1000WM超超临界火电机组汽轮机辅机-除氧器简介

1、1000WM1000WM超超临界火电机组超超临界火电机组 汽轮机辅机汽轮机辅机- -除氧器简介除氧器简介 雍干雍干 一体化除氧器一体化除氧器 传统除氧器的型式及问题传统除氧器的型式及问题 内置式除氧器的特点内置式除氧器的特点 内置式除氧器的工作原理内置式除氧器的工作原理 内置式除氧器的性能内置式除氧器的性能 内置式除氧器的设计参数内置式除氧器的设计参数 1传统除氧器的型式及问题传统除氧器的型式及问题 当前我国电厂中应用的传统除氧器都是由除氧头和给水箱两部 分组成，除氧 头负责对进水进行加热除氧，给水箱的功能是储存除 过氧的水，供锅炉使用。传统除氧器根据除氧头与给水箱的相对轴 线和连接方式有三种

2、型式 ：立式单封头除氧器、立式双封头除氧器 和卧式双封头除氧器。 立式单封头除氧器立式单封头除氧器 立式双封头除氧器立式双封头除氧器 卧式双封头除氧器卧式双封头除氧器 立式单封头除氧器在我国电厂中使用时间较长，数量也较多 。为满足除氧头排水和除氧头与给水箱之间压力平衡要求，这种除氧 器需在给水箱上开设直径较大的孔，其孔径一般为1600 2400mm，达到给水箱直径的0.4 0.8倍，大大超过GB1501998 钢制压力容器和 ASME锅炉及压力容器规范中规定的最大允 许开孔直径（0.33Do）。 大直径开孔和除氧头的集中荷载使得除氧头和给水箱连接处产生 很高的局部应力和变形，试验测量表明该处的

3、应力集中系数达到3.5 4.5，热态应力已超过材料屈服极限。该处冷热态变形量随着内压 升高而逐渐减少。冷热态变形会产生低周应力交变，由于该处应力大 从而形成低周性疲劳。对滑压参数运行的除氧器来说，这种低周性疲 劳容易使壳体产生裂纹。 大直径开孔不仅使除氧头和给水箱连接处产生较大应力和变形， 而且也使给水箱底部120范围内、加强圈连接处和给水箱鞍座边角 处出现高应力区，使得这些部位，尤其是焊缝区域极易产生裂纹。从 而给除氧器的安全运行带来隐患。 为了避免在给水箱上大直径开孔，有的制造厂推出了立式双 封头除氧器，通过45根管道将除氧头和给水箱连接起来，以多个小 孔来代替一个大孔。但是由于受到除氧头

4、直径的限制，小孔间距小于 2倍开孔直径，同样严重削弱了给水箱的强度和刚度。应力测试表明 ，在给水箱表面的应力仍然超过了材料的屈服应力。 从80年代起，我国学习引进机组技术，在大机组中逐步采用 卧式除氧器。这种结构型式使给水箱上开孔直径减小到600 800mm，且开孔间距不受除氧头直径限制，降低了开孔处的变形量 和局部应力，但是卧式除氧器的除氧头荷载仍然是通过两个支座作为 集中荷载作用在给水箱跨中比较 薄弱的截面上，使得这些截面底部 120范围内，与立式除氧器给水箱底部一样，产生高应力区引起裂 纹。此外，卧式除氧器的喷雾和淋水距离受到除氧头直径的限制，其 传热面积和传质时间比立式除氧器小，不能大

5、幅度提高加热温升，据 国外资料介绍，卧式除氧器加热温升一般为3040，在停役12 台低压加热器情况下，出水含氧量就不合格。 2内置式除氧器的特点内置式除氧器的特点 近年来荷兰STORK公司研制出一种内置式除氧器(又称无头式除氧 器)，这种除氧器的特点是将除氧头和给水箱合并成一个容器，在该容器 中对进水同时完成除氧和储水两个功能。容器上的最大开孔是人孔，其 直径不大于500mm。这种除氧器受力均匀，具有较好的强度和刚度。 从投产的运行情况来看，这些除氧器出水含氧量一般不超过5g/l。 单容器结构，系统设计简单优化，避免应力裂纹，抗震性能优 越；重量较轻，低振动； Stork盘式恒速喷嘴，无转动部

6、件，免维护，性能高度可靠； 直径及接口设计灵活，便于运输和安装布置。 整机价格低于常规有头除氧器； 节省土建费用：除氧间高度降低了3 4米； 排汽损失低：300MW约70kg/h， 600MW约140kg/h，每台机组每年可节省运 行费用几十万元； 负荷变化范围在10110之间时 ，均能保证出水含氧量小于5ppb； 典型的典型的STOCK 内置式除氧器总体结构内置式除氧器总体结构 STOCK 内置式除氧器总体结构见下图 所示。 内置式除氧器的正常水位通常设在除氧器纵向中心线上或稍高的 位置，在除氧器的汽侧空间布置喷嘴组件。 每个蒸汽入口前均设置汽平衡管，以防止机组甩负荷时，除氧器 中的水倒吸至

7、蒸汽管道中，对机组的安全运行造成威胁。 由于单容器结构取消了除氧头，避免了水箱与除氧头处的应力裂 纹，筒体具有较高的强度和较小的应力。此外，由于加热蒸汽从水下 送入，使蒸汽迅速减温，除氧器的工作温度为水箱内运行压力下 蒸汽的饱和温度，水箱内的温度场分布均匀，使除氧器整体工作 温度水平降低，金属热疲劳寿命大大提高，使用寿命大于30年。 3内置式除氧器的工作原内置式除氧器的工作原 理和适用范围理和适用范围 除氧形式：喷雾型； 除氧原理：在水箱中完成 两步除氧： 初级除氧阶段：凝结水 通过Stork公司的原装喷嘴进行 充分雾化，进行初步除氧； 深度除氧阶段：蒸汽从 液面下的蒸汽分配管喷出，完 成最终

8、除氧。 3.1除氧元件除氧元件 由于内置式除氧器的除氧空间小，要求除氧元件具有较高的传热 传质性能，特别是在要求较大进出水温升时，传统除氧器的大部分除 氧元件已不能满足要求，为此在内置式除氧器中采用了荷兰STORK 公司新型的迭式圆盘型喷嘴。 迭式圆盘型喷嘴由9 个喷水圆盘和4 个加强环组成。每个喷水圆盘 由上下两个不锈钢碟形盘组成，在每个碟形盘的内侧边缘各有一个凸型 半圆环。进水由上部进入各个碟形盘内侧，在水压作用下，具有弹性的 上下碟形盘产生上下位移，使碟形盘内侧的一对凸形半圆环之间产生 “张口”，形成一道环形截面，进水通过环形截面和碟形盘的外缘口喷 出，形成一层水膜环。当进水流量减少时，

9、进水压力降低，上下碟形盘 在弹力作用下，内侧一对凸形半圆环之间的环形截面减小，喷嘴的喷水 量相应减小。在没有进水时，一对凸形半圆环全部关闭，喷嘴停止喷水。 迭式圆盘型喷嘴正常工作时，加热蒸汽自下而上加热水膜环。逸出的氧 气自喷嘴两侧的排气口排向大气。 3.2除氧过程除氧过程 内置式除氧器的除氧过程分为初步除氧阶段和深度除氧阶段。 初步除氧阶段是由喷嘴来完成的，凝结水从盘式恒速喷嘴喷入 除氧器汽空间，喷嘴将凝结水雾化，然后落入水空间流向出水口， 并和蒸汽充分接触，加热到饱和温度，由于在饱和情况下氧气在水 中的溶解度为零，因此溶解氧从水中析出，进入蒸汽空间，并聚集 在喷嘴的排气区域，在排气区域未凝

10、结的加热蒸汽凝结为水和不凝 结气体则从排气口排出。在该阶段除去大部分的氧气。 在深度除氧阶段通过蒸汽喷射至饱和水中。加热蒸汽排管沿除 氧器简体轴向均布，加热蒸汽通过排管从水下送入除氧器，加热蒸 汽与水混合加热，同时对水流进行扰动，使蒸汽和饱和水进一步充 分接触，并将水中的溶解氧及其它不凝结气体从水中带出水面，溶 解氧将遵循亨利定律从水中扩散到蒸汽中，以达到深度除氧的目的。 不凝结气体在流向排气口的流程中，除氧器筒体直径越大，在 水容积一定的情况下，则汽空间不凝结气体分压力越小，这样就能 有效控制不凝结气体在液面的扩散，避免二次溶氧的发生，因此， 除氧器简体采用大直径为佳。 4内置式除氧器的性能

11、内置式除氧器的性能 4.1加热温升 目前我国电站机组在正常运行时，根据机组容量的不同，要求除 氧器进水温升在748，在停用一级低压加热器时，要求除氧器温 升2958，而内置式除氧器允许温升60.6，完全能够满足机组加 热温升的要求。 4.2除氧能力 按照GB12145-1999火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标 准的规定：在除氧器进水含氧量不超过40g/l 的情况下，除氧器出 水含氧量应不超过7g/l。目前实际运行的内置式除氧器出水含氧量仅 为05g/l，低于上述国标的规定值。 当进水含氧量达到1500g/l 时，内置式除氧器的出水含氧量仍不 超过7g/l。 4.3出力变化范围 根据电站压力

12、式除氧器安全技术规定的要求，除氧器在额定 出力、最大出力和最小出力（30%额定出力）之间运行时，除氧器出 水含氧量不应超过7g/l。内置式除氧器在额定出力和在30%117% 额定出力之间运行时，除氧器出水含氧量一般为03g/l，不超过 5g/l，低于国标规定值。 4.4定、滑压运行 内置式除氧器既可定压运行，也可滑压运行。在滑压运行时，它能 适应机组每分钟3%的升负荷变化率，出水含氧量不超过5g/l。 4.5直接进冷水(化学补充水) 目前内置式除氧器能直接补充30%额定进水量的化学补充水，当进 水含氧量为800012000g/l 时，其出水含氧量不超过7g /l。 4.6抗震性能 由于单容器结

13、构，因此显然具有极佳的抗震能力。 4.7运行压力范围 0.022MPa；适合于真空、大气、过压运行、定滑压运行。 4.8排汽损失 由于采用了施托克专利的高效雾化喷嘴以及整体设计，其排汽损失 只相当于其他型式除氧器的1/4左右，大幅节省运行费用。 4.9启动速度 由于在除氧器内部专门设有的一套除氧器工作用加热装置(鼓泡管) 用于启动，冷启动时间为24个小时。不需要启动再循环泵。 4.10振动和噪音 虽然蒸汽从水面下通过鼓泡管送入，只要保证蒸汽流速在15 80m/s之间，除氧器无振动，噪音很小，不超过63.5 dB(A)。 序号名称单位参数 1 类别一类容器 2 型号GC-3100/GS-336 3 加热蒸汽压力 设计MPa1.6 工作（最高/最低） MPa（a）1.238/0.147 4 加热蒸汽温度 设计401 最高工作400.4 5 除氧器进口水温（VWO）157.1 除氧器出口水温（VWO）188.8 6 出力 额定t/h3100 最大t/h3410 7 容积 有效m3336 总m3