之和：
热电厂还有生产返回水。凝结水是锅炉给水的主要组成部分，其质量关系 锅炉给水的质量。
影响凝结水质量的主要因素：
①因凝汽器泄漏混入的冷却水中的杂质，这项影响最大；
②补入软化水带入的悬浮物和溶解盐；
③机组启停及负荷变动，导致给水、凝结水溶解氧升高，使热力系统中腐蚀物 增加。
凝结水精处理装置有两种连接方式：
后会分解成 H2S 和 SO2 等有害气体； 适用：用于中压(6.18MPa)以下的锅炉，不能用于高压以上的电站锅炉。
2.联胺 N2H4 处理 优点：N2H4 除氧，生成 N2 和 H2O，不会增加水中含盐量，且能钝化钢铜
表面； 温度高于200℃的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和铜垢。
危害： 1）除氧器内压力不受控制的升高； 2）该级回热抽汽逆止门关闭，除氧器的排汽量加大，带来 较大的工质损失和热损失； 3）使原来设计的除氧器内的汽水逆向流动受到破坏，在除 氧器底部形成一个不动的蒸汽层，妨碍逸出的气体排走，造成 除氧效果恶化。
自生沸腾的防止
防止办法 ①可将一些辅助汽水流量如轴封漏汽、门杆漏汽或某些疏
热除氧器及其原则性热力系统
一、给水除氧的任务和除氧器的作用
1.给水除氧的任务
溶解于水中的气体来源：补充水带入；处于真空状态下的热力设备（凝汽 器和部分低压加热器等）及管道附件不严密漏进了空气。
给水中溶解气体的危害： 1）腐蚀热力设备及管道，降低其工作可靠性与使用寿命； 2）阻碍传热，降低热力设备的热经济性； 3）水中溶氧会造成腐蚀穿孔引起泄漏爆管； 4）高参数蒸汽溶解物质能力强，通过汽轮机通流部分会在叶片上沉积，降低汽轮 机的出力，使轴向推力增加，危及机组安全运行。
3）除氧效果好。除氧器压力高，对应的饱和水温度高，使气 体在水中的溶解度降低。
4）可防止除氧器内“自生沸腾”现象。
自生沸腾的产生及危害：
除氧器作用：除气，混合式加热器，汇集发电厂各处来的疏水和 蒸汽。
物质平衡：
锅炉的给水量=汽轮机主凝结水量+补充水量+低压加热器疏水量+ 高压加热器疏水量+排污扩容器来的扩容蒸汽量+除氧器加热蒸汽量+ 其他进入工质量-除氧器的排汽量
给水除氧和发电厂的辅助汽水系统
除氧器是特殊的混合式回热加热器，兼有除氧，汇 集各项汽水流量的作用，并与给水泵的安全运行有密 切关系。本节围绕除氧器讲述与之有关的内容，重点 讨论热除氧机理及其原则性热力系统和除氧器的安全 运行。
化学除氧
• 给水中溶解氧的影响： 1.腐蚀热力设备及其管道； 2.造成传热恶化，降低机组的热经济性； 3.通过汽轮机通流部分，会在叶片上沉积，不仅降低汽轮机的出力， 还会使轴向推力增加，危及机组安全运行。
物理法：热除氧法 特点：价格便宜，既能除氧又能除去给水中的其他气体，使给水中 不存在任何其他残留物质。用于亚临界和超临界参数电厂。
主要方法：热力除氧法 辅助方法：化学除氧
常用的化学除氧方法有：
1.亚硫酸钠 Na2SO3 处理 优点：Na2SO3易溶于水，无毒价廉，装置简单 缺点：Na2SO3 与O2化合成 Na2SO4 会增加给水含盐量，在温度大于280℃
（3）被除氧的水与加热蒸汽应有足够的接触面积，且两者逆向流动， 这样不仅强化传热，而且保证有较大的不平衡压差，使气体易于从水 中离析出来。
气体自水中离析出来的过程基本上可分为两个阶段：
第一阶段为初期除氧阶段。此时由于水中溶解的气体较多，不 平衡压差较大，气体以小气泡的形式克服水的粘滞力和表面张力逸 出。此阶段可以除去水中约80%~90%的气体。
第二阶段为深度除氧阶段。这时，水中还残留着少量的气体， 相应的不平衡压差很小，气体已没有足够的动力克服水的粘滞力和 表面张力逸出，只能依靠单个分子的扩散作用慢慢离析出来。这时 可以用加大汽水的接触面积，使水形成水膜，减少其表面张力，从 而使气体容易扩散出来。也可用制造蒸汽在水中的鼓泡作用，使气 体分子附着在汽泡上从水中逸出。
水改为引至其它较合适的加热器； ②也可设高加疏水冷却器，降低其焓值后再引入除氧器； ③还可提高除氧器的工作压力来减少高压加热器的数目，
使其疏水量、疏水比焓降低。 注意：高参数以上的汽轮机组，必须配用高压除氧器，由
于压力较高，可防止发生自生沸腾现象。
（三）典型热除氧器结构特点
1.高压喷雾填料式除氧器 主要特点： ①除氧头上部为喷雾除氧段，迅速将 水加热至工作压力下的饱和温度，完 成初期除氧。
三、热除氧器的类型和构造
（一）对热除氧器构造的要求
根据热除氧的机理，对热除氧器构造的要求为：
1.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。
2.为满足传质要求，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p。 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、30min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 20~30min的持续时间，即除氧塔要有足够大的空间。
一、给水除氧方法： 1.化学除氧 2.物理(热力)除氧
化学除氧与物理除氧的特点及应用：
化学除氧：利用一些易和氧发生化学反应的药剂（亚硫酸钠和联胺）， 使之与水中溶解的氧发生化学反应生成另一种物质。
特点：能彻底除去水中的氧；不能除去其他气体，生成的氧化物还 会增加给水中可溶性盐类的含量，药剂价格昂贵，中小型电厂采用。
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气量。可通过除氧 器的化学试验来确定排气口开度。
5. 贮水箱设再沸腾管，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、贮水箱还要满足强度、刚度、防腐等要求，并在除 氧器和贮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。
主热源：按汽轮机的抽汽来设计。
辅助热源：一些汽水工质进入除氧器放出的热量（高压加热器的疏 水，锅炉连续排污扩容器的扩容蒸汽，回收的轴封汽等）
除氧器内被加热、需除氧的水源：主凝结水、补充水、低压加热器 疏水。
自生沸腾的产生及危害：
自生沸腾：过量的辅助热源介质进入除氧器或系统连接不合 理时，辅助热源汽化产生的蒸汽量已经满足或超过除氧器的用 汽需要，使除氧器内的给水不需要回热抽汽加热就能沸腾。
主凝结水→中心管→环形配水管 →喷管→雾状。
加热蒸汽→喷雾层。 ②除氧头下部Ω形不锈钢片、小瓷环、 塑料波纹板、不锈钢车花等作为深度 除氧段，完成深度除氧。