1概要 目前國內(nèi)電站大多使用傳統(tǒng)式除氧器對給水進行除氧，各種教材、資料基本上都是介紹傳統(tǒng)式除氧器的原理及其使用和維護。隨著傳統(tǒng)式除氧器一些弊端的出現(xiàn)，研究人員開發(fā)了一種新型的內(nèi)置式除氧器，并在電站中實際應(yīng)用。盡管還存在一些問題，但這種除氧器結(jié)構(gòu)新穎、加熱速度快、除氧效果好，只要善于使用和維護，仍不失為一種優(yōu)良的除氧器。 2內(nèi)置式除氧器原理 2．1傳統(tǒng)除氧器存在的問題 所謂傳統(tǒng)式除氧器．就是我們常用的高壓噴霧填料（或水膜）式除氧器，一般有立式單封頭除氧器、立式雙封頭除氧器和臥式雙封頭除氧器（見圖1）。 這幾種除氧器需在給水箱上開設(shè)直徑一般為•1600～2400mm的孔，為給水箱直徑的40％～80％，超過GBl50——1998《鋼制壓力容器》中規(guī)定，削弱了給水箱強度和剛度，在除氧頭和給水箱連接處產(chǎn)生很高的局部應(yīng)力和變形，使得給水箱內(nèi)部產(chǎn)生裂紋，尤其在焊縫區(qū)產(chǎn)生大量裂紋，威脅除氧器的安全運行。雖然這些裂紋的產(chǎn)生與很多因素有關(guān)，但大直徑開孔是造成除氧器產(chǎn)生裂紋的重要原因。 2．2內(nèi)置式除氧器結(jié)構(gòu)特點 內(nèi)置式除氧器是一種新型的除氧器，它舍棄了傳統(tǒng)式除氧器的除氧頭，只保留了除氧器的水箱部分。將原傳統(tǒng)式除氧器的除氧塔內(nèi)的除氧功能轉(zhuǎn)移到除氧器的水箱中，在水箱內(nèi)將除氧、蓄水功能溶于體。 其優(yōu)點除取消了傳統(tǒng)式立式除氧器的大直徑開孔，減小了除氧器的局部應(yīng)力，提高了除氧器的安全運行系數(shù)以外，還采用了新型噴嘴，提高了除氧效果。 2．3內(nèi)置式除氧器的原理 內(nèi)置式除氧器的除氧原理仍然采用熱力除氧原理。根據(jù)亨利定律和道爾頓定律，將被除氧的水加熱到其壓力對應(yīng)下的飽和溫度，將水中分離出來的氧氣、其他氣體以及部分蒸氣一起從排氣口排除。 3內(nèi)置式除氧器結(jié)構(gòu)特點 3．1采用射汽型噴嘴 傳統(tǒng)式除氧器是氣、水由單獨噴嘴噴出，通過逆向流動加熱，填料延時加熱等方法，對被除氧水進行充分加熱，從而達到除氧的目的。而內(nèi)置式除氧器則采用了新型的復(fù)合射氣型噴嘴（見圖2），從示意圖中可以看出：射氣型噴嘴由殼體、射汽噴管和噴頭組成，水和氣從同一個噴嘴中的不同位置進入，在殼體圓周壁上開設(shè)了若干切向進水槽，進水從殼體外側(cè)通過切向進水槽進入殼體內(nèi)側(cè)，并形成數(shù)股旋轉(zhuǎn)水流。射氣噴管將殼體外側(cè)進入蒸氣的壓力能轉(zhuǎn)變成速度能，在射氣噴管出口處的蒸氣達到較高的流速，形成一股高速射氣流。這股高速射氣流一方面在殼體內(nèi)帶動旋轉(zhuǎn)水流向前流動，并在噴嘴出口處撞擊旋轉(zhuǎn)水流，增加了水流霧化動力；另一方面這股高速射氣流在殼體內(nèi)就與旋轉(zhuǎn)水流接觸，提前了氣水熱交換時間。 [ALIGN=CENTER] [/ALIGN] 在離開噴嘴后，這股蒸氣自霧化錐體中心向四周擴散，使霧化水滴獲得均勻加熱。由此可見，在噴嘴中氣水進行了初步換熱，而在噴出噴嘴后，氣、水均呈霧狀進一步強化了換熱效果。多組噴嘴沿水箱軸向布置，保證了被除氧水都能夠得到先分的加熱。因此，這種射氣型噴嘴，與傳統(tǒng)除氧器的加熱方式有著明顯的區(qū)別。 3．2設(shè)置吹掃管 吹掃管布置在水面上。在吹掃管中布置了許多吹掃口，它利用加熱蒸氣吹散聚集在水而上的氧氣層，增加水面上、下的氧氣濃度差，有利于氧氣的擴散。同時吹掃蒸氣吹破水面，減少了水的表面張力，以便于水中的氧氣向水面擴散。同時吹掃后蒸氣向上流動，加熱淋水、填料層中的水膜和噴嘴噴出的霧化永，充分利用了余熱。 3.3泡沫發(fā)生器（再沸騰管） 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器。在泡沫器四壁有許多交錯的噴射小孔，加熱蒸氣自噴射小孔噴出，與周圍的水混合，形成許多泡沫，強化氣水之間傳熱和傳質(zhì)（見圖3）。從圖中可以看出，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除氧器安全問題分析與對策 4．1軸封蒸氣帶水 由于取消了除氧頭，除氧器的一二次除氧過程均在除氧器的水箱中進行，特別是射氣型噴嘴的噴射距離較遠(yuǎn)，而軸封用氣又是直接從除氧器水箱上部引出．如若射氣型噴嘴布置不當(dāng)，距離軸封用汽口偏近，或者除氧器在工作中氣、水配合失常，霧化不良，極易使軸封用氣帶水（見圖4）。軸封帶水給汽輪機正常運行帶來很大的安全隱患，可以采取在設(shè)計安裝時，噴嘴組遠(yuǎn)離軸封供氣管口，以保證軸封供氣管口在噴嘴射程之外；也可以在除氧器內(nèi)部軸封供氣管與射氣噴嘴之間加裝有一定傾斜角度的擋水板（如圖4所示），即使噴嘴噴出工質(zhì)的速度較大，噴射距離較遠(yuǎn)，或者水不能得到充分的霧化，水滴直徑偏大，也會被擋水板的擋住，不會竄入軸封供氣管中，以避免軸封供氣帶水，但加擋水板必須利用機組停役之際實施。還可以采取對軸封系統(tǒng)加裝疏水袋的方法（見圖5），對軸封用氣進行不間斷疏水，以確保軸封供氣的止常。這樣對有些機組（軸封系統(tǒng)隔離門臺理，并且軸封氣源可切換），不需要停機即可進行操作，以確保機組的安全運行；缺點是疏水系統(tǒng)要長期運行，汽水損失較大。 [ALIGN=CENTER] [/ALIGN] 4．2抽氣管道倒氣（水） 由于射氣型噴嘴的獨特結(jié)構(gòu)，當(dāng)負(fù)荷偏低時，進入除氧器的抽氣壓力過低，而由于高加疏水以及連排作為除氧器加熱氣源仍然進入，就有可能造成除氧器壓力高于其抽氣壓力，導(dǎo)致冷氣、冷水沿著抽氣管道倒流，若抽氣逆之門不嚴(yán)或卡澀，氣缸就極易進入冷氣（水），嚴(yán)重威脅機組的安全運行。因此，內(nèi)置式除氧器對其滑壓運行的范圍有著嚴(yán)格的要求，一般在30％～100％范內(nèi)滑壓運行。當(dāng)機組滑壓運行低為于30％額定負(fù)荷時，必須及時對除氧器進行氣源的切換，特劃是機組的滑停時，對除氧器壓力和軸封壓力、溫度的監(jiān)視，顯得尤為重要。有條件的話，也可以在機組滑停到定負(fù)荷時，對軸封氣源進行切換，同時切換除氧器相對應(yīng)的氣源。 4.3含氧量增大 噴嘴堵塞、霧化不良以及除氧器水位偏高是內(nèi)置式除氧器含氧量增大的主要原因。噴嘴堵塞主要出現(xiàn)在機組大修后或者凝結(jié)水系統(tǒng)檢修后，由于檢修工藝粗糙，致使金屬雜質(zhì)或機械雜質(zhì)進入氣水管道內(nèi)，堵塞噴嘴。因此在大修后啟動前，應(yīng)拆除噴嘴后，對系統(tǒng)進行沖洗。凝結(jié)水系統(tǒng)檢修時，要嚴(yán)格按照檢修工藝，防止雜質(zhì)進入系統(tǒng)內(nèi)。霧化不良主要是在變工況運行時，除氧器未能及時根據(jù)負(fù)荷的變化，進行噴嘴組的停、投，或者氣源未能進行及時切換。在機組滑參數(shù)啟動時，隨著機組負(fù)荷的增加，要逐組投入噴嘴，而在滑停的過程中，要根據(jù)負(fù)荷逐組停用噴嘴，以保證氣、水壓力和配比正常，確保噴嘴霧化良好。而當(dāng)除氧器水位偏高時，特別是淹沒吹掃管時，使得吹掃效率下降或失效，水面上氧氣濃度增大，水中氧氣逸出困難；淹沒射氣型噴嘴時，氣、水霧化加熱失效，這些均導(dǎo)致水中含氧量升高。因此，內(nèi)置式除氧器在運行中對水位的要求相當(dāng)嚴(yán)格．不僅僅是考慮到軸封帶水問題，更重要的是考慮到吹掃管和噴嘴的正常運行。故內(nèi)置式除氧器的水位保護應(yīng)確保完好并及時投入。 4．4給水泵氣蝕 由于內(nèi)置式除氧器的泡沫發(fā)生器的結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化，它所產(chǎn)生的泡沫也遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于傳統(tǒng)意義上的再沸騰，當(dāng)給水泵運行時，如果泡沫發(fā)生器投入運行不宜開得過大，以防止有氣泡順著下水管進入到給水泵進口，致使給水泵發(fā)生氣蝕。少量的氣泡進入可能不易及時查覺，但由于目前使用的給水泵普遍是高轉(zhuǎn)速離心泵（200 MW機組在5 000 r／min左右，300 MW機組在6 000 r／mln左右），日積月累就會對給水泵的葉片造成沖蝕，降低給水泵的效率，縮短給水泵的使用壽命。因此，當(dāng)機組起動時，泡沫發(fā)生器最好在給水泵起動前使用，以達到盡快提高水溫的目的。當(dāng)給水泵運行時使用泡沫發(fā)生器，要適當(dāng)控制泡沫發(fā)生器的開度，防止泡沫產(chǎn)生過多，并監(jiān)視給水泵的運行情況是否正常。 4．5嘯叫和振動 由于設(shè)置了吹掃管，除氧器內(nèi)部會出現(xiàn)嘯叫聲，屬于正常情況。當(dāng)嘯叫聲過大時，可能是吹掃管進氣開度偏大，應(yīng)及時予以調(diào)整。當(dāng)除氧器在短時間內(nèi)出現(xiàn)大量的熱交換時，可能導(dǎo)致除氧器發(fā)生振動，應(yīng)盡量避免除氧器進水溫度過低，水量過大，特別是當(dāng)使用供水泵向除氧器進水時，要適當(dāng)控制進水速度并加強對除氧器運行的監(jiān)視。 5除氧器的節(jié)能分析 1）對于大型火力電站在正常運行時，對自然循環(huán)鍋爐要求的給水含氧量小于7ug/L，而對于直流鍋爐給水的品質(zhì)要求更高，這就要求除氧器的除氧效果更夠滿足鍋爐給水的要求。由于大型火力發(fā)電廠一般均采用熱力除氧，從節(jié)能的角度而言，既要減少被除氧水的加熱熱源的量，又要使除氧效果達最佳，進一步減少排出的蒸氣量，減少工質(zhì)浪費，才能真正起到節(jié)能的作用。 2）對于傳統(tǒng)除氧器而言，由于受到傳熱效果的制約，一旦被除氧水含氧量增大，則一方面加大除氧器進氣量，同時開大除氧器的排氣門，來保證給水品質(zhì)，無形之中將大量的蒸氣與被除去的氣體一并排出，致使大量資源浪費。而內(nèi)置式除氧器由于傳熱效果好，除氧能力大幅提高。試驗表明：當(dāng)凝結(jié)水（被除氧水）含氧量高達700ug/L時，在未增加加熱氣量和未開大排氣門的前提下，給水含氧量仍能保持在5ug/L以下，使機組在低負(fù)荷和凝結(jié)水含氧量異常增大的情況下，仍能保證鍋爐給水品質(zhì)的要求，從而達到節(jié)能作用。 本方案己成功應(yīng)用于淮北發(fā)電廠135 MW機組。本文對運行、維護人員學(xué)習(xí)掌握內(nèi)置式除氧器的原理，提高運行水平，提高機組安全性能具有實際的意義。