大氣式除氧器

一、大氣式除氧器概述

大氣式除氧器是電站鍋爐、工業(yè)鍋爐系統(tǒng)中必備的設(shè)備，其主要功能為降低鍋爐上水中的氧含量，使之達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，以保障鍋爐、汽輪機(jī)組和整個系統(tǒng)的金屬部件在高溫下不發(fā)生過渡的氧化腐蝕。熱力除氧器是目前Zui常用的鍋爐除氧設(shè)備。

隨著高參數(shù)大容量發(fā)電機(jī)組的發(fā)展，對熱力除氧器的技術(shù)性能和對其特殊技術(shù)功能的要求愈來愈高，為使除氧水中溶氧趨于零，拓寬熱力除氧器適應(yīng)范圍，提高其運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性，許多國家都對其進(jìn)行了大量的研究工作，取得了很大成果。

當(dāng)前國內(nèi)外對熱力除氧器研究和開發(fā)的方向，從傳熱傳質(zhì)機(jī)理上看，主要圍繞霧化、泡沸和旋轉(zhuǎn)膜；從設(shè)備形式上有立塔、臥塔和隱塔。

旋膜除氧器是80年代初在原膜式除氧器的基礎(chǔ)上研究、創(chuàng)新、設(shè)計制造成功的。是國家科委公報的科研新成果，并獲得一九八八年部級科技進(jìn)步三等獎。東北電業(yè)管理局科技開發(fā)公司承擔(dān)了繼續(xù)研制開發(fā)新型旋膜除氧器的課題，并在我公司建立了生產(chǎn)基地。雙方共同承擔(dān)新型設(shè)計、制造，拓寬其服務(wù)范圍。已有多種型號、多種功用的產(chǎn)品由適于低溫水、低溫汽源和取代中、小型機(jī)組高壓加熱器的旋膜除氧器問世。至今已在200MW機(jī)組以下電站系統(tǒng)及石油化工、機(jī)械等行業(yè)應(yīng)用百余臺，取得了很好的效果。技術(shù)水平在國內(nèi)領(lǐng)先，積20年研究、制造及運(yùn)行證明，旋膜除氧器優(yōu)于目前任何一種熱力除氧器，是熱力除氧設(shè)備發(fā)展的方向。1990年10月國家將其列為“八五”電力新技術(shù)推廣項目，1993年10月經(jīng)科技總院組織專家論證，1100t/h已被許可用于300MW機(jī)組系統(tǒng)，為超大型機(jī)組除氧系統(tǒng)使用旋膜除氧器開辟了良好的前景。

二、大氣式除氧器設(shè)計的理論依據(jù)

從氣體溶解定律（亨利定律）可知，任何氣體在水中的溶解度與此氣體在氣水界面上的分壓力和水溫有關(guān)。圖1-1-A說明了在大氣壓力下，空氣、氧氣、水蒸汽的分壓力，以及氧氣的溶解度與水溫的關(guān)系，隨著水溫增高水蒸汽的分壓力也增大，而空氣和氧氣的分壓力在100℃時降低到零，水中的溶解氧也降低到零。圖1-1-B說明了在不同壓力下氧氣在水中的溶解度，當(dāng)水面上壓力小于大氣壓力（具有一定的真空度）時，氧氣的溶解度在較低水溫差（＜100℃）下即可降到零。

三、大氣式除氧器工作原理

大氣式除氧器的形式簡圖見圖2-1

⑴回水及軟水從頂部兩側(cè)引入管引入，經(jīng)夾層中不銹鋼（短管上的小孔）內(nèi)部形成旋膜噴出落至下部的配水裝置，再經(jīng)配水片使水分散再次產(chǎn)生水膜使水流下，經(jīng)過四周密封內(nèi)裝填料而四周固定的不銹鋼絲網(wǎng)內(nèi)下流。

⑵蒸汽由入口進(jìn)入，流經(jīng)噴射管噴出，可增加汽水接觸面積，在頂部夾層有讓水集熱的作用，以防止水溫突然變化，填料可以蓄熱以加熱水及增加汽水界面。

四、結(jié)構(gòu)特點

旋膜熱力除氧設(shè)備由膜式除氧器及除氧水箱，以及閥門、儀表組成。

旋膜除氧器是一種新型熱力除氧器，它依據(jù)亨利定律，在結(jié)構(gòu)上采用了三種不同功能的旋膜器組成的組件，建立了汽態(tài)區(qū)段傳質(zhì)方法，完善了破膜技術(shù)，具有除氧效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、穩(wěn)定性好和安全節(jié)能以及適于入口水溶氧高、水溫低和低溫汽源等優(yōu)點，具有滑壓啟動、滑壓運(yùn)行、負(fù)壓運(yùn)行、定壓運(yùn)行等功能，在機(jī)組啟動運(yùn)行中其除氧效果均達(dá)到部頒標(biāo)準(zhǔn)的要求。

旋膜熱力除氧器不同于其它類型熱力除氧器（如噴霧式、濺盤式或噴霧填料式等）。其關(guān)鍵之處在于其噴淋結(jié)構(gòu)造成的汽水傳熱傳質(zhì)方式。旋膜熱力除氧器入口水的噴淋方式采用起膜管裝置，起膜管是旋膜除氧器的特性部件。除氧器入口水，在起膜管中形成射流、噴濺及旋膜，并在起膜管出口形成水膜裙，其傳熱系數(shù)遠(yuǎn)比其它類型熱力除氧器大，傳熱的同時伴隨著傳質(zhì)。起膜管的設(shè)計，既考慮了液態(tài)傳熱、傳質(zhì)，又考慮了汽態(tài)傳質(zhì)。

旋膜除氧器的傳熱傳質(zhì)方式與已有的液柱式、霧化式和泡沸式不同，它是將射流、旋轉(zhuǎn)膜和懸掛式泡沸三種傳熱傳質(zhì)方式縮化為一體的傳熱傳質(zhì)方式，因此有很高的效率。

射流，旋膜和懸掛式泡沸三種傳熱傳質(zhì)方式源于石化系統(tǒng)的噴射降膜和泡沸傳熱傳質(zhì)方式，不同的是將噴射冷凝擴(kuò)散管取消，利用噴嘴的射流及飛行冷凝，它不僅具有很大的吸熱功能，而且具有很大的解析能力；將自然降膜改造為強(qiáng)力降膜，增加了液膜的更新度，使液膜沿管壁強(qiáng)力旋傳卷吸大量蒸汽，增強(qiáng)傳熱傳質(zhì)功能；將相向泡沸改造為懸掛式泡沸，提高層中蒸汽流速高時泛點，并能保持汽體通道將獨立的三種傳熱傳質(zhì)裝置縮化為一體在一個單元部件內(nèi)完成。由于它具有很高的效率和某些特殊功能，突破了已有除氧器的技術(shù)性能，使旋膜除氧器的除氧效果和適應(yīng)性具有國內(nèi)先進(jìn)水平。

五、大氣式除氧器設(shè)備的分類

旋膜熱力除氧氣分為高壓旋膜除氧器（GCM，運(yùn)行壓力0.1-0.98MPa）和低壓旋膜除氧器（DCM，運(yùn)行壓力0.02-0.05MPa）兩種類型，除定型產(chǎn)品外，還可依據(jù)用戶提出的技術(shù)參數(shù)，幾何尺寸，接管規(guī)格及方位進(jìn)行設(shè)計制造。

六、大氣式除氧器適用范圍

適用于各類電站鍋爐，工業(yè)鍋爐給水及熱電廠補(bǔ)給水或熱用戶用水的除氧。

七、大氣式除氧器技術(shù)特性

膜式熱力除氧器與其它類型的除氧器比較，具有除氧效果好，適應(yīng)性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，節(jié)能等優(yōu)點。

⑴除氧效果好。在較短的時間內(nèi)，除氧水中溶氧量可達(dá)到我國火力發(fā)電廠水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求，運(yùn)行中，高壓旋膜除氧器給水含氧量≤0.007mg/L，低壓旋膜除氧器給水含氧量≤0.015mg/L。

⑵適應(yīng)性強(qiáng)。適應(yīng)于入口水溶氧量高（Zui高可達(dá)10mg/L）；入口水溫低（Zui低為15℃）；壓力變化大（高壓旋膜除氧器0.02-0.98MPa；低壓旋膜除氧器0.02-0.05MPa）；補(bǔ)給水量大（Zui大可在的情況下運(yùn)行）。

⑶穩(wěn)定性好。當(dāng)負(fù)荷突變至約25%，瞬間補(bǔ)給水量突變至約10%時；當(dāng)改用不同參數(shù)的汽源時；當(dāng)入口水溫突降（約40℃）時；除氧水仍能保持合格標(biāo)準(zhǔn)，且除氧器不會發(fā)生震動，給水泵入口不易出現(xiàn)汽化等情況。

⑷節(jié)能。膜式熱力除氧器的排汽量小于入口水量的1‰，比同出力其它類型熱力除氧器少二分之一到三分之一，不需要加排汽冷卻器，簡化了設(shè)備，降低了熱耗；其淋水密度可設(shè)計得較大，因此體積較小與同出力其它類型熱力除氧器相比，可節(jié)省鋼材、降低設(shè)備費。

大氣式除氧器，由于具備以上技術(shù)特性，尤為適用于熱電廠。熱電廠的補(bǔ)給水量大（補(bǔ)水率Zui大為），補(bǔ)給水溫度低（Zui低約為15℃），含氧量高（約為10mg/L），一般除氧器在這種條件下，難于將補(bǔ)給水溶解氧排除達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。因此，往往將熱力系統(tǒng)設(shè)計為大氣式及壓力式除氧器兩級串聯(lián)運(yùn)行方式，即補(bǔ)給水先進(jìn)入大氣式除氧器，經(jīng)一次除氧后，再送入壓力式除氧器進(jìn)行二次除氧，既增加了設(shè)備投資與運(yùn)行操作，又增加了廠房建筑面積。如果采用旋膜熱力除氧器，則可根據(jù)需要，選用一臺高壓式或低壓式旋膜除氧器，一次將補(bǔ)給水中溶解的氧排除至規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。這樣可以節(jié)省一臺除氧器及相應(yīng)的建設(shè)投資，運(yùn)行管理也方便。