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熱力除氧器改變，旋射膜式除氧器技術的應用
摘 要：隨著高參數大容量發電機組的發展，對熱力除氧器的技術性能和特殊功能的要求愈來愈高，為使除氧水中溶氧趨于零，除氧器適應范圍更寬，提高運行經濟性和安全性，我國的科研人員進行了大量的研究工作，取得了很多成果，得到了良好的效益和較為成功的經驗，以下是詳細的情況介紹。
關鍵詞：旋膜除氧器；淋水密度；淋水篦子；規整填料液汽網；旋射起膜器
概 述：以回熱抽汽來加熱除去鍋爐給水中溶解汽體的混合式加熱器，一般稱為除氧器，它既是回熱系統的一級，又用以匯集主凝結水、補充水、疏水、生產返回水、鍋爐連排擴容蒸汽、汽輪機門桿漏汽等各項汽水流量成為鍋爐給水，并要保證給水品質和給水泵的安全運行，是影響熱力發電廠安全經濟運行的一個重要的熱力輔助設備。
1、給水中帶入氣體的危害：當水與空氣接觸時，就會有一部分溶解到水中，溶解于水中的氣體主要來源有兩個：一是補水帶入；二是處于真空狀態下的熱力設備及管道附件不嚴密進入。給水帶入氣體的主要有以下危害：
（1）腐蝕熱力設備及其管道，降低其其工作可靠性與使用壽命，給水中溶解氣體危害最大的是氧氣，他會對熱力設備及管道材料產生腐蝕，所容二氧化碳會加快氧的腐蝕，而在高溫條件下，及水的堿性較弱是氧腐蝕將加快。
（2）阻礙傳熱，影響傳熱效果，降低熱力設備的熱經濟性，不凝結氣體附著在傳熱面上，以氧化物沉積形成的鹽垢，會增大傳熱熱阻，使熱力設備傳熱惡化。同時，氧化物沉積在汽輪機葉片上，會導致汽輪機出力下降和軸承推動力增加。
2、熱除氧的機理分壓定律（道爾頓定律）指出：混合氣體的全壓力等于各組分氣體分壓力之和，即除氧器內水面上混合氣體的全壓力，應等于溶解水中各氣體（N2、O2、CO2、水蒸氣等）的分壓力之和。如定壓下加熱水至沸騰并使水蒸氣分壓力趨近于全壓力，則水面上所有其他氣體的分壓力趨近于零，就可降低氧氣的分壓力，為除氧創造條件。亨利定律指出，氣體在水中的溶解度，與該氣體在水面上的餓分壓力成正比，即單位體積水中溶解某氣體量與水面上該氣體分壓力成正比。當水溫升高時，水的蒸發量增大，水面上水蒸汽的分壓力升高，其它氣體分壓力相對下降，導致水中的氣體不斷析出，達到新的動平衡狀態，除氧器就是利用這種原理進行除氧的。
3、旋膜除氧器的特點
當前熱力除氧器從傳熱傳質的機理上可分為霧化、泡沸和旋轉膜3種，從形式上可分為立塔、臥塔和隱塔（亦稱無塔）3種。
旋膜除氧器是80年代初在原膜式除氧器的基礎上制造的。旋膜除氧器、霧化除氧器和泡沸除氧器主要參數比較見表1。由表1可知，與霧化除氧器和泡沸除氧器相比，旋膜除氧器具有淋水密度大、提升溫度高、出入口氧濃度差大、排汽量小和全滑壓的特點，適于補水率大、入口水溶氧高、入口水溫低、負荷變化大的調峰機組和熱電廠。
表1 3種除氧器性能比較
項目 霧化除氧器 泡沸除氧器 旋膜除氧器
淋水密度 68—87 85—159 133—177
提升溫度/℃ 40 40 97
濃度差/ｕg*L-1 (50—200)/7 2200/7 7600/7
排汽量/ ‰ <3 <1 <1
滑壓率 30%負荷以上 — 全滑壓
4、旋膜除氧器的原理
旋膜除氧器是將旋膜管垂直放置，內外壁用隔板隔開，將一定壓力的水引至噴管外壁，在壓差的作用下，水自小孔噴射入管內，形成短暫的射流，由于管內充滿了加熱蒸汽，射流的水便卷吸了大量的蒸汽，產生混合加熱作用。
射流結束后，旋轉水流往往很快進入紊流狀態，加熱蒸汽迅速加熱旋轉水流，析出大量不凝結氣體，由于旋轉水流基本上是緊貼管壁旋轉而下，在旋膜管中間形成汽—氣通道，不存在氣體流動死區，析出的不凝結氣體被訊速排出。在離心力和重力的作用下，旋轉水流于旋膜管的出口形成張開的水膜裙。由于水膜裙自上而 下運動，加熱蒸汽自下而上運動，強化了水膜裙的波動，使水膜裙迅速進入紊流狀態，增強了加熱蒸汽的凝結放熱。旋膜管的結構和工作過程如圖：
射流、旋膜和懸掛式泡沸3種傳熱傳質方式源于石化系統設備的噴射、降膜、泡沸傳熱傳質方式。旋膜除氧器將射流、旋轉膜和懸掛式泡沸3種傳熱、傳質方式縮為一體，在一個單元的部件內完成，提高了除氧效率。與霧化除氧器和泡沸除氧器相比，旋膜除氧器在技術上是一種創新。
5、MCY-、MCYG-系列新型旋射膜式除氧器的構造
除氧器的結構型式主要由外殼、汽水分離器、新型旋射起膜器、淋水篦子、規整液汽網、水箱組成。
1、外殼：是由筒身和沖壓橢圓形封頭焊制成。
2、汽水分離器：該種裝置取代了原老式除氧器內草帽錐式結構設計，使除氧器消除了排汽帶水現象。
3、新型旋射起膜器：由水室、汽室、起膜管、凝結水接管、補充水管、疏水接管和一次進汽接管組成。新型旋射起膜器的旋射膜管內增加了水膜導向裝置，即使低負荷運行時也能強力降膜，保持旋射膜裙。
凝結水、化學補水、經起膜管呈螺旋狀按一定的角度噴出，形成水膜裙，并與一次加熱蒸汽接管引進的加熱蒸汽和由水箱經液汽網，水篦子上升的二次加熱蒸汽接觸被加熱到接近除氧器工作壓力下的飽和溫度（即低于飽和溫度2-3℃）并進行粗除氧。一般經此起膜段可除去給水中含氧量的90-95%左右。
4、淋水篦子：是由數層交錯排列的角形鋼制件組成，經起膜段粗除氧的給水及由高加疏水在這里混合時行二次分配，呈均勻淋雨狀落到裝在其下的液汽網上。
5、規整填料液汽網：是由許多開狀尺寸相同的單元組成的SW型網孔波紋填料，組成的一個圓筒體，該規整填料保持絲網波紋填料和孔板波紋填料的優點外，而且比表面積大，壓降小，操作彈性大，分離效率高、能耗低，永遠不脫落等特點。給水在這里與二次蒸汽充分接觸，加熱到飽和溫度并時行深度除氧，低壓大氣式除氧器≤10PPb，高壓除氧器≤5PPb。
6、水箱：除過氧的給水匯集到除氧頭的下部容器的給水箱內，除氧水箱內裝有新科學設計的強力換熱再沸騰裝置，該裝置具有強力換熱，迅速提升水溫，更深度除氧，減小水箱振動，降低噪音等優點，提高了設備的使用壽命，保證了設備運行的安全可靠性。
6、旋膜除氧器在我廠的應用
由于我廠今年沒有聯網線，冬季承擔著供暖任務，由于沒有汽源，現階段臨時接在熱網蒸汽母管上加一根蒸汽管道溫度150℃，壓力0.2MPa，對鍋爐給水進行加熱除氧，如果除氧效果不好將會腐蝕熱力設備及其管道并且阻礙傳熱，影響傳熱效果，降低熱力設備的熱經濟性。
我廠與原熱電廠除氧器的參數比較見表2：
表2
項目 霧化除氧器 泡沸除氧器 旋膜除氧器
除氧頭壓力/ MPa 0.06 0.06 0.06
水箱溫度/℃ 104 104 104
含氧量/ｕg*L-1 960 1500 1.58
由此可見：在同等溫度、壓力情況下霧化除氧器和泡沸除氧器含氧量將達到1000ｕg/L，無法滿足需要，高壓除氧器含氧量達到7ｕg/L已經合格，低壓除氧器含氧量達到15ｕg/L已經合格，而我廠高壓除氧器當低壓除氧器使用，除氧頭僅有0.06MPa，水箱溫度為104℃，含氧量就達到了1.58ｕg/L，達到了良好的除氧效果，旋膜除氧器在我廠得到了很好的應用。
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