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除氧器工作原理

2015-09-23 13:54:19
水处理设备之碧水深蓝热力除氧器
    碧水深蓝除氧器的主要作用是减小给水中的氧气含量,保证给水的含氧量满足后期设备对水中含氧的需求。通常情况下水中溶解的氧气超过进水标准,就会使与水接触的金属表面造成腐蚀;在热交换器中若有氧气聚集就会妨碍或减小设备的导热能力,降低设备的传热效果。 因此给水中溶解有任何气体都是不利与设备的功效和对设备造成损坏。尤其是氧气,它将直接威胁锅炉等主设备的安全运行。     
    水处理设备热力除氧器在处理水中的氧气的同时又是给水回热系统中的一个混合式加热器,水处理车间同时对高压加热器的疏水、化学补水及全厂各处水质合格的疏水、排气等均可通入除氧器汇集并加以利用,减少发电厂的汽水损失和回收一定的热量,减少能源消耗。是电力能源行业节能减排的主要手段。
    当水和外界气体混合物接触时,就会有部分气体融解到水中去。气体的溶解度就是表示气体溶解于水中的数量,以毫克/升计值,它和气体的种类以及它在状态环境下的压力、和所处的温度有关。 在一定的压力下,水的温度越高,气体的溶解能力就越小;反之,气体的溶解度就越大。同时气体在水面的状态环境压力越高,其溶解度就越大,反之,其溶解度也越低。自然条件下的水中常含有大量溶解性气体,如二氧化碳、氧气、氮气等、其中氧气含量可达10毫克/升。 汽轮机的凝结水可能融有大量氧气,因为空气能通过处于真空状态下的设备不严密部分渗入进去。此外,水处理车间补充水中也含有氧气及二氧化碳等其他气体。
    液面上汽水混合物在全压力中,包括有液体蒸汽的分压力,将水加热时,液面附近水蒸气的分压力就会增加,相应的液面附近其他气体的分压力就会降低。当水加热到沸点时,蒸汽的分压力就会接近液面上的全压力,此时液面上其他气体的分压力几乎接近于零,于是这些气体将完全从水中清除出去。 要达到这一点,不仅要将水加热到沸点,还要使液面上没有这些气体存在,即将逸出的气体随时排走。
    水处理设备热力除氧器的工作原理即利用蒸汽对水进行加热,使水达到一定压力下的饱和温度,即沸点。 这时除氧器的空间充满着水蒸汽,而氧气的分压力逐渐降低为零,溶解于水的氧气将全部逸出,以保证给水含氧量合格。       
除氧器设备与运行
    水处理设备热力除氧器的主要作用就是将给水中的氧气除去,保证给水的含氧品质。水中含有氧气,会使金属设备受到腐蚀,直接威胁热力设备的安全运行,另外还会影响汽水传热过程的进行,降低了传热效果,对经济性是很不利的。

    水处理设备中热力除氧器大致可分为高压喷雾填料式除氧器和汽水混合式除氧器。
一、热力除氧的基本条件

    1. 必须将水加热到气体相应压力下的饱和温度。
    2. 使气体的解析过程充分。
    3. 保证水和蒸汽有足够的接触时间。
    4. 能顺利地排出解析出来的溶解气体。 
二、碧水深蓝高压喷雾填料式除氧器
    其结构简图。主凝结水由进水管进入中心管,再由中心管进入环型配水管,在环型配水管上装有36只喷嘴使水喷成雾状,这样有利于与蒸汽接触强化汽水之间的传热和易于水中溶解的气体的逸出。在除氧器内顶部的中心有一根蒸汽进汽管,进口管的下部四周开有许多小窗口,蒸汽从此小窗口喷出与喷成雾状的水进行热交换达到加热除氧的目的。第一次除氧后的水和蒸汽凝结水流入填料层,填料层放满欧姆型不锈钢片,水流入填料层与下面进入的蒸汽进行热交换。由于填料层中充满了Ω型不锈钢片因而增加了传热面积提高了传热效果,这样进行了二次除氧达到了更好的除氧效果。在除氧器内维持饱和状态则一些溶解于水中的气体就都逸出,然后再经过顶部空气管排出。经过二次除氧后的给水向下流入给水箱。

 
 碧水深蓝400t/h喷雾填料式热力除氧器结构图
1.进汽管  2.环形配水管  3.10t/h喷嘴  4.疏水进水管  5.淋水管  6.支承圈  7.滤板  8.支承圈  9.进汽室  10.筒身  11.挡水板  12.吊攀  13.不锈钢垫Ω料  14.滤网  15.弹簧式安全阀  16.人孔
 
    碧水深蓝热力除氧器上还装有高压加热器的疏水进水管,进水管上开有许多小孔,疏水通过小孔喷入除氧器内与被加热的水直接接触发生热交换。另外还装有一路软化水(补充水)进水管,进水管上装有七只喷嘴(每只为3t/h)。正常情况下补水可进入凝汽器也可进入除氧器,使进入热力除氧器的补水喷散成雾状以便与加热蒸汽充分接触加热除氧。
    主凝结水的喷嘴每只容量为10t/h,凝结水由水管进入喷嘴的管座,然后进入旋流芯。由于旋流芯中水的通道都是与流动方向成300的夹角,所以流入外壳的水是旋转的,最后再喷射出去,水就被很好的雾化。
    为了防止热力除氧器筒壁的腐蚀须涂以防腐漆,而喷嘴等部件均可用不锈钢制成。
    喷雾填料式除氧器的喷嘴在低负荷下由于凝结水量少,凝结水压头降低可能造成喷嘴雾化效果变差。可以将进入各喷嘴的凝结水分成几路加以控制,以便在低负荷时可关闭其中的一部分水路而使继续工作的喷嘴能象全负荷一样有效地工作。 
三、碧水深蓝无头内置式除氧器性能结构简介:
    工作原理:
    用压力稳定的蒸汽通入除氧器内,将水加热到除氧器压力下相应的饱和温度(水的沸腾温度)根据溶解于水中的气体量与水面上该气体分压力成正比的原理,采用热力除氧的方法。热力水处理除氧器在一定压力条件下,蒸汽使受热的水达到汽水临界温度,水面上已全部是蒸汽,此时溶解气体的分压力近于0,气体亦即可除去,以保证给水含氧合格。
    该热力除氧器额定出力为220t/h,凝结水通过本机的主凝结水管进入四根进水分管,每根进水分管有4只喷嘴,每只喷嘴的流量为15t/h,在喷嘴的出口进行混合加热雾化,另由高压软水母管接一路软水,通过另一根分管进入除氧器,作为高压补水。
    喷嘴安装在除氧器正常水位(除氧器中心线)上方750mm处。在抽汽母管上分别引出2根凝结水加热蒸汽管,1根软水加热蒸汽管,1根除氧器底部沸腾蒸汽管及1根除氧器水面上部吹扫用的蒸汽管。
    抽汽母管与备用汽母管通过汽1丙可相互切换。
    凝结水加热蒸汽及软水加热蒸汽,经过喷嘴内管在喷嘴出口对凝结水、软水进行加热。在使用时应注意蒸汽压力必须大于进水压力,防止水压大于汽压,而使凝结水倒入蒸汽管。
    在热力除氧器底部水面下安装328只垂直沸腾管,对水进行混合加热,在除氧器投入运行时,为加快加热速度,可投入此路汽源,正常运行时则应关闭。
    吹扫蒸汽管路安装在除氧器内壁四周,在除氧器中心线上方200mm处,在其水平方向开有146只吹扫孔,底部开有8只疏水孔。在正常运行时,用吹扫蒸汽作为除氧器的正常汽源,起到加热及赶走空气的作用,故应严格保持除氧器水位在1400mm-1600mm之间运行,如除氧器水位高出吹扫管,则可能恶化除氧效果。
    本热力除氧器装有溢流保护装置,溢流口在除氧器中心线上方100mm处,当除氧器水位升高至2000mm时自动开启溢流门,将除氧水放至除氧器疏放水母管,当除氧器水位下降至1600mm时,自动关闭溢放门,维持除氧器水位正常。 
四、热力除氧器的运行
    运行中除氧器的内压力和水位的稳定是给水泵及锅炉给水系统可靠运行的的保证。除氧器压力下降和水位过低,使给水泵进口压力降低,往往会造成给水泵中水的汽化,可能导致整个电力在运行中造成重大事故,为此在运行中要特别注意防止这种状况的发生。
    热力除氧器运行方式一般采用滑压和定压二种方式,机组在变动负荷的工况下运行时,为了保证除氧器内压力和水位的稳定,一般都装有压力调整器和水位调整器。压力的调整是通过改变加热蒸汽的进汽量来实现的。水位的调整则通过改变补充水的进水量来实现。
    在热力除氧器运行中不允许有自生沸腾现象发生。这是因为有过量的热疏水进入除氧器,热疏水蒸发出的二次蒸汽已足够或超过除氧器所需的加热用汽,因而使除氧器加热抽汽减少至零。除氧器的自身沸腾会破坏除氧效果,增加热损失及工质损失。除氧效果的变坏是因为内部汽水的逆向流动受到破坏或干扰,在除氧器底部会形成不流动蒸汽层,使气体不能顺利排出。工质及热损失的增加则是因为内部压力的升高,排汽量加大的缘故。
(一)热力除氧器的滑压运行的优点:

    除氧器滑压运行即是除氧器的运行压力不是恒定的,而是随着机组负荷和抽汽压力而改变的,所以也称为滑压运行除氧器。这样可使除氧器的工作压力接近向除氧器供汽的抽汽压力,而没有为维持除氧器定压运行时抽汽压力的节流损失,这对提高热经济性、降低热耗、简化系统等方面是有一定的优点如下:
    1.避免供热力除氧器抽汽的节流损失。
    2.改进抽汽点的合理分配、提高热效率,同时有可能减少一级加热器、简化系统、降低投资。
(二)热力除氧器的滑压运行中几个问题:
    在负荷稳定或负荷较平稳变动的情况下,除氧器采用滑压和定压运行的工况是基本相同的,除氧器内的给水经常处于沸腾状态,除氧器内的温度和压力是平衡在饱和状态下的,所以对给水除氧效果和给水泵的安全运行来说这二种运行方式是相同的。但当机组的突然变化时,对定压运行的除氧器来说没什么变化,而对滑压运行的除氧器来说给水的温度和压力平衡在饱和状态的情况将被破坏,在这一过渡过程中有时会使除氧给水系统的正常运行有一定困难,但过一段时间后除氧器的运行工况又可在新的压力下处于新的平衡状态。

    1.热力除氧器滑压运行时的给水除氧效果
    为了保证给水含氧量合格,应满足下列二个条件:

    1) 进热力除氧器的凝结水在除氧器中应加热到沸腾状态进行除氧。
    2) 除氧后的凝结水流到给水箱后,存水表面要处于沸腾状态,使已除氧的水与水表面上的气体相隔绝。
    在升负荷时,除氧器内压力将逐渐升高,除氧头下降的凝结水和水箱中的存水须要一定的吸热量,所以温度都不能及时跟上,有滞后现象,破坏了上述要求的二个条件,已析出的气体又重新溶入水中,使凝结水含氧量增加。除氧头中的凝结水由于热容量相对较小些,所以含氧量增加要少一些,恢复合格也快一些。而除氧水箱中的存水量大,含氧量不合格的情况也较为严重,这种情况要一直持续到除氧器在新的压力下接近平衡时为止,才能使除氧效果达到合格。     

    在减负荷时,抽汽压力降低,由于这时除氧水箱中的存水热容量较大,温度不能及时下降,温度不能及时而高于抽汽压力下相应的饱和温度。要待存水放出一部分热量使水汽化后才能使除氧器内压力下降。因此除氧器内压力下降将使给水箱内存水面发生汽化,汽化的蒸汽上升到除氧头中使进来的凝结水加热除氧,已除氧的凝结水在下降过程中由于除氧器压力不断下降的,自身也将不断汽化,等于再一次除氧。所以在减负荷时强化除氧,除氧效果是十分良好的,负荷下降率越大,对改善除氧效果越好。
    2.热力除氧器滑压运行对给水泵的汽蚀问题
    在除氧器滑压运行的系统中如何使除氧给水系统在机组负荷变动时都能使给泵防止汽化,安全可靠地运行,这是除氧器滑压运行中所要考虑的主要问题。对于给水泵产生汽蚀问题,在机组负荷稳定时滑压与定压运行情况是相同,在机组 升负荷过程中对防止对防止给水泵汽蚀是更为有利,所以关键在于机组减负荷时如何防止给水泵入口汽化现象。
下列条件对防止给水泵汽蚀是有利的:

    1) 除氧水箱的容量较大,这对防止给水泵汽蚀是有利的,但对保证除氧效果对给水箱容量要求恰好相反;
    2) 除氧水箱与给水泵间的静高差较大,有足够富余的静压头;
    3) 除氧器工作压力较低,相应对给水箱的标高要求也可降低;
    4) 给水泵要求的吸水头较小;
    5) 吸水管道应尽量缩短,而且尽可能避免水平布置的管道过长,并尽量把水平管段布置得低些;
    3.除氧器的滑压范围:
    从理论上讲,滑压的高压力即为本机组很大负荷工况的抽汽压力,而最低压力需大于外界大气压,保证把析出的汽体排出即可。但滑压范围过大,升负荷幅度增大,将影响除氧效果。 
    为了保证机组在启动、降(甩)负荷过程中除氧效果和给水泵的安全运行,应考虑有备用汽源。
北京碧水深蓝环保科技发展有限公司
 

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