发电厂除氧给水系统-除氧器的工作原理及结构（热力发电厂课件）

除氧器的结构

分析发电厂热力系统

分析除氧给水系统热力除氧器的类型热力除氧器的类型分类方法名称按工作压力分1.真空式除氧器，工作压力p＜0.0588MPa2.大气式除氧器，工作压力p＝0.1177MPa3.高压除氧器，工作压力p＞0.3437MPa按结构分1.淋水盘式2.喷雾式3.填料式4.喷雾填料式5.膜式按布置形式分1.立式除氧器2.卧式除氧器按运行方式分1.定压除氧器2.滑压除氧器一、按工作压力分类（1）真空除氧器工作压力：＜0.058MPa目的：为避免主凝结水管道和低压加热器的氧腐蚀，在凝汽器下部设置除氧装置对凝结水和补充水进行除氧。特点：系统简单，但除氧效果达不到给水控制指标。含氧量：0.02~0.03mg/L应用：目前高压以上的机组在凝汽器内均设有真空除氧器。作为二级除氧的低一级除氧。在0.08～0.09MPa下加热。除氧分离出的气体由射汽抽气器或真空泵抽出，因受抽气器影响较大而且系统需要严密除氧过程如下:凝结水由集水槽4流下，经过淋水盘3把水分成细股水流或水滴另外，在集水槽下引出一根抽气管2至凝汽器的空气冷却区的抽气口处，使热水井处的压力低于凝汽器内压力，因此，从凝汽器流至热水井的凝结水温度＞热水井压力下的饱和水温度，引起凝结水在热水井中产生汽化，使凝结水中所含的氧从中分离出来被抽气器由抽气管2抽出特点：系统简单，但除氧效果达不到给水控制指标（2）大气除氧器工作压力：0.115~0.118MPa特点：可以较方便的把分离出的气体排至大气。结构简单、造价低，土建费用也低，但除氧效果较差。加热温度：给水可加热至104℃含氧量：≤15ug/L应用：常用于中、低压凝汽式电厂和中压热电厂返回热网补充水、高压电厂补充水、蒸发器给水。（3）高压除氧器工作压力：一般为0.343～0.784MPa。我国定压运行高压除氧器选为0.588MPa，相应饱和水温度为158℃，滑压运行高压除氧器最高工作压力为0.733～0.784MPa。加热温度：给水可加热至158~160℃含氧量：≤7ug/L应用：目前大机组广泛采用。优点除氧器压力提高，汽轮机抽汽口的位置随压力提高向前推移，减少回热系统中高压加热器台数，相应增加低压加热器台数，使系统造价降低，安全性也提高。除氧器压力提高，相应的饱和水温也提高，气体在给水中溶解度降低，有利于提高除氧效果。高压加热器停用时，高压除氧器可减少进入锅炉给水温度的下降幅度，从而减小对锅炉运行的影响。压力提高，给水在除氧器内的焓升也提高，可避免除氧器的自沸腾现象。01020304缺点设备较复杂，同时投资增加。给水泵要在160℃左右的高温下工作，为防止给水泵不汽化而产生汽蚀，给水泵入口处需建立较高的静水头，因而增加泵的造价和土建投资。二、按结构分类淋水盘式喷雾式填料式无法实现深度除氧，除氧效果较差，目前较少采用。喷雾填料式膜式无头除氧器除氧效果好，负荷变化适应性强，广泛采用。三、按布置形式分类（1）卧式除氧器特点：占地面积大，高度低有利于布置，且除氧效果好（长度方向可布置多个喷嘴，避免了相邻喷嘴水雾化后的相互干扰；同时也可布置多个排气口，利于气体及时排出，以免返氧。）。应用：300MW及以上机组常采用。（2）立式除氧器特点：占地面积小，检修方便，传热效果、除氧效果不如卧式的好。应用：200MW及以下机组常采用。典型热力除氧器结构卧式除氧器外型除氧器除氧器水箱立式除氧器外型除氧头（塔）除氧器水箱1.高压喷雾填料式除氧器主凝结水进中心管18→再进入环形配水管2→水经环形配水管上若干喷管3喷成雾状加热蒸汽管1由塔顶进入进入喷雾区→喷出蒸汽对雾状水加热→水很快加热到饱和温度，约80%-90%的溶解气体以小汽泡的形式从水中逸出→初期除氧初期除氧水在填料层13上形成水膜→使水的表面张力↓→易于气体扩散到水表面→残留在水内10%-20%的气体被除氧塔下部向上流的二次蒸汽9带走→深度除氧分离出的气体与少量蒸汽由塔顶排气管17排出15弹簧式安全阀Ω形不锈钢小磁环、朔料波纹板、不锈钢车花等高压喷雾填料式除氧器工作演示图主凝结水中心管环形管喷管喷管喷成雾状水珠喷成雾状水珠加热蒸汽完成一次除氧淋水盘填料层底部蒸汽完成二次除氧挡水板排空气喷雾填料式除氧器的主要优点传热面积大，在负荷变动时，如低压加热器故障停用或进水温度降低，除氧效果无明显变化，负荷适应性强，能够深度除氧，除氧后水的含氧量可小于7μg/L。这种除氧器的除氧性能与给水雾化好坏关系很大。应用：140MW以下2.喷雾淋水盘式除氧器喷雾淋水盘式除氧器组成：主凝结水由除氧器上部的进水管1进入进水室2→经恒速喷管3雾化→进入喷雾除氧段41加热蒸汽从除氧器两端的进汽管进入→经布汽孔板10分配后均匀地从栅架底部12进入深度除氧段5→再流入喷雾除氧段4与圆锥形水膜接触→将凝结水加热到ts→绝大部分气体除去→成初期除氧然后凝结水被布水槽钢均匀地分配给淋水盘箱→在淋水盘中凝结水从上层的小槽钢两侧分别流入下层的小槽钢中→经十几层上下彼此交错的小槽钢后→被分成无数细流→凝结水不断沸腾→气体进一步离析→进行深度除氧离析出气体通过进水室上的六只排气管6排入大气除氧后的水从除氧器的下水管8流入除氧水箱高压喷雾淋水盘式除氧器工作演示图主凝结水凝结水室蒸汽蒸汽布汽板喷雾淋水盘式除氧器的主要优点卧式除氧器，高度较低，有利于布置；在较长凝结水室上可布置相当数量的喷管，从而保证了除氧器滑压运行时的除氧效果；沿长度方向可布置多个排气口，使逸出的气体更快地排出除氧器外，保证了除氧效果；与除氧水箱的连接只需一根或两根下水管和两根蒸汽连通管，热应力小，检修工作方便。01020304应用：绝大部分机组，特别是200MW以上机组。弹簧喷嘴又名恒速喷嘴，它的喷雾式喷雾伸缩产生极薄膜式水裙。随着压力和流量的变化，喷嘴喷速不随压力而变。由于弹簧喷嘴和机械旋流式喷嘴雾化原理不同，所以其热力计弹簧喷组结构及原理弹簧喷嘴结构如图1所示，它主要有弹簧、雾化片、法兰、螺母等原件组成。弹簧喷嘴安装在凝结水水室，凝结水进入水室后由于水室和雾化区两侧存在一定的压差，喷嘴的弹簧就在压差的作用下产生伸缩，使喷嘴雾化片产生位移，雾化片与喷嘴法兰产生间隙，于是凝结水从间隙中喷出，形成极薄的中空喇叭状水膜裙。进水压力变化，弹簧压缩高度改变，间隙开度也随之发生相应变化，从而是喷组喷速保持常数。所以弹簧喷嘴能适应任何负荷的变化，低负荷时更显出其优越性。弹簧喷嘴和碟片喷嘴在负荷降低、水量减少时，喷嘴前后的压差随之降低，此压差使作用在弹簧或碟片上的力降低，从而使弹簧长度回缩或碟片开度减小，喷嘴喷口面积就随之减小，从而保证喷口流速保持不变。因而恒速喷嘴更能使用除氧器的滑压运行方式，也就是负荷变动时除氧器压力随之变动的运行方式。除氧器给水箱给水箱是凝结水泵与给水泵之间的缓冲容器。当机组在启动或负荷大幅度变化、凝结水系统故障或除氧器进水中断等异常情况下，可保证在一定的时间内不间断地向锅炉供水。贮水量指给水箱底部出水管顶部水位至给水箱正常水位之间的贮水量，一般为给水箱全部几何容积的80％～85％。按照火力发电厂设计技术规程规定：给水箱贮水量在保证安全运行的前提下，200MW及以下机组为10～15min的锅炉最大连续蒸发量时的给水消耗量，200MW以上机组为5～10min的锅炉最大连续蒸发量时的给水消耗量。结构一般由卧式筒身和两端二个冲压椭圆封头焊制而成，位于除氧器下面。1.立式与除氧器焊接成一个整体2.卧式除氧器则通过下水管和蒸汽平衡管相连给水箱壳体上装有各种不同规格的对外接管，在两端的封头上开有人孔门供检修用。水箱内设有控制除氧器水位过高的溢水装置21。除氧水箱内设有启动加热装置20，这不仅可避免采用除氧循环泵增加设备和系统投资，还能利用蒸汽鼓泡作用辅助除去给水中的不凝结气体。直流炉水箱内还设有接受气动分离器来的启动放水装置为保证除氧器的安全运行，除氧器及水箱还设有弹簧式安全阀、压力表、温度计、水位计及电接点液位信号器等除氧头与除氧水箱之间为什么要装设汽连通管（汽平衡管）？它与下水管有何区别？？问题汽连通管的作用：保证除氧水箱与除氧头之间的压力保持一致。下水管的作用：把除氧头中的水疏导到除氧水箱中。作用区别汽连通管是将除氧头与除氧水箱的汽空间连接，即管道一端接在除氧头汽空间，另一端接在水箱汽空间。而下水管的入口处在除氧头水侧底部，出口引到水箱水空间。机组起动前对水箱中给水的加温。因为这时水并未循环流动，如加热蒸汽只在水面上加热，压力升高较快，但水不易得到加热。机组起动前对水箱中给水的加温。因为这时水并未循环流动，如加热蒸汽只在水面上加热，压力升高较快，但水不易得到加热。优点是汽水加热沸腾时噪声较大，且该路蒸汽一般不经过自动调节阀，操作调整不方便除氧器加热蒸汽有一路引入水箱的底部或下部（正常水面以下），作为给水再沸腾用。缺点项目单位除氧器给水箱型号

GC-2400GS-235型式喷雾填料卧式布置工作压力MPa1.11.1最高工作温度℃374350额定出力t/h2400--给水温度℃

183.5出水含氧量μg/L≤7运行方式定、滑压（滑压范围：0.05～1.1MPa）某600MW机组高压除氧器技术规范。3.无头除氧器无头除氧器是一种特殊形式的卧式除氧器，其除氧塔和给水箱布置成一体，从外观看不到除氧塔，因此成为无头除氧器，也称为内置式除氧器。（1）无头除氧器工作过程除氧器的加热蒸汽有两路汽源：分别为四抽和辅汽，四抽引入底部主要用于深度除氧和加热给水；辅汽引入本体内经分配管后均匀布置在汽水空间，供启动时加热用。加热蒸汽排管沿除氧器筒体轴向均布。无头除氧的工作过程初级除氧过程凝结水经过高压喷嘴形成发散的锥形水膜向下进入初级除氧区，水膜在这个区域内与上行的过热蒸汽充分接触，迅速将水加热到除氧器压力下的饱和温度，大部分氧气从水中析出，在每个喷嘴的周围设有四个排气口，以及时排出析出的氧气。深度除氧过程经过初步除氧的水落入水空间流向出水口；加热蒸汽通过排管从水下送入，与水混合加热，同时对水流进行扰动，并将水中的溶解氧及其它不凝结气体从水中带出水面，达到对凝结水进行深度除氧的目的。水在除氧器中的流程越长，则对水进行深度除氧的效果越好。（2）无头除氧器结构1）蝶型stork喷嘴除氧器的两侧分别安装有一个蝶型stork喷嘴，凝结水分两路引入这两个喷嘴。喷嘴使凝结水形成适当的水膜，以获得最佳直径的水滴，达到既增大水与蒸汽的接触表面积，又缩短了气体离析路径的效果。每只喷嘴的最大出力是1400t/h，此时压降为0.056MPa。这是内置式除氧器的除氧头，在除氧头上布置着六七层环形喷嘴（俗称鸭嘴），当凝结水进入除氧头时环形喷嘴在凝结水压力的作用下张开，凝结水程雾状喷出，下面是加热蒸汽。碟形喷嘴，凝结水从此喷出，加热蒸汽（辅汽和四抽）伸入水侧，除氧原理和外置除氧器一样。除氧器共布置有两只进口喷头（流量为1200t/h，由荷兰STORK公司进口），由于喷头弧形圆盘的调节作用，当机组负荷大时，喷头内外压差增大，弧形圆盘开度亦增大，流量随之增大。当机组负荷小时，喷头压差降低，弧形圆盘开度亦减少，流量随之减少。使喷出的水膜始终保持稳定的形态，以适应机组滑压运行。2）吹扫管吹扫管布置在水面上。在吹扫管中布置了许多吹扫口。①吹扫蒸汽吹散聚集在水面上的氧气层，增加水面上、下的氧气浓度差，有利于氧气的扩散。作用②吹扫蒸汽吹破水面，减少了水的表面张力，便于水中的氧气向水面扩散。③吹扫后蒸汽向上流动，加热喷嘴喷出的雾化水，充分利用了余热。3）沸腾管和泡沫发生器在传统除氧器的给水箱底部通常有一根沸腾管，用于启动时加热冷水之用。由于沸腾管产生的紊流强度不大，往往使得除氧器的启动时间较长，一般为5-8小时为了提高紊流强度，我们研制出一种泡沫器，其结构见图3泡沫器由蒸汽喷嘴、旋流片、泡沫管组成。蒸汽喷嘴安装在除氧器底部的蒸汽官道上，当加热蒸汽从蒸汽喷嘴喷出后，将加热蒸汽的压力能转变成速度能，带动泡沫管下部的水通过旋流片后一边旋转，一边向上流动，在泡沫管腔室内喷射蒸汽与水混合，产生一次泡沫。形成了一次泡沫的汽水混合物通过泡沫管四壁上的小孔流到泡沫管外侧，带动泡沫管周围的水流动，除了一部分蒸汽在一次泡沫流动中随着放热被凝结外，多余的蒸汽在泡沫管外围与水混合紊流，形成第二次泡沫，并把多余热量传给混合流动的水，二次泡沫使混合水受到充分加热，达到饱和温度并逸出水中氧气。这种泡沫器因为能产生两次泡沫，所以又称二次泡沫器。在内置式除氧器的设计中，我们在除氧器水位线下设置了若干二次泡沫器，增强水下紊流强度，缩短冷水加热时间。试验表明，除氧器的冷水加热时间一般可缩短到2-3小时。二泡沫器不仅可以用于启动，也可以用于正常运行。当除氧器进水温度较低或进水含氧量较大时，使用二次泡沫器还可进行深度除氧，降低出水中的含氧量。在除氧器底部安装了一根沸腾母管和若干沸腾支管，在沸腾母管和沸腾支管上又安装了许多泡沫发生器。在泡沫发生器四壁有许多交错的喷射小孔，加热蒸汽自喷射小孔喷出，与周围的水混合，形成许多泡沫，强化气水之间传热和传质。沸腾管和泡沫发生器的原理与传统式除氧器的再沸腾原理相似，作用相同，但由于内部结构不同，新型除氧器的泡沫量大、加热速度快，效果较好。4）蒸汽平衡管与逆止阀除每个加热蒸汽管路上均设一路蒸汽平衡管，并在蒸汽平衡管上装有逆止阀，起到平衡供汽管和除氧器压力的作用。在正常运行时蒸汽平衡管不起作用，当供汽压力突降时逆止阀打开，使除氧器的压力跟跟随汽源压力一同变化，减小除氧器和供汽管的压差，进而防止供汽管内进水。5）安全阀为防止除氧器超压，除氧器装有两个安全阀，其动作压力为1.35MPa，单个安全阀的通流量为61.310t/h。6）溢流管除氧器水位过高可能引起除氧器超压，当除氧器水位失控甚至满水时可能使汽轮机进水，造成恶性事故。因此除氧器内设有除氧器溢流与放水口，并在顺序控制中设有高水位限制。当水位上升至较高值时，先打开放水阀放掉部分给水；在除氧器水位上升至溢流水位时，水经溢流口排掉。除氧器溢流管7）除氧器的排气方式除氧器的排气分为启动排气和连续运行排气。机组启动初期，除氧器内不凝结气体及部分水蒸汽通过管道排入大气；机组运行正常后，连续运行排气排至凝汽器喉部，冷却后经真空泵抽出，可减少汽水损失，在连续排气管道上设有调节阀，可调节排汽量，运行中可有效的保证氧器的除氧效果。除氧器结构型式及基本参数序号项目参数1除氧器型式卧式、无头、喷雾式2除氧器型号GC-2050/GS-2353除氧器总容积（m³）3454除氧器有效容积（m³）2355除氧器最大出力（t/h）21406内径（mm）38007长度（mm)302608壁厚（mm）289净重（t）112序号项目参数1设计压力1.45MPa2设计温度385.1℃3最高工作压力1.158MPa（a）4最高工作温度378℃5单个喷嘴最大出力1400t/h6安全阀起座压力1.35MPa7安全阀通流量2×61.310t/h8出口凝结水含氧量≤5μg/l9进口处凝结水温度141.4℃10出口处凝结水温度181.7℃除氧器技术参数内置式除氧器和常规除氧器的比较序号比较类别施托克-无头内置式除氧器常规有头式除氧器1除氧形式喷雾式喷雾淋水盘式或其它型式2除氧原理在水箱中完成两步除氧（1）处级除氧阶段：凝结水通过施托克的专利喷嘴进行充分雾化，除氧70-80%；（2）深度除氧阶段：蒸汽从液面下的蒸汽分配管喷出，完成最终除氧。子啊除氧头中完成两步除氧：（1）处级除氧阶段：通过喷嘴雾化，去除大部分氧气。

（2）深度除氧阶段：凝结水一层层交错向下流动，蒸汽从下部进入淋水箱。3结构单容器结构，除氧喷嘴内置于水箱内。双容器结构除氧头+水箱4材料除喷嘴采用特殊不锈钢材料外，壳体及内件均采用碳钢除氧头采用不锈钢复合钢板；水箱采用碳钢。5净重量（有效容积：假定300MW为150；600MW为235m³总重量：300MW小于60吨；660MW约100吨（总重量明显较轻）水箱+除氧头，总重量：300MW约90吨。660MW约170吨6喷嘴型式及容量（1）盘式碟型喷雾喷嘴-施托克专利技术（2）300MW机组配一个1200T/H喷嘴或两个600T/H喷嘴；660MW机组配两个1200T/H型喷嘴。（1）弹簧喷嘴；（配多个小流量喷嘴，单喷嘴最大流量25吨/小时知识点

除氧器的工作原理

分析发电厂热力系统

分析除氧给水系统给水除氧的任务——为什么要除氧？一给水中溶解的危害最大的气体是氧气，它会对金属材料产生腐蚀，在高温及碱性较弱时氧腐蚀会加剧。1.给水中溶解气体的危害（1）腐蚀热力设备及管道，降低其工作可靠性与使用寿命CO2的存在会加速氧腐蚀，这种氧腐蚀通常发生在给水管道和省煤器内。不凝结气体以及氧化物沉积形成的盐垢附着在传热面上，都会增大传热热阻；（2）阻碍传热，降低热力设备的热经济性和安全性在锅炉水冷壁内引起换热面过热损坏；高参数机组的参数增高，使蒸汽溶盐的能力加强，把氧气腐蚀后形成的氧化物或盐带入汽轮机，并在温度、压力较低的地方沉积下来，会导致汽轮机出力下降和轴向推力增加。若给水中溶解氧气超过0.03mg/L时，高温下工作的给水管道及省煤器在短期内就会出现穿孔的点状腐蚀。在天然水中，溶解的氧气可达10毫克/升实例2.给水中溶解气体的来源（1）补充水带入空气（系统外来的补充水和回收水）（2）凝汽器、部分低压加热器及其管道附件处于

真空状态下工作，空气从不严密处漏空气。3.给水除氧的任务除去水中的氧气和其他不凝结气体，防止热力设备腐蚀和传热恶化，保证安全经济运行。4.给水除氧的标准对于超临界参数锅炉，DL/T912-2005《超临界火力发电机组水汽质量标准》，给水溶氧量应小于7ug/L，但是对给水进行加氧调节处理时，给水溶氧量控制在30~150ug/L。炉型蒸汽压力（Mpa)硬度（μmol/L）溶氧（μg/L）铁（μg/L）pH值锅筒锅炉3.8～5.8≤2.0≤15≤508.8～9.25.9～12.6≤2.0≤7≤308.8～9.2(有铜系统）或9.0～9.5（无铜系统12.7～15.6≤1.0≤7≤2015.7～18.3≈0≤7≤20直流锅炉5.9～18.3≈0≤7≤108.8～9.2(有铜系统）或9.0～9.6（无铜系统)炉给水硬度、溶氧、铁的标准（GB12145-1999)给水除氧的方法二应用：中小电厂很少采用化学除氧，只有要求彻底除氧的亚临界及以上参数的电厂，才采用化学除氧作为一种补充的除氧手段。1.化学除氧1）化学除氧是利用药剂与水中的溶解氧进行化学反应，化合生成另一种物质，达到彻底除氧的目的。2）化学除氧不能除去其它气体，生成的氧化物还增加了给水中可溶性盐类的含量，而且药剂价格昂贵。（1）联胺除氧化学除氧一般采用联胺做药剂。因联胺既可除氧，又能转化为氨，维持给水有较高的pH值，也不产生新的盐类。（2）亚硫酸钠Na2SO3处理Na2SO3易溶于水，无毒价廉，装置简单。Na2SO3与O2反应生成的Na2SO4会增加给水含盐量，在温度大于280℃后会分解成有害气体。Na2SO3仅适用于中压以下的锅炉，不能用于高压以上的电站锅炉。（3）中性水处理根据钢在含氧纯水中的耐腐蚀理论，高纯度且呈中性的锅炉给水中，加入气态氧或过氧化氢，使金属表面形成稳定的氧化膜，不仅能够达到防腐效果，而且给水中腐蚀物减少，使直流锅炉几乎无需清洗，即中性水处理。注意：给水加氧处理的防腐蚀效果显著，但对水水质要求很严，中性纯水的缓冲能力小。（4）给水加氧、加胺联合水处理给水加氧、加氨联合处理是在原来给水加氧处理的基础上发展起来的一种新的给水处理技术。其原理是在给水中加入适量氧和微量的氨，保持给水中的溶氧含量在100μg/L～300μg/L之间，使金属表面形成一种特定的氧化膜，从而起到抑制给水系统金属腐蚀的作用。它的价格便宜，既能除氧又能除去给水中的其它气体，给水中不留下任何残留物质，故发电厂均采用热力除氧法；但除氧不彻底。2.物理除氧热力除氧原理热力除氧原理亨利定律道尔顿定律传质条件传热条件在一定温度下，当溶于水中的气体与自水中逸出的气体处于动态平衡时，单位体积中溶解的气体量与水面上该气体的分压力成正比。1.亨利定律析出气体溶入气体溶入气体量与液面上的气体分压力成正比即分压力越高，溶入的量就越大在一定温度下，当溶于水中的气体与自水中逸出的气体处于动态平衡时，单位体积中溶解的气体量与水面上该气体的分压力成正比。1.亨利定律析出气体溶入气体溶入气体量与液面上的气体分压力成正比即分压力越高，溶入的量就越大混合气体的全压力等于各组成气体的分压力之和。2.道尔顿定律总压力等于各分压力之和对除氧器：水面上气体的全压力应等于水蒸气的分压力和溶于水中的各种气体分压力之和

。O2O2H2O2O2O2H2N2H2H2H2O2O2N2N2N2N2N2N2H2OH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2O对水定压加热，当把给水加热至除氧器压