给水除氧器系统

§2.2.3给水除氧器系统(ADG)概述给水除氧器系统是电站二回路主要热力循环中的一个重要组成部分。该系统接收ABP系统供给的初步升温的给水，经本系统加热除氧后，送往APA系统，再经AHP系统加热达到要求温度后，送往核岛蒸汽发生器。在机组正常运行时，本系统所需的加热蒸气，由汽轮机LP1和LP2低压缸第2级后抽气供给。功能本系统的基本功能是加热给水并去除给水中含的氧和其它不凝气体，以最大限度减少蒸汽发生器、汽机及其热力系统中的一切辅机、辅助设备和管道阀门等的腐蚀。具体功能如下：对给水进行除氧，保证向给水泵连续提供合格的含氧量不大于5ppb的给水；作为混合式加热器加热给水，提高循环效率；除氧器水箱有足够标高，以保证给水泵所要求的净正吸入压头，防其汽蚀。除氧器水箱有一定给水储量，以应付蒸气发生器需求与可能获得的凝结水供应量之间的任何瞬时失配，起流量调节和缓冲作用；接收以下工作循环中的介质：给水泵出口管再循环；高压加热器的排气和疏水；⑶STR(蒸汽转换系统)疏水器的疏水；蒸发器排污凝结水；除氧器加热汽源：包括低压缸抽汽，辅助蒸汽；ABP系统送来的给水。平时将不凝气体排入凝汽器，在用辅助蒸气作为热源时，则将不凝气体排入室外大气中。除氧原理电厂中采用的除氧器是一种物理除氧方法，其简单除氧原理如下：道尔顿(Dalton)分压定律：混合气体全压力等于各组成气体分压力之和。对除氧器而言：Pd=Ps+Pa其中：Pd，Ps，Pa分别为除氧器中混和气体总压力，蒸气分压力，空气分压力。给水定压加热时，随着水的蒸发过程不断加强，水面上的水的分压力逐步加大，相应其它气体的分压将不断减小。当把水加热至饱和温度时，水蒸气的分压力实际上就等于水面上的全压力，其它气体的分压力就会趋近于零，从而创造了将水中溶解的气体全部除去的条件。亨利(Herry)定律：该定律指出：在一容器中，当溶于水中的气体与自水中逸出的气体处于动态平衡时，单位体积水中气体的溶解量和水面上该气体的分压力成正比。如果水面上某气体的实际分压力低于水中溶解气体所对应的平衡状态压力，则该气体就会在不平衡压差AP作用下自水中离析出来，直至达到平衡状态时为止。反之，将会发生该气体继续溶于水中的过程。如果能使水面上某气体的实际分压力为零，在不平衡压差作用下就可把该气体从水中完全除掉，这就是物理除氧方法的基本原理。因此，除氧的关键是降低水面上氧的分压力。热力除氧过程必需同时满足传热和传质两方面的条件：将水加热至相应压力下的饱和温度；创造气体自水中离析的传质条件。

四. 除氧器结构及设备说明秦山600MW机组采用卧式喷雾淋水盘式除氧器，由除氧器和给水箱两部分组成。其断面及原理图参见图（1）和（2）。1.除氧器型号为4200，其技术参数如下：设计压力0.56MPa设计温度250°C最高工作压力0.45MPa最高工作温度213C额定出力4200T/H介质给水，过热蒸气进水温度111.8C出水温度149.1C除氧器采用内径中3000mm，总长19000mm的壳体焊接而成用双支座支承在水箱上部，用四支大口径连通管与水箱连通。在除氧器上方采用了两只单独的凝结水进水口，进水分两路均匀地进入除氧器上部的两个独立水室，便于操作和控制。除氧器采用了喷雾除氧段和淋水盘式深度除氧段两段除氧结构。在两进水室的长度方向各均匀布置了125只16T/h的恒速喷嘴，因凝结水的压力高于除氧器的气侧压力，水气两侧的压差ZP作用在喷嘴上，将喷嘴上的弹簧压缩打开喷嘴，使凝结水在喷嘴中喷出，呈现一个圆锥形水膜进入喷雾除氧段空间，在这个空间中逆向流动的过热蒸气与圆锥形水膜充分接触，迅速把凝结水加热到除氧器压力下的饱和温度，绝大部分的非冷凝气体均在喷雾除氧段中被除去。穿过喷雾除氧空间的凝结水喷洒在淋水盘箱上的布水槽钢中，布水槽钢均匀地将水分配给淋水盘箱。淋水盘箱由多层一排排的小槽钢上下交错布置而成，凝结水从上层的槽钢两侧分别流入下层的槽钢中一层层地交错流下去，使凝结水在淋水盘中有足够停留时间且与过热蒸气接触使热交换面积达到最大值。流经淋水盘箱的凝结水不断再沸腾，凝结水中剩余的非冷凝气体在淋水盘箱中被进一步去除，使凝结水中含氧量达到要求（含氧量＜5ppb），故该段称为深度除氧段。在喷雾除氧段中和深度除氧段中被除去的非冷凝气体均通过除氧器上部设置的8根排气管排向大气（或凝汽器）。溶解氧达到要求的除氧水从两根出水管流入除氧水箱。2. 除氧器给水箱该水箱型号为GS—500，技术参数如下设计压力0.56MPa设计温度250C最高工作压力0.45MPa最高工作温度213C有效容积500m3总容积605m3介质给水，过热蒸气水箱内径为中4200mm，总长45000mm，采用四支座支承，其中一只支座为固定支座，其余为活动支座，并能解决热膨胀问题。在除氧器及水箱上共设置8只安全阀（水箱6个，除氧器2个），保证了设备的安全运行。除氧水出口除氧水出口图9T0除氧器断面简图1.除氧器本体41.除氧器本体4.凝结水进水管7,布水槽钢10.棚架侧包板凝结水进水管淋水盘箱11.工字钢托架恒速喷嘴喷雾除氧段空间深度野段空间12靠氧面口管图(1)除氧器原理加热蒸汽进入系统除氧器两端各有进汽管一个，过热蒸汽从进汽管进入除氧器时，由匀汽孔板把蒸汽沿除氧器的下部断面上均匀布开，使蒸汽均匀地从栅架低部进入深度除氧器，再由深度除氧器进入喷雾除氧段空间，这样形成一个汽水逆向流动，提高除氧器除氧性能。除氧器共有二个相互独立的加热蒸汽汽源：辅助蒸汽供汽机起动时对除氧器给水箱及其存水进行预热和除氧之用。辅助蒸汽由蒸气转换器或辅助锅炉提供。汽机一，二号低压缸2级后抽汽。再循环泵系统每台除氧器均设有一套再循环泵系统。本系统的功能是在机组启动时，将除氧器内的储水用再循环泵抽出，再送入除氧器内反复加热除氧。其加热蒸汽为辅助蒸汽。除氧器放气系统除氧器共有八根960X3的放气管，使除氧器各部放气量均匀。放气管自主给水进入管的前后接出后，排往凝汽器。在凝汽器停运，除氧器再循环泵投入时，此放气管则排向大气(室外)。除氧器运行方式除氧器定压运行除氧器蒸汽压力不随机组负荷变化而变化的运行方式，称为除氧器定压运行。以这种方式运行时，因除氧器的主要加热蒸气是汽轮机的非调节抽气，当气轮机负荷降低到该级抽汽压力已不能满足除氧器定压运行要求时，需要切换至高一级抽气，同时停用原级抽气，除氧器的这种连接系统，由于存在节流损失和低负荷时停用一级回热抽汽，无论高低负荷下运行时都是不经济的。除氧器滑压运行除氧器蒸汽压力随机组负荷变化而变动的运行方式，称为除氧器滑压运行。滑压运行范围为0.147—0.45MPa。除氧器滑压运行带来的主要问题是，在变动工况下由于除氧器内压力和水温的变化速度不可能完全一致(压力变化快，水温因水的热容量而变化较慢)，水温变化总是滞后于压力的变化，于是在负荷急剧变动时会产生下述问题：在负荷骤升时，压力升高较水温升高为快，导致除氧效果恶化；在负荷骤降时，压力降低较水温降低为快，给水泵容易出现汽蚀。而若按定压运行，虽然可使除氧效果及给水泵安全运行得到保证，但机组热经济性要作出牺牲。为提高机组的经济性，除氧器常采用滑压运行方式。为防止负荷骤升时除氧效果的恶化，可以通过在给水箱内增设再沸腾装置等措施来解决。对更为重要的机组负荷骤降的过程中防给水泵气蚀问题，为此采取的措施有：提高除氧器安装高度；设置低转速的前置给水泵；适当增加除氧水箱容积；装设能快速投运的备用汽源，阻止除氧器压力继续下降。系统运行正常运行正常运行工况是指汽轮发电机组在最大连续出力689.097MW及全部回热加热器系统投入的工作状态。图(2)除氧器截面示意图特殊稳态运行特殊稳态运行包括；一列，两列或三列1，2级低加解列，一列3级低加解列及一列5,6,7级高加解列等情况。解列时部分给水将通过旁路管道。进入除氧器的给水温度将有所下降，运行压力也有所降低。起动与正常停运（1） 冷态起动为避免除氧器充水过多，首先由凝结水抽取泵向除氧器注水至低水位（约2.05m）,然后利用除氧器再循环泵和辅助蒸气将水加热除氧，使其压力，温度和含氧量达到正常值。这项运行大约需要三小时。在此期间，除氧器的放气应送至室外大气中。为加速起动，向除氧器注水亦可只达低低水位，然后在具有蒸气的条件下，同时利用除氧器和低压给水加热器系统进行除氧和加热。（2） 热态起动当反应堆在GCT系统动作下运行，汽机在短期停机后空载运行时，除氧器的压力和温度可由中央控制室切换至辅助蒸气供气情况下起动。此时除氧器应开启阀门放气至室外。（3） 正常停运在正常停运时，机组无负荷，除氧器维持在0.147MPa压力下。此后由于热损失使压力降低。如预期停运时间不长，则可利用辅助蒸汽使除氧器内给水维持在110°C。除氧器若长期停运，则必需充氮保养。除氧器的水位控制凝结水泵的凝结水输送流量是按除氧器的水位要求控制的，在汽机负荷在0〜100%Pn范围内，除氧器水位要求维持在约水箱中心线以上1.14m。其控制原理如图（3）所示。除氧器水位调节系统设有单冲量和三冲量调节器，单，三冲量的切换由给水流量的大小来完成自动切换。除氧器液位除氧器液位除氧器液位除氧器液位图(3)除氧器水位控制原理图当给水流量低于某一定值时，单冲量调节器通过两只水位计值的平均值与设定值的偏差，经PI环节后去控制调节阀CEX026VL与CEX042VL。凝结水流量较小时，由小阀CEX042VL来调节，当凝结水流量较大时，由CEX026VL调节，此时CEX042VL保持全开状态。当给水流量高于定值时，三冲量调节回路投入运行，三冲量调节系统除接受水位偏差信号外，还接受三台主给水泵总流量和凝结水流量信号。该方式可克服单冲量调节的响应的迟后。在运行过程中，造成除氧器水位低的原因主要有：除氧器水位控制阀042VL和026VL或相关控制回路故障；汽机大幅度甩负荷；凝结水抽取泵运行不正常。除氧器水位低将引起一系列保护动作(具体参见逻辑图)。除氧器压力控制控制除氧器内的压力，一方面是保证除氧器正常工作，另一方面是保证主给水泵入口有一定的吸入压头，以防止主给水泵汽蚀。其原理图见(4)图。除氧器压力控制原理在系统启动或低负荷工况时，低压缸抽汽压力达不到除氧器供汽压力要求，除氧器通过辅助汽源(SVA)来维持压力。通过如4)图示调节辅助蒸汽入口调节阀ADG031VV的开度使辅助蒸汽进入除氧器，保持除氧