除氧器的結(jié)構(gòu)

知識(shí)點(diǎn)1除氧器的結(jié)構(gòu)項(xiàng)目三分析發(fā)電廠熱力系統(tǒng)

任務(wù)六分析除氧給水系統(tǒng)熱力除氧器的類型熱力除氧器的類型分類方法名稱按工作壓力分1.真空式除氧器，工作壓力p＜0.0588MPa2.大氣式除氧器，工作壓力p＝0.1177MPa3.高壓除氧器，工作壓力p＞0.3437MPa按結(jié)構(gòu)分1.淋水盤式2.噴霧式3.填料式4.噴霧填料式5.膜式按布置形式分1.立式除氧器2.臥式除氧器按運(yùn)行方式分1.定壓除氧器2.滑壓除氧器一、按工作壓力分類（1）真空除氧器工作壓力：＜0.058MPa目的：為避免主凝結(jié)水管道和低壓加熱器的氧腐蝕，在凝汽器下部設(shè)置除氧裝置對(duì)凝結(jié)水和補(bǔ)充水進(jìn)行除氧。特點(diǎn)：系統(tǒng)簡(jiǎn)單，但除氧效果達(dá)不到給水控制指標(biāo)。含氧量：0.02~0.03mg/L應(yīng)用：目前高壓以上的機(jī)組在凝汽器內(nèi)均設(shè)有真空除氧器。作為二級(jí)除氧的低一級(jí)除氧。在0.08～0.09MPa下加熱。除氧分離出的氣體由射汽抽氣器或真空泵抽出，因受抽氣器影響較大而且系統(tǒng)需要嚴(yán)密除氧過(guò)程如下:凝結(jié)水由集水槽4流下，經(jīng)過(guò)淋水盤3把水分成細(xì)股水流或水滴另外，在集水槽下引出一根抽氣管2至凝汽器的空氣冷卻區(qū)的抽氣口處，使熱水井處的壓力低于凝汽器內(nèi)壓力，因此，從凝汽器流至熱水井的凝結(jié)水溫度＞熱水井壓力下的飽和水溫度，引起凝結(jié)水在熱水井中產(chǎn)生汽化，使凝結(jié)水中所含的氧從中分離出來(lái)被抽氣器由抽氣管2抽出特點(diǎn)：系統(tǒng)簡(jiǎn)單，但除氧效果達(dá)不到給水控制指標(biāo)（2）大氣除氧器工作壓力：0.115~0.118MPa特點(diǎn)：可以較方便的把分離出的氣體排至大氣。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低，土建費(fèi)用也低，但除氧效果較差。加熱溫度：給水可加熱至104℃含氧量：≤15ug/L應(yīng)用：常用于中、低壓凝汽式電廠和中壓熱電廠返回?zé)峋W(wǎng)補(bǔ)充水、高壓電廠補(bǔ)充水、蒸發(fā)器給水。（3）高壓除氧器工作壓力：一般為0.343～0.784MPa。我國(guó)定壓運(yùn)行高壓除氧器選為0.588MPa，相應(yīng)飽和水溫度為158℃，滑壓運(yùn)行高壓除氧器最高工作壓力為0.733～0.784MPa。加熱溫度：給水可加熱至158~160℃含氧量：≤7ug/L應(yīng)用：目前大機(jī)組廣泛采用。優(yōu)點(diǎn)除氧器壓力提高，汽輪機(jī)抽汽口的位置隨壓力提高向前推移，減少回?zé)嵯到y(tǒng)中高壓加熱器臺(tái)數(shù)，相應(yīng)增加低壓加熱器臺(tái)數(shù)，使系統(tǒng)造價(jià)降低，安全性也提高。除氧器壓力提高，相應(yīng)的飽和水溫也提高，氣體在給水中溶解度降低，有利于提高除氧效果。高壓加熱器停用時(shí)，高壓除氧器可減少進(jìn)入鍋爐給水溫度的下降幅度，從而減小對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響。壓力提高，給水在除氧器內(nèi)的焓升也提高，可避免除氧器的自沸騰現(xiàn)象。01020304缺點(diǎn)設(shè)備較復(fù)雜，同時(shí)投資增加。給水泵要在160℃左右的高溫下工作，為防止給水泵不汽化而產(chǎn)生汽蝕，給水泵入口處需建立較高的靜水頭，因而增加泵的造價(jià)和土建投資。二、按結(jié)構(gòu)分類淋水盤式噴霧式填料式無(wú)法實(shí)現(xiàn)深度除氧，除氧效果較差，目前較少采用。噴霧填料式膜式無(wú)頭除氧器除氧效果好，負(fù)荷變化適應(yīng)性強(qiáng)，廣泛采用。三、按布置形式分類（1）臥式除氧器特點(diǎn)：占地面積大，高度低有利于布置，且除氧效果好（長(zhǎng)度方向可布置多個(gè)噴嘴，避免了相鄰噴嘴水霧化后的相互干擾；同時(shí)也可布置多個(gè)排氣口，利于氣體及時(shí)排出，以免返氧。）。應(yīng)用：300MW及以上機(jī)組常采用。（2）立式除氧器特點(diǎn)：占地面積小，檢修方便，傳熱效果、除氧效果不如臥式的好。應(yīng)用：200MW及以下機(jī)組常采用。典型熱力除氧器結(jié)構(gòu)臥式除氧器外型除氧器除氧器水箱立式除氧器外型除氧頭（塔）除氧器水箱1.高壓噴霧填料式除氧器主凝結(jié)水進(jìn)中心管18→再進(jìn)入環(huán)形配水管2→水經(jīng)環(huán)形配水管上若干噴管3噴成霧狀加熱蒸汽管1由塔頂進(jìn)入進(jìn)入噴霧區(qū)→噴出蒸汽對(duì)霧狀水加熱→水很快加熱到飽和溫度，約80%-90%的溶解氣體以小汽泡的形式從水中逸出→初期除氧初期除氧水在填料層13上形成水膜→使水的表面張力↓→易于氣體擴(kuò)散到水表面→殘留在水內(nèi)10%-20%的氣體被除氧塔下部向上流的二次蒸汽9帶走→深度除氧分離出的氣體與少量蒸汽由塔頂排氣管17排出15彈簧式安全閥Ω形不銹鋼小磁環(huán)、朔料波紋板、不銹鋼車花等高壓噴霧填料式除氧器工作演示圖主凝結(jié)水中心管環(huán)形管噴管噴管噴成霧狀水珠噴成霧狀水珠加熱蒸汽完成一次除氧淋水盤填料層底部蒸汽完成二次除氧擋水板排空氣噴霧填料式除氧器的主要優(yōu)點(diǎn)傳熱面積大，在負(fù)荷變動(dòng)時(shí)，如低壓加熱器故障停用或進(jìn)水溫度降低，除氧效果無(wú)明顯變化，負(fù)荷適應(yīng)性強(qiáng)，能夠深度除氧，除氧后水的含氧量可小于7μg/L。這種除氧器的除氧性能與給水霧化好壞關(guān)系很大。應(yīng)用：140MW以下2.噴霧淋水盤式除氧器噴霧淋水盤式除氧器組成：主凝結(jié)水由除氧器上部的進(jìn)水管1進(jìn)入進(jìn)水室2→經(jīng)恒速噴管3霧化→進(jìn)入噴霧除氧段41加熱蒸汽從除氧器兩端的進(jìn)汽管進(jìn)入→經(jīng)布汽孔板10分配后均勻地從柵架底部12進(jìn)入深度除氧段5→再流入噴霧除氧段4與圓錐形水膜接觸→將凝結(jié)水加熱到ts→絕大部分氣體除去→成初期除氧然后凝結(jié)水被布水槽鋼均勻地分配給淋水盤箱→在淋水盤中凝結(jié)水從上層的小槽鋼兩側(cè)分別流入下層的小槽鋼中→經(jīng)十幾層上下彼此交錯(cuò)的小槽鋼后→被分成無(wú)數(shù)細(xì)流→凝結(jié)水不斷沸騰→氣體進(jìn)一步離析→進(jìn)行深度除氧離析出氣體通過(guò)進(jìn)水室上的六只排氣管6排入大氣除氧后的水從除氧器的下水管8流入除氧水箱高壓噴霧淋水盤式除氧器工作演示圖主凝結(jié)水凝結(jié)水室蒸汽蒸汽布汽板噴霧淋水盤式除氧器的主要優(yōu)點(diǎn)臥式除氧器，高度較低，有利于布置；在較長(zhǎng)凝結(jié)水室上可布置相當(dāng)數(shù)量的噴管，從而保證了除氧器滑壓運(yùn)行時(shí)的除氧效果；沿長(zhǎng)度方向可布置多個(gè)排氣口，使逸出的氣體更快地排出除氧器外，保證了除氧效果；與除氧水箱的連接只需一根或兩根下水管和兩根蒸汽連通管，熱應(yīng)力小，檢修工作方便。01020304應(yīng)用：絕大部分機(jī)組，特別是200MW以上機(jī)組。彈簧噴嘴又名恒速噴嘴，它的噴霧式噴霧伸縮產(chǎn)生極薄膜式水裙。隨著壓力和流量的變化，噴嘴噴速不隨壓力而變。由于彈簧噴嘴和機(jī)械旋流式噴嘴霧化原理不同，所以其熱力計(jì)彈簧噴組結(jié)構(gòu)及原理彈簧噴嘴結(jié)構(gòu)如圖1所示，它主要有彈簧、霧化片、法蘭、螺母等原件組成。彈簧噴嘴安裝在凝結(jié)水水室，凝結(jié)水進(jìn)入水室后由于水室和霧化區(qū)兩側(cè)存在一定的壓差，噴嘴的彈簧就在壓差的作用下產(chǎn)生伸縮，使噴嘴霧化片產(chǎn)生位移，霧化片與噴嘴法蘭產(chǎn)生間隙，于是凝結(jié)水從間隙中噴出，形成極薄的中空喇叭狀水膜裙。進(jìn)水壓力變化，彈簧壓縮高度改變，間隙開(kāi)度也隨之發(fā)生相應(yīng)變化，從而是噴組噴速保持常數(shù)。所以彈簧噴嘴能適應(yīng)任何負(fù)荷的變化，低負(fù)荷時(shí)更顯出其優(yōu)越性。彈簧噴嘴和碟片噴嘴在負(fù)荷降低、水量減少時(shí)，噴嘴前后的壓差隨之降低，此壓差使作用在彈簧或碟片上的力降低，從而使彈簧長(zhǎng)度回縮或碟片開(kāi)度減小，噴嘴噴口面積就隨之減小，從而保證噴口流速保持不變。因而恒速噴嘴更能使用除氧器的滑壓運(yùn)行方式，也就是負(fù)荷變動(dòng)時(shí)除氧器壓力隨之變動(dòng)的運(yùn)行方式。除氧器給水箱給水箱是凝結(jié)水泵與給水泵之間的緩沖容器。當(dāng)機(jī)組在啟動(dòng)或負(fù)荷大幅度變化、凝結(jié)水系統(tǒng)故障或除氧器進(jìn)水中斷等異常情況下，可保證在一定的時(shí)間內(nèi)不間斷地向鍋爐供水。貯水量指給水箱底部出水管頂部水位至給水箱正常水位之間的貯水量，一般為給水箱全部幾何容積的80％～85％。按照火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程規(guī)定：給水箱貯水量在保證安全運(yùn)行的前提下，200MW及以下機(jī)組為10～15min的鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量時(shí)的給水消耗量，200MW以上機(jī)組為5～10min的鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量時(shí)的給水消耗量。結(jié)構(gòu)一般由臥式筒身和兩端二個(gè)沖壓橢圓封頭焊制而成，位于除氧器下面。1.立式與除氧器焊接成一個(gè)整體2.臥式除氧器則通過(guò)下水管和蒸汽平衡管相連給水箱殼體上裝有各種不同規(guī)格的對(duì)外接管，在兩端的封頭上開(kāi)有人孔門供檢修用。水箱內(nèi)設(shè)有控制除氧器水位過(guò)高的溢水裝置21。除氧水箱內(nèi)設(shè)有啟動(dòng)加熱裝置20，這不僅可避免采用除氧循環(huán)泵增加設(shè)備和系統(tǒng)投資，還能利用蒸汽鼓泡作用輔助除去給水中的不凝結(jié)氣體。直流爐水箱內(nèi)還設(shè)有接受氣動(dòng)分離器來(lái)的啟動(dòng)放水裝置為保證除氧器的安全運(yùn)行，除氧器及水箱還設(shè)有彈簧式安全閥、壓力表、溫度計(jì)、水位計(jì)及電接點(diǎn)液位信號(hào)器等除氧頭與除氧水箱之間為什么要裝設(shè)汽連通管（汽平衡管）？它與下水管有何區(qū)別？？問(wèn)題汽連通管的作用：保證除氧水箱與除氧頭之間的壓力保持一致。下水管的作用：把除氧頭中的水疏導(dǎo)到除氧水箱中。作用區(qū)別汽連通管是將除氧頭與除氧水箱的汽空間連接，即管道一端接在除氧頭汽空間，另一端接在水箱汽空間。而下水管的入口處在除氧頭水側(cè)底部，出口引到水箱水空間。機(jī)組起動(dòng)前對(duì)水箱中給水的加溫。因?yàn)檫@時(shí)水并未循環(huán)流動(dòng)，如加熱蒸汽只在水面上加熱，壓力升高較快，但水不易得到加熱。機(jī)組起動(dòng)前對(duì)水箱中給水的加溫。因?yàn)檫@時(shí)水并未循環(huán)流動(dòng)，如加熱蒸汽只在水面上加熱，壓力升高較快，但水不易得到加熱。優(yōu)點(diǎn)是汽水加熱沸騰時(shí)噪聲較大，且該路蒸汽一般不經(jīng)過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，操作調(diào)整不方便除氧器加熱蒸汽有一路引入水箱的底部或下部（正常水面以下），作為給水再沸騰用。缺點(diǎn)項(xiàng)目單位除氧器給水箱型號(hào)

GC-2400GS-235型式噴霧填料臥式布置工作壓力MPa1.11.1最高工作溫度℃374350額定出力t/h2400--給水溫度℃

183.5出水含氧量μg/L≤7運(yùn)行方式定、滑壓（滑壓范圍：0.05～1.1MPa）某600MW機(jī)組高壓除氧器技術(shù)規(guī)范。3.無(wú)頭除氧器無(wú)頭除氧器是一種特殊形式的臥式除氧器，其除氧塔和給水箱布置成一體，從外觀看不到除氧塔，因此成為無(wú)頭除氧器，也稱為內(nèi)置式除氧器。（1）無(wú)頭除氧器工作過(guò)程除氧器的加熱蒸汽有兩路汽源：分別為四抽和輔汽，四抽引入底部主要用于深度除氧和加熱給水；輔汽引入本體內(nèi)經(jīng)分配管后均勻布置在汽水空間，供啟動(dòng)時(shí)加熱用。加熱蒸汽排管沿除氧器筒體軸向均布。無(wú)頭除氧的工作過(guò)程初級(jí)除氧過(guò)程凝結(jié)水經(jīng)過(guò)高壓噴嘴形成發(fā)散的錐形水膜向下進(jìn)入初級(jí)除氧區(qū)，水膜在這個(gè)區(qū)域內(nèi)與上行的過(guò)熱蒸汽充分接觸，迅速將水加熱到除氧器壓力下的飽和溫度，大部分氧氣從水中析出，在每個(gè)噴嘴的周圍設(shè)有四個(gè)排氣口，以及時(shí)排出析出的氧氣。深度除氧過(guò)程經(jīng)過(guò)初步除氧的水落入水空間流向出水口；加熱蒸汽通過(guò)排管從水下送入，與水混合加熱，同時(shí)對(duì)水流進(jìn)行擾動(dòng)，并將水中的溶解氧及其它不凝結(jié)氣體從水中帶出水面，達(dá)到對(duì)凝結(jié)水進(jìn)行深度除氧的目的。水在除氧器中的流程越長(zhǎng)，則對(duì)水進(jìn)行深度除氧的效果越好。（2）無(wú)頭除氧器結(jié)構(gòu)1）蝶型stork噴嘴除氧器的兩側(cè)分別安裝有一個(gè)蝶型stork噴嘴，凝結(jié)水分兩路引入這兩個(gè)噴嘴。噴嘴使凝結(jié)水形成適當(dāng)?shù)乃?，以獲得最佳直徑的水滴，達(dá)到既增大水與蒸汽的接觸表面積，又縮短了氣體離析路徑的效果。每只噴嘴的最大出力是1400t/h，此時(shí)壓降為0.056MPa。這是內(nèi)置式除氧器的除氧頭，在除氧頭上布置著六七層環(huán)形噴嘴（俗稱鴨嘴），當(dāng)凝結(jié)水進(jìn)入除氧頭時(shí)環(huán)形噴嘴在凝結(jié)水壓力的作用下張開(kāi)，凝結(jié)水程霧狀噴出，下面是加熱蒸汽。碟形噴嘴，凝結(jié)水從此噴出，加熱蒸汽（輔汽和四抽）伸入水側(cè)，除氧原理和外置除氧器一樣。除氧器共布置有兩只進(jìn)口噴頭（流量為1200t/h，由荷蘭STORK公司進(jìn)口），由于噴頭弧形圓盤的調(diào)節(jié)作用，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷大時(shí)，噴頭內(nèi)外壓差增大，弧形圓盤開(kāi)度亦增大，流量隨之增大。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷小時(shí)，噴頭壓差降低，弧形圓盤開(kāi)度亦減少，流量隨之減少。使噴出的水膜始終保持穩(wěn)定的形態(tài)，以適應(yīng)機(jī)組滑壓運(yùn)行。2）吹掃管吹掃管布置在水面上。在吹掃管中布置了許多吹掃口。①吹掃蒸汽吹散聚集在水面上的氧氣層，增加水面上、下的氧氣濃度差，有利于氧氣的擴(kuò)散。作用②吹掃蒸汽吹破水面，減少了水的表面張力，便于水中的氧氣向水面擴(kuò)散。③吹掃后蒸汽向上流動(dòng)，加熱噴嘴噴出的霧化水，充分利用了余熱。3）沸騰管和泡沫發(fā)生器在傳統(tǒng)除氧器的給水箱底部通常有一根沸騰管，用于啟動(dòng)時(shí)加熱冷水之用。由于沸騰管產(chǎn)生的紊流強(qiáng)度不大，往往使得除氧器的啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，一般為5-8小時(shí)為了提高紊流強(qiáng)度，我們研制出一種泡沫器，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3泡沫器由蒸汽噴嘴、旋流片、泡沫管組成。蒸汽噴嘴安裝在除氧器底部的蒸汽官道上，當(dāng)加熱蒸汽從蒸汽噴嘴噴出后，將加熱蒸汽的壓力能轉(zhuǎn)變成速度能，帶動(dòng)泡沫管下部的水通過(guò)旋流片后一邊旋轉(zhuǎn)，一邊向上流動(dòng)，在泡沫管腔室內(nèi)噴射蒸汽與水混合，產(chǎn)生一次泡沫。形成了一次泡沫的汽水混合物通過(guò)泡沫管四壁上的小孔流到泡沫管外側(cè)，帶動(dòng)泡沫管周圍的水流動(dòng)，除了一部分蒸汽在一次泡沫流動(dòng)中隨著放熱被凝結(jié)外，多余的蒸汽在泡沫管外圍與水混合紊流，形成第二次泡沫，并把多余熱量傳給混合流動(dòng)的水，二次泡沫使混合水受到充分加熱，達(dá)到飽和溫度并逸出水中氧氣。這種泡沫器因?yàn)槟墚a(chǎn)生兩次泡沫，所以又稱二次泡沫器。在內(nèi)置式除氧器的設(shè)計(jì)中，我們?cè)诔跗魉痪€下設(shè)置了若干二次泡沫器，增強(qiáng)水下紊流強(qiáng)度，縮短冷水加熱時(shí)間。試驗(yàn)表明，除氧器的冷水加熱時(shí)間一般可縮短到2-3小時(shí)。二泡沫器不僅可以用于啟動(dòng)，也可以用于正常運(yùn)行。當(dāng)除氧器進(jìn)水溫度較低或進(jìn)水含氧量較大時(shí)，使用二次泡沫器還可進(jìn)行深度除氧，降低出水中的含氧量。在除氧器底部安裝了一根沸騰母管和若干沸騰支管，在沸騰母管和沸騰支管上又安裝了許多泡沫發(fā)生器。在泡沫發(fā)生器四壁有許多交錯(cuò)的噴射小孔，加熱蒸汽自噴射小孔噴出，與周圍的水混合，形成許多泡沫，強(qiáng)化氣水之間傳熱和傳質(zhì)。沸騰管和泡沫發(fā)生器的原理與傳統(tǒng)式除氧器的再沸騰原理相似，作用相同，但由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，新型除氧器的泡沫量大、加熱速度快，效果較好。4）蒸汽平衡管與逆止閥除每個(gè)加熱蒸汽管路上均設(shè)一路蒸汽平衡管，并在蒸汽平衡管上裝有逆止閥，起到平衡供汽管和除氧器壓力的作用。在正常運(yùn)行時(shí)蒸汽平衡管不起作用，當(dāng)供汽壓力突降時(shí)逆止閥打開(kāi)，使除氧器的壓力跟跟隨汽源壓力一同變化，減小除氧器和供汽管的壓差，進(jìn)而防止供汽管內(nèi)進(jìn)水。5）安全閥為防止除氧器超壓，除氧器裝有兩個(gè)安全閥，其動(dòng)作壓力為1.35MPa，單個(gè)安全閥的通流量為61.310t/h。6）溢流管除氧器水位過(guò)高可能引起除氧器超壓，當(dāng)除氧器水位失控甚至滿水時(shí)可能使汽輪機(jī)進(jìn)水，造成惡性事故。因此除氧器內(nèi)設(shè)有除氧器溢流與放水口，并在順序控制中設(shè)有高水位限制。當(dāng)水位上升至較高值時(shí)，先打開(kāi)放水閥放掉部分給水；在除氧器水位上升至溢流水位時(shí)，水經(jīng)溢流口排掉。除氧器溢流管7）除氧器的排氣方式除氧器的排氣分為啟動(dòng)排氣和連續(xù)運(yùn)行排氣。機(jī)組啟動(dòng)初期，除氧器內(nèi)不凝結(jié)氣體及部分水蒸汽通過(guò)管道排入大氣；機(jī)組運(yùn)行正常后，連續(xù)運(yùn)行排氣排至凝汽器喉部，冷卻后經(jīng)真空泵抽出，可減少汽水損失，在連續(xù)排氣管道上設(shè)有調(diào)節(jié)閥，可調(diào)節(jié)排汽量，運(yùn)行中可有效的保證氧器的除氧效果。除氧器結(jié)構(gòu)型式及基本參數(shù)序號(hào)項(xiàng)目參數(shù)1除氧器型式臥式、無(wú)頭、噴霧式2除氧器型號(hào)GC-2050/GS-2353除氧器總?cè)莘e（m3）3454除氧器有效容積（m3）2355除氧器最大出力（t/h）21406內(nèi)徑（mm）38007長(zhǎng)度（mm)302608壁厚（mm）289凈重（t）112序號(hào)項(xiàng)目參數(shù)1設(shè)計(jì)壓力1.45MPa2設(shè)計(jì)溫度385.1℃3最高工作壓力1.158MPa（a）4最高工作溫度378℃5單個(gè)噴嘴最大出力1400t/h6安全閥起座壓力1.35MPa7安全閥通流量2×61.310t/h8出口凝結(jié)水含氧量