除氧器的特性及其对机组的影响

除氧器的特性及其对机组的影响

【摘 要】近年来的煤、油价格飚升，使火电企业的利润空间越来越小甚至造成亏损。降低运行成本是各电厂的主要工作任务，降低发电煤耗、节约厂用电是降低运行成本的主要手段。本文主要针因除氧器工作参数的变化对机组热经济性的影响进行分析。除氧器的运行情况不仅对机组的热经济性有很大的影响，而且直接关系到机组的运行寿命跟安全。

【关键词】除氧器；等效焓降；热经济性

0 引言

随着火力发电厂装机向高参数、大容量趋势的发展，提高运行经济性，降低能耗己经成为电厂节约一次能源的迫切要求。因此，在火力发电厂设计和改造中，始终要考虑安全性和经济性。热经济性分析是电厂热力系统性能监测的有效工具，是发现机组运行中存在问题并进行优化的基础。对热力系统进行热经济性在线分析能够提高电厂运行管理水平，增加电厂的经济效益。因此准确了解机组能耗指标是电厂节能降耗、提高经济性的基础[1]。除氧器在电厂热力系统中承担除氧任务，以防止设备腐蚀。同时，它又是回热系统中的混合式加热器之一，并作为凝结水泵和给水泵之间的缓冲和贮水装置，以汇集高压加热器疏水等。在火力电厂锅炉给水处理工艺过程中，除氧是一个非常关键的环节。氧是给水系统和锅炉的主要腐蚀性物质，给水中的氧应当迅速得到清除，否则它会腐蚀锅炉的给水系统和部件，腐蚀产物氧化铁会进入锅炉内，沉积或附着在锅炉管壁和受热面上，形成传热不良的铁垢，而且腐蚀会造成管道内壁出现点坑，造成阻力系数增大。管道腐蚀严重时，甚至会发生管道爆炸事故。另外，在热交换器中若有气体聚集就会妨碍传热过程的进行，降低设备的传热效果。因此水中溶解有任何气体都是不利的，尤其是氧气，它将直接威胁设备的安全运行。国家规定蒸发量大于等于2t/h的蒸汽锅炉和水温大于等于95℃的热水锅炉都必需除氧。

除氧器的主要作用是除去给水中的氧气，保证给水的品质。除氧器本身又是给水回热系统中的—个混合式加热器，同时高压加热器的疏水、化学补水及全厂各处水质合格的疏水、排气等均可通人除氧器汇总并加以利用，减少电厂的汽水损失。

1 热力除氧器的工作原理

1.1 工作原理

给水的除氧是防止锅炉腐蚀的主要方法，在容器中，溶解于水中的气体量主要由两个方面决定：一方面与水面上该气体的分压力成正比例（即压力越高，该气体在水中的溶解度就越大，反之则越小），另外一方面与水的温度有关（即水的温度越高，那么该气体在水中的溶解度就越小，当温度为相应工作压力下的饱和温度时，气体在水中的溶解度为零）采用热力除氧的方法，即用蒸汽来加热给

水，提高水的温度，且使水面上蒸汽的分压力逐步增大，而溶解气体的分压力则渐渐降低，溶解于水中的气体就不断逸出，当水被加热至相应压力下的饱和温度时，水面上全部是水蒸汽，溶解气体的分压力为零，水不再具有溶解气体的能力，亦即溶解于水中的气体，包括氧气均可被除去。

除氧的效果一方面决定于是否把给水加热至相应压力下的饱和温度，另一方面决定于溶解气体的排除速度，水是否能加热到相应压力下的饱和温度与水和蒸汽的接触表面积的大小有很大的关系，采用旋膜管、水篦子加填料的方式，水通过旋膜管，形成的水膜群下落，与上升的蒸汽流相遇。形成水的膜群大大地增加了水和蒸汽的热交换面积，强化了汽水热交换的效果，形成水膜群的水经过水篦子换热后继续流经无规则堆放的填料层时，受到蒸汽的进一步加热。水迅速被加热，溶解于其中的气体的排除速度也更快。最后除氧水流经除氧水箱，经蒸汽再沸腾管加热，充分的保证了除氧水在工作压力下为饱和温度，因此，虽然水在除氧器中停留时间很短，而除氧效果较彻底。出水含氧量≤0.1mg/L。

1.2 热力除氧的基本条件

为了使气体从水中能够充分完全地分离出来，热力除氧时必须满足传熟和传质两方面的条件。

在一定压力下，氧的溶解度随着水温的升高而降低。在同一饱和温度下，欠饱和度越大，水中的溶氧量越大；如果欠饱和度不变，水的饱和温度提高（相应于汽水界面上的压力增大），水中的含氧量也随之增加。当水温达到相应压力下的饱和温度时，氧在水中的溶解度等于零。因此热力除氧的先决条件是水要被加热到饱和温度。给水加热不足达不到饱和温度时，即使欠饱和度很小，也会显著影响除氧效果。

水中溶氧浓度的降低速度是同其浓度成正比的。因此，如要使C1降到零，除氧所需时间就将是无限长。即在一定条件下，对除氧程度要求愈高（即深度除氧），则所需除氧的时间也愈长。然而在除氧器中，无限延长水的除氧时间是不可能的，但是，采用多级淋水盘、增加填料层高度以及其它方法阻滞水流下降，以适当延长水的加热除氧过程，是既有必要又有可能的，这也是提高除氧效率的重要途径之一。

根据溶解气体解析过程的原理可知，为了使除氧水的溶氧量降到最低的数值，就必须尽量降低除氧头内加热蒸汽中氧的分压。因此在除氧头内造成良好的“通风”条件（即保持良好的蒸汽流通条件），使由水中解析出来的溶解气体随着余汽顺利地排出除氧器，也是确保除氧效果的又一必要条件。这个良好的条件除了在除氧头内要保持有一定的热负荷强度外，还必须保持有足够的余汽量。在一般情况下，余汽量应为每吨进水有1～3kg，过多会造成热量损失，也是不必要的。

2 除氧器的种类及其除氧效果

国内电厂早期采用淋水盘式除氧器，它对进水温度和负荷要求苛刻，适应能力较差，且淋水盘的孔易被堵塞。后来很多电厂改用喷雾填料式除氧器。这种除氧器的除氧效果也不理想，溶解氧的合格率一股在65%左右。于是，后来又研制出泡沸式和旋膜式除氧器，其中，旋膜式除氧器的除氧效果远高于其他型式的除氧器。

我国目前使用最多的是喷雾式除氧器。在该除氧器中，蒸汽加热雾滴时，属高强度凝结换热，瞬间可将雾滴加热到饱和温度。此时雾滴中80%～90%的溶解气体被离析。

旋膜式除氧器是将射流、旋转膜和悬挂式泡沸3种传热、传质方式缩化为一体。它不仅具有很大吸热功能，而且有很大的解析能力。将自然降膜改造为强力降膜，增强传热、传质功能，具有很高的除氧效率。

因此旋膜除氧器的结构有利于深度除氧，除氧效果比喷雾式除氧器强。

3 除氧器运行状况对机组的影响分析

3.1 除氧器的水位控制系统的问题分析

在机组正常运行时，除氧器汽源来自汽轮机抽汽阀门全开的四段抽汽，除氧器汽源压力和流量不受控制，而与被除氧水的水温、气水接触面积与除氧器水位有直接的关系。除氧器水位高，可能造成除氧水加热不足，气水接触面积减小和水中溶解氧逸出困难而影响除氧效果；除氧器水位过高，可能造成汽封进水，抽汽管水淹，威胁汽轮机的安全运行；除氧器水位过低，除了影响给水泵安全运行之外，甚至会威胁锅炉上水，造成断水事故。因此，在机组运行中稳定除氧器水位，将其控制在最佳的高度具有非常重要的意义。

热力除氧器是火电机组和核电机组中的重要热力设备，透切理解热力除氧工作原理，掌握除氧器水位稳定的策略，对机组安全运行和延长机组的寿命具有十分重要的意义。

3.2 除氧器溶解氧超标问题的分析

为了充分利用余热，在夏秋两季电厂通常会将热电厂无盐水用余热加热后反供到热电厂除氧器，温度在60℃～80℃，有时达90℃。无盐水的温度的提高对于热力除氧器理应有利于化补水尽快达到饱和，溶解于水中的空气易于逸出，然而，在温度升高的同时，除氧器的化补水进水量却随着外供蒸汽量的减少而减少，此时的除氧器溶解氧含量出现严重招标，最高能达到达到50 。所以除氧器内部结构存在问题时，会导致除氧器含氧量严重超标，严重影响电厂的安全、经济运行。

4 结论

本文简要介绍了除氧器的工作原理和除氧器的种类及除氧效果。分析了除氧器的运行状况对机组运行的影响。除氧器的运行情况不仅对机组的热经济性有很大的影响，而且直接关系到机组的运行寿命跟安全。

【参考文献】

[1]张树芳，董琪，王利杰.火电厂除氧器参数缺损环境热经济性分析研究[J].汽轮机技术，2008，50（2）：116-118，88.

[2]吴昊，石奇光，丁家峰.300MW机组除氧器内漏的热经济性分析[J].上海电力学院学报，2009，25（4）：337-341.