某空冷機組真空除氧器的工程應用

鄒 歡

(上海電氣電站設備有限公司上海電站輔機廠，上海 200090)

0 前 言

目前國內外除氧器的主要型式有內置無頭式、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特的結構及特點，除氧器的選型將直接關乎到機組的安全性及經濟性。如何進行除氧器的選型及結構設計來滿足機組的安全及性能要求，是本空冷機組工程需要解決的關鍵問題。

本文在總結多種典型除氧器的工作原理、結構特點及應用條件，在國內外空冷機組真空除氧技術方案的基礎上，選出噴霧-淋水盤式除氧器可以滿足本工程參數及性能要求，介紹了該型除氧器的設計結構特點，并進一步跟蹤機組實際運行情況反饋，設備運行良好，滿足機組的性能、安全性和經濟性的要求。本文除氧器的設計選型具有一定的實際工程應用參考價值。

1 常用除氧器結構型式

1.1 噴霧-淋水盤式

為立式或臥式兩種型式，主要結構為除氧頭，內部含有多個彈簧噴嘴和多層淋水盤，凝結水在噴嘴霧化區實現初步除氧，在淋水盤區進一步實現深度除氧。淋水盤形式與Ω型填料相比，具有抗沖擊性能強，耐高溫，不易沖壞的優點，安全性與穩定性高。

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

1.2 內置無頭式

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。加熱蒸汽導入水空間，需要克服水柱靜壓頭。300 MW及以上機組除氧器采用此型式，目前為國內電廠熱力除氧器的主流。

內置無頭式除氧器，可利用水空間儲水的熱容量吸收蒸汽壓力的擾動，壓力穩定性好，優于淋水盤式除氧器。

設備安全性佳，內置無頭式，內件剛度大，免維護。

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，廣泛應用于140 MW以下機組電廠除氧器，處理水量在500 t/h以下。

其缺點是Ω型填料在高溫汽水沖擊下，易發生變形并逃逸出填料區域。

1.4 旋膜式

為立式，設置有兩級除氧，起膜管和水蓖組完成第一級初步除氧，填料絲網完成第二級深度除氧。其缺點是低負荷時無法成膜，達不到除氧效果，且絲網的抗沖擊性能差，容易脫落，對給水泵造成一定的隱患。

2 空冷機組化學補給水真空除氧方案

目前國內外空冷機組化學補給水進行真空除氧的技術方案主要有外置真空除氧器、內置淋水盤除氧裝置、淋水盤鼓泡式除氧裝置、stork技術除氧裝置等。[3-7]

2.1 外置真空除氧器

在排汽裝置旁安裝一個獨立式的真空除氧器設備，對補給水進行真空除氧。

2.2 內置淋水盤除氧裝置

在原蓄水箱內部加裝一個淋水盤除氧部件，結構型式類似于淋水盤，目的為增加排汽與補給水的接觸面積，增長換熱流程。此結構能夠達到除氧效果，但是很難達到高標準的要求。

2.3 淋水盤鼓泡式除氧裝置

在原蓄水箱內部加裝一個淋水盤鼓泡式除氧裝置，淋水盤及鼓泡管系設置在熱井正常水位以上。此方案技術成熟，工程實踐案例多。

2.4 stork技術除氧裝置

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 某空冷機組真空除氧器

本文以國外某空冷機組工程項目為依托，采用外置式真空除氧器進行熱力除氧，并在系統上設置一套抽真空裝置的技術方案。真空除氧器結構型式采用分體式，含除氧器和水箱。除氧器采用臥式噴霧-淋水盤型式，完成除氧環節；水箱兼具儲存系統水源和高品質疏水加熱除氧的作用。

3.1 原始數據和條件

汽輪機的背壓為28 500 Pa，凝結水流量212.44 kg/s，焓值283.8 kJ/kg；蒸汽溫度67.8 ℃，焓值2 574 kJ/kg；正常補水流量23 m3/h，緊急補水量33.8 m3/h，補水含氧量達8 000 μg/L。無補水條件下，保證凝結水出口含氧量不超過20 μg/L。設計標準參考ASME VIII-1。

3.2 除氧器設計和結構參數

采用臥式噴霧-淋水盤型式的除氧器，型號為GC-765，主要設計和結構參數詳見表1。除氧器的外形布置詳見圖1。

表1 除氧器和水箱主要設計參數

圖1 除氧器外形布置圖

除氧器頂部設置有進水室，凝結水由一路母管引入，分為兩路分管，由72個均布的彈簧小噴嘴(額定流量13 t/h)霧化噴出，進行初步霧化除氧。系統中凝結水采用自流形式，必須設置一定的高度位差，保證彈簧噴嘴順利打開。正常補水管道內為正壓運行，采用單獨噴管形式引入除氧器內部的淋水盤上部，實現正常補水的除氧效果。

進水室上部設置有均布的8根抽真空接口，在除氧器外部合并為1根母管，便于及時排除氧氣等不凝結氣體。

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

3.2 水箱設計和結構參數

采用臥式水箱，型號為GS-68，主要設計和結構參數詳見表1。水箱的外形布置詳見圖2。水箱不再設置有溢流接口，水位通過凝結水泵調節和控制。水箱頂部設置有凝泵最小再循環管座，內部接管采用噴管的形式。水箱接收來自回熱系統中熱力除氧器溢流水，結構設計上考慮擴容降壓要求，并實現對給水的進一步鼓泡加熱除氧效果。

圖2 水箱外形布置圖

4 總 結

外置臥式噴霧-淋水盤型式除氧器的設置，結合了空冷機組背壓高的特點，利用高焓值的排汽進行加熱凝結水和補水，既減少機組的冷端損失，提供機組的熱經濟性，又達到了對補水進行升溫除氧的作用，為低加回熱系統的安全性提供了保障。