鄒 歡

(上海電氣電站設(shè)備有限公司上海電站輔機(jī)廠，上海 200090)

0 前 言

目前國內(nèi)外除氧器的主要型式有內(nèi)置無頭式、噴霧-淋水盤式、噴霧-填料式、旋膜式等，各種型式的除氧器具有各自獨(dú)特的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，除氧器的選型將直接關(guān)乎到機(jī)組的安全性及經(jīng)濟(jì)性。如何進(jìn)行除氧器的選型及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來滿足機(jī)組的安全及性能要求，是本空冷機(jī)組工程需要解決的關(guān)鍵問題。

本文在總結(jié)多種典型除氧器的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用條件，在國內(nèi)外空冷機(jī)組真空除氧技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，選出噴霧-淋水盤式除氧器可以滿足本工程參數(shù)及性能要求，介紹了該型除氧器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并進(jìn)一步跟蹤機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況反饋，設(shè)備運(yùn)行良好，滿足機(jī)組的性能、安全性和經(jīng)濟(jì)性的要求。本文除氧器的設(shè)計(jì)選型具有一定的實(shí)際工程應(yīng)用參考價(jià)值。

1 常用除氧器結(jié)構(gòu)型式

1.1 噴霧-淋水盤式

為立式或臥式兩種型式，主要結(jié)構(gòu)為除氧頭，內(nèi)部含有多個(gè)彈簧噴嘴和多層淋水盤，凝結(jié)水在噴嘴霧化區(qū)實(shí)現(xiàn)初步除氧，在淋水盤區(qū)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)深度除氧。淋水盤形式與Ω型填料相比，具有抗沖擊性能強(qiáng)，耐高溫，不易沖壞的優(yōu)點(diǎn)，安全性與穩(wěn)定性高。

此型式的除氧器，可靠性高，防閃蒸沖擊性強(qiáng)，使用范圍廣泛，是目前國際上運(yùn)用最普通的型式[2]。

1.2 內(nèi)置無頭式

為臥式，分為汽空間和水空間，在汽空間完成初步除氧，主要部件為大噴嘴；在水空間完成深度除氧，主要部件為耙狀的鼓泡管系。加熱蒸汽導(dǎo)入水空間，需要克服水柱靜壓頭。300 MW及以上機(jī)組除氧器采用此型式，目前為國內(nèi)電廠熱力除氧器的主流。

內(nèi)置無頭式除氧器，可利用水空間儲(chǔ)水的熱容量吸收蒸汽壓力的擾動(dòng)，壓力穩(wěn)定性好，優(yōu)于淋水盤式除氧器。

設(shè)備安全性佳，內(nèi)置無頭式，內(nèi)件剛度大，免維護(hù)。

1.3 噴霧-填料式

為立式，采用彈簧噴嘴霧化初步除氧和填料層深度除氧，廣泛應(yīng)用于140 MW以下機(jī)組電廠除氧器，處理水量在500 t/h以下。

其缺點(diǎn)是Ω型填料在高溫汽水沖擊下，易發(fā)生變形并逃逸出填料區(qū)域。

1.4 旋膜式

為立式，設(shè)置有兩級(jí)除氧，起膜管和水蓖組完成第一級(jí)初步除氧，填料絲網(wǎng)完成第二級(jí)深度除氧。其缺點(diǎn)是低負(fù)荷時(shí)無法成膜，達(dá)不到除氧效果，且絲網(wǎng)的抗沖擊性能差，容易脫落，對給水泵造成一定的隱患。

2 空冷機(jī)組化學(xué)補(bǔ)給水真空除氧方案

目前國內(nèi)外空冷機(jī)組化學(xué)補(bǔ)給水進(jìn)行真空除氧的技術(shù)方案主要有外置真空除氧器、內(nèi)置淋水盤除氧裝置、淋水盤鼓泡式除氧裝置、stork技術(shù)除氧裝置等。[3-7]

2.1 外置真空除氧器

在排汽裝置旁安裝一個(gè)獨(dú)立式的真空除氧器設(shè)備，對補(bǔ)給水進(jìn)行真空除氧。

2.2 內(nèi)置淋水盤除氧裝置

在原蓄水箱內(nèi)部加裝一個(gè)淋水盤除氧部件，結(jié)構(gòu)型式類似于淋水盤，目的為增加排汽與補(bǔ)給水的接觸面積，增長換熱流程。此結(jié)構(gòu)能夠達(dá)到除氧效果，但是很難達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2.3 淋水盤鼓泡式除氧裝置

在原蓄水箱內(nèi)部加裝一個(gè)淋水盤鼓泡式除氧裝置，淋水盤及鼓泡管系設(shè)置在熱井正常水位以上。此方案技術(shù)成熟，工程實(shí)踐案例多。

2.4 stork技術(shù)除氧裝置

除氧方式主要包括噴霧除氧、蒸汽加熱及疏水加熱三個(gè)過程。通過噴嘴霧化，完成約90%的初步除氧，噴嘴霧化除氧對水溫的要求并不高，再由蒸汽加熱和疏水加熱完成深度除氧。

3 某空冷機(jī)組真空除氧器

本文以國外某空冷機(jī)組工程項(xiàng)目為依托，采用外置式真空除氧器進(jìn)行熱力除氧，并在系統(tǒng)上設(shè)置一套抽真空裝置的技術(shù)方案。真空除氧器結(jié)構(gòu)型式采用分體式，含除氧器和水箱。除氧器采用臥式噴霧-淋水盤型式，完成除氧環(huán)節(jié)；水箱兼具儲(chǔ)存系統(tǒng)水源和高品質(zhì)疏水加熱除氧的作用。

3.1 原始數(shù)據(jù)和條件

汽輪機(jī)的背壓為28 500 Pa，凝結(jié)水流量212.44 kg/s，焓值283.8 kJ/kg；蒸汽溫度67.8 ℃，焓值2 574 kJ/kg；正常補(bǔ)水流量23 m3/h，緊急補(bǔ)水量33.8 m3/h，補(bǔ)水含氧量達(dá)8 000 μg/L。無補(bǔ)水條件下，保證凝結(jié)水出口含氧量不超過20 μg/L。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)參考ASME VIII-1。

3.2 除氧器設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)參數(shù)

采用臥式噴霧-淋水盤型式的除氧器，型號(hào)為GC-765，主要設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)參數(shù)詳見表1。除氧器的外形布置詳見圖1。

表1 除氧器和水箱主要設(shè)計(jì)參數(shù)

圖1 除氧器外形布置圖

除氧器頂部設(shè)置有進(jìn)水室，凝結(jié)水由一路母管引入，分為兩路分管，由72個(gè)均布的彈簧小噴嘴(額定流量13 t/h)霧化噴出，進(jìn)行初步霧化除氧。系統(tǒng)中凝結(jié)水采用自流形式，必須設(shè)置一定的高度位差，保證彈簧噴嘴順利打開。正常補(bǔ)水管道內(nèi)為正壓運(yùn)行，采用單獨(dú)噴管形式引入除氧器內(nèi)部的淋水盤上部，實(shí)現(xiàn)正常補(bǔ)水的除氧效果。

進(jìn)水室上部設(shè)置有均布的8根抽真空接口，在除氧器外部合并為1根母管，便于及時(shí)排除氧氣等不凝結(jié)氣體。

除氧器內(nèi)部設(shè)置有8層平行的淋水盤組，共360組不銹鋼淋水盤。凝結(jié)水自上而下逐層流下，加熱蒸汽自下而上與凝結(jié)水進(jìn)行逆流換熱，完成深度除氧。

3.2 水箱設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)參數(shù)

采用臥式水箱，型號(hào)為GS-68，主要設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)參數(shù)詳見表1。水箱的外形布置詳見圖2。水箱不再設(shè)置有溢流接口，水位通過凝結(jié)水泵調(diào)節(jié)和控制。水箱頂部設(shè)置有凝泵最小再循環(huán)管座，內(nèi)部接管采用噴管的形式。水箱接收來自回?zé)嵯到y(tǒng)中熱力除氧器溢流水，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上考慮擴(kuò)容降壓要求，并實(shí)現(xiàn)對給水的進(jìn)一步鼓泡加熱除氧效果。

圖2 水箱外形布置圖

4 總 結(jié)

外置臥式噴霧-淋水盤型式除氧器的設(shè)置，結(jié)合了空冷機(jī)組背壓高的特點(diǎn)，利用高焓值的排汽進(jìn)行加熱凝結(jié)水和補(bǔ)水，既減少機(jī)組的冷端損失，提供機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性，又達(dá)到了對補(bǔ)水進(jìn)行升溫除氧的作用，為低加回?zé)嵯到y(tǒng)的安全性提供了保障。