真空除氧器老式喷淋式结构及设计改造说明 

        真空除氧器老式喷淋式结构及设计改造说明，目前，国内空冷机组的真空除氧器普遍存在凝结水含氧量偏高的问题。为了研究喷雾-淋水盘式真空除氧器结构的有效性，建立了真空除氧器的性能试验系统。通过定性分析，确定了凝结水含氧量、流量、补水含氧量、真空泄漏氧量等因素对除氧器性能的影响。为空冷机组加装喷雾-淋水盘式真空除氧器的设计与技术开发，提供依据。
       随着我国电力工业的发展，在富煤缺水地区或干旱地区，建立了较多的大型空冷发电机组。为了节约水资源，此类机组的凝汽系统，均采用空气作为冷却介质。对于空冷机组而言，由于空冷散热器的结构复杂，体积庞大，安装时，难以对设备做到完全密封，且存在备用凝结水泵的密封不严、补水除氧效果不理想等问题。由于此类因素，造成空冷机组的凝结水溶氧量普遍超标。当机组热力系统中凝结水的含氧量较高时，不仅会对低加等回热设备、附属管路及阀门造成腐蚀，还降低了机组运行的可靠性和安全性，同时，也影响了机组的发电效率。因此，在锅炉给水处理工艺过程中，除氧是一个非常关键的环节。为解决空冷机组凝结水含氧量偏高的问题，主要解决措施是在凝结水箱内安装除氧装置，或在排汽联合装置内除氧和改进凝汽器补水进入方式等。
       目前采用的空冷机组真空除氧方式，在实际应用中都不够理想,真空除氧器除氧设备的使用仍然存在问题。因此，加强对空冷机组真空除氧设备的性能研究，提高空冷机组真空除氧的效果，从而降低凝结水的溶氧量，以满足电厂对水处理的要求。
       当前，在电厂热力系统中应用为广泛除氧设备，是一体化除氧器。一体化除氧器的结构，如图1所示。在一体化真空除氧器内，利用喷嘴对凝结水进行雾化，再喷入汽空间进行初步除氧，让汽轮机抽汽进入水空间进行深度除氧。在正压条件下，该类型真空除氧器的除氧效果较好。但在真空条件下，由于除氧器内部的水压头过大，加热蒸汽无法穿过水空间，故此类结构不再适用。利用喷雾-淋水盘式除氧头，先使凝结水通过弹簧小喷嘴而雾化，再通过多层淋水盘结构，形成大量细水流，让加热蒸汽从下部的接管进入，与细水流形成十字形交叉并接触传热，同时除去细水流中的氧分。在真空条件下，此类结构的除氧效果更好。喷雾-淋水盘式除氧头的结构，如图2所示。
1真空除氧器的性能试验
       以空冷机组凝结水的真空除氧为背景，采用喷雾-淋水盘式除氧结构，搭建了凝结水和补水真空除氧器的性能试验系统，以低压干饱和蒸汽为热源，在15kPa压力下进行真空除氧性能试验。根据凝结水含氧量、流量、补水含氧量、真空泄漏氧量等参数变化，研究了这些因素对真空除氧的影响，为空冷机组外置式喷雾-淋水盘式真空除氧器的设计和开发，提供试验依据。
       真空除氧器性能试验系统的布置，如图3所示。试验装置内包括了三大系统，以除氧系统作为核心，设计了模拟喷雾-淋水盘的除氧器结构，并布置有2只弹簧式喷嘴，具有8层错列布置的淋水盘。利用除氧辅助系统，维持整个试验系统的工作。设置了测量控制系统，测量试验参数，并记录存储。同时，可实现系统的自动控制，维持试验工况的稳定，并能调节与改变试验工况。
2真空除氧器的试验结果及分析
2.1凝结水加热能力分析
       设定凝结水流量为恒定值，约13t/h。在不同凝结水温度条件下(26.6～49.78℃),测定各层淋水盘的平均温度，研究真空除氧器内部结构对凝结水的加热能力。
       当压力约为15kPa时，测量了真空除氧器内各层淋水盘的平均温度。各层的平均温度，如表1所示。下层淋水盘的下方设定为0层，下层的上方设定为1层，由下往上，逐层递加，顶层为8层。
       从表1中11组的试验数据可知，当凝结水流量为恒定值时，在不同凝结水温度的条件下，各层淋水盘的水温，均达到了15kPa压力下对应的饱和温度。因此得出，该喷雾-淋水盘式除氧器结构，对凝结水具有良好的加热能力，可实现凝结水的深度除氧。
表1不同凝结水温度下各层淋水盘的温度
序号 0层/℃ 1层/℃ 2层/℃ 3层/℃ 4层/℃ 5层/℃ 6层/℃ 7层/℃ 8层/℃ 给水温度/℃ 流量/t·h-1
 53.8 53.8 53.5 53.8 53.8 53.7 53.7 53.5 53.5 26.60 12.90
2 53.7 53.8 53.5 53.8 53.7 53.5 53.7 53.5 53.8 27.00 13.03
3 53.8 53.8 53.5 53.8 53.8 53.7 53.8 53.6 53.5 28.47 13.35
4 53.8 53.9 53.5 53.8 53.7 53.6 53.7 53.6 53.8 30.95 13.28
5 53.8 53.9 53.5 53.9 53.9 53.8 53.8 53.6 53.6 31.70 13.31
6 53.8 53.8 53.5 53.8 53.8 53.6 53.8 53.6 53.6 33.16 13.08
7 53.8 53.8 53.5 53.8 53.8 53.7 53.7 53.5 53.6 34.88 13.38
8 53.7 53.8 53.5 53.8 53.6 53.5 53.7 53.5 53.8 35.51 13.16
9 53.8 53.9 53.5 53.8 53.8 53.7 53.8 53.6 53.7 40.39 12.91
10 53.7 53.9 53.5 53.7 53.7 53.5 53.7 53.6 53.8 44.99 13.15
11 53.7 53.9 53.5 53.8 53.7 53.5 53.7 53.6 53.9 49.78 12.96
2.2真空除氧器对凝结水除氧性能的试验
       (1)设定凝结水温度约为44℃,流量约为13.5t/h。当不同凝结水的含氧量为110～1800μg/L的条件下，通过测定除氧水的含氧量，研究凝结水含氧量对真空除氧器除氧性能的影响规律。各工况下真空除氧器除氧水的含氧量曲线，如图4所示。
       由图4可知，随着凝结水含氧量的增加(≤1800μg/L),除氧水的含氧量相应增加。当凝结水温度约为44℃,流量约为13.5t/h时，若凝结水的含氧量小于500μg/L,可满足真空除氧器出水的含氧量小于30μg/L。这样的真空除氧器性能，可满足超临界机组凝结水处理装置前凝结水溶氧量的要求，也符合DL/T912-2005标准中的要求。
       (2)设定凝结水温度约为44℃,流量约为7t/h,在不同凝结水含氧量(375～900μg/L)的情况下，通过测定除氧水的含氧量，研究凝结水含氧量对真空除氧器除氧性能的影响规律。在不同工况下，真空除氧器除氧水含氧量的变化曲线，如图5所示。
       由图5可知，当凝结水温度约为44℃,流量约为7t/h的工况下，若凝结水的含氧量小于884μg/L,可满足真空除氧器出水的含氧量小于30μg/L,符合超临界发电机组凝结水处理装置前凝结水溶氧量要求，也符合标准中的要求。
       (3)根据图4、图5所示的试验工况，可进一步对比凝结水流量对真空除氧器性能的影响，研究除氧效率的变化规律。可以发现，在凝结水含氧量相同的情况下，当流量为7t/h时，比流量为13.5t/h时的除氧效果更好，即凝结水流量较小时，除氧效果更佳。
2.3对补水除氧的试验
       采用自来水作为补水，设定补水流量约为13.5t/h,不同补水的含氧量约为4050～6340μg/L。经真空除氧器除氧后，测定除氧水的含氧量，研究了真空除氧器对补水进行除氧的性能。在不同工况下，除氧后补水的含氧量的变化曲线，如图6所示。
       由图6可知，真空除氧器对补水的除氧效果很好。但随着补水含氧量的增加，除氧水含氧量也相应增加。当补水流量约为13.3t/h时，补水的进水的含氧量高达6340μg/L,此时，经除氧后，仍能满足补水含氧量小于260μg/L的要求。
       当补水量较大时，应采用独立的喷雾-淋水盘式真空除氧器，对补水进行初步除氧，然后再接入凝汽器。这样较易满足电厂对凝结水水质的要求。对于抽气较多、补水量较高的供热机组而言，利用独立的真空除氧器，以降低补水在凝结水中溶氧量，更具有实际的应用价值。
2.4氧量增加对除氧性能的影响
       由于真空系统存在泄漏，且加热蒸汽会携带一部分氧量进入真空除氧器，将影响除氧器的除氧效果。设定工况压力为15kPa,泄漏氧量为2600~85000μg/h的情况下，通过测定除氧水中的含氧量，研究真空泄漏量对除氧性能的影响。在不同真空泄漏氧量的工况下，真空除氧器的除氧性能曲线，如图7所示。
图7真空泄漏氧量对除氧性能的影响
       由图7可知，真空泄漏的氧含量越多，除氧水的含氧量相应增加。当单位时间内进入除氧器的氧量小于6000μg/h时，除氧水的含氧量小于30μg/L。因此，为降低给水中的含氧量，应提高真空除氧系统的密封性，并严格检测加热蒸汽中的含氧量，同时减少外部空气的漏入。
       针对空冷机组普遍存在的凝结水含氧量偏高的问题，提出了采用喷雾-淋水盘式真空除氧器结构，搭建了凝结水和补水真空除氧器性能试验系统。通过试验得知，在管控给水含氧量时，还需注意运行方面的参数。
       (1)当压力约为15kPa,凝结水流量为13t/h时，采用喷雾-淋水盘式除氧器结构，对凝结水具有良好的加热能力，可实现对凝结水的深度除氧。
       (2)随着凝结水含氧量的增加，除氧水含氧量相应增加。当凝结水流量较小时，除氧效果更佳。因真空泄漏的氧含量越多，除氧水的含氧量将相应增加。
       (3)当凝结水温度约为44℃,流量约为13.5t/h时，若凝结水含氧量小于500μg/L,仍可满足除氧水的含氧量小于30μg/L。当流量约为7t/h时，若凝结水的含氧量小于884μg/L,仍可满足除氧水的含氧量小于30μg/L的要求。
       (4)当单位时间进入真空除氧器的氧量小于6000μg/h时，除氧水的含氧量仍小于30μg/L。大于此工况条件，应及时提高真空除氧器真空除氧系统的密封性，减少外部空气的漏入。
       通过试验发现，空冷机组采用喷雾-淋水盘式真空除氧器具有可行性。