火力发电厂真空除氧器与旋膜式除氧器选择说明 

      火力发电厂真空除氧器与旋膜式除氧器选择说明，通过对目前国内电厂主要采用的除氧器的特性比较，详细分析了除氧器的选型方法，确保除氧器在电厂系统中的经济安全运行。
1.除氧器简介
1.1除氧器的功能
     除氧器是火力发电厂重要的辅机之一，也是回热系统的重要组成部分。溶解于锅炉给水中的气体，一方面对设备有腐蚀作用，另一方面也妨碍各热力设备的换热性能，因此必须将给水中的气体去除。除氧器就是完成这项任务的设备。
1.2除氧器的工作原理
     亨利一道尔顿定律指出：气体在水中的溶解度正比于该气体在水面的分压力。水中各种气体分压力的总和与水面的混合气体的总压力相平衡。当水加热至沸腾时，水面处蒸汽的分压力接近其混合气体的总压力，其它气体的分压力接近于零，故水中溶解的其他气体几乎全部被排除出水面。这就是电厂除氧器的工作原理。
2.除氧器类型
     目前在国内电厂使用的主要有两种类型的除氧器：真空除氧器和旋膜式除氧器。
2.1真空除氧器
     真空除氧器(又称为“有头式除氧器”)由除氧头和水箱两部分组成。除氧头的功能是完成凝结水的除氧。初级除氧阶段；凝结水由除氧头顶进入进水室，通过喷嘴雾化喷淋，与蒸汽充分接触，将绝大部分的不凝结气体排出，完成喷雾除氧过程，该除氧过程不能获得满意的除氧效果，尚须进行深度除氧来弥补其不足。深度除氧段；水自上而下经过层层淋水盘形成无数水膜，与逆向流动的蒸汽进行充分接触，完成深度除氧过程。
     除氧水箱的功能是存储除氧水。加热蒸汽放热凝结成水，与除过氧的水一同进入水箱。
     真空除氧器由除氧头和水箱两部分组成，为了实现压力平衡，需要在水箱上开设直径约为1600~2400mm的孔，达到水箱直径的0.4~0.8倍，大大超过GB150-1998《钢制压力容器》和ASME《锅炉及压力容器规范》中规定的大允许开孔直径(0.33Do)。并且开孔处的集中荷载使得除氧头和水箱连接处产生很高的局部应力和变形，影响设备运行的安全性。
2.2旋膜式除氧器
     旋膜式除氧器将除氧头和水箱合并成一个容器，完成除氧和储水两个功能。其除氧过程亦由两个阶段完成。
     初级除氧阶段原理同真空除氧器一样，亦是由喷嘴喷雾除氧，不同处在于喷嘴结构型式及布置方式的不同。引进荷兰STORK技术的旋膜式除氧器采用迭式盘式喷嘴，圆盘型喷嘴由多个喷水圆盘和加强环组成。每个喷水圆盘由上下两个不锈钢碟形盘组成，在每个碟形盘的内侧边缘各有一个凸型半圆环。进水由上部进入各个碟形盘内侧，在水压作用下，具有弹性的上下碟形盘产生上下位移，使碟形盘内侧的一对凸形半圆环之间产生“张口”,形成一道环形截面，进水通过环形截面和碟形盘的外缘口喷出，形成一层水膜环。当进水流量减少时，进水压力降低，上下碟形盘在弹力作用下，内侧一对凸形半圆环之间的环形截面减小，喽嘴的喷水量相应减小。在没有进水时，一对凸形半圆环全部关闭，喷嘴停止喷水。迭式圆盘型喷嘴正常工作时，加热蒸汽自下而上加热水膜环。逸出的氧气自喷嘴两侧的排气口排向大气。STORK公司的这种迭式圆盘型喷嘴单只喷嘴处理水量可以达到1200/h,喷嘴出力能够满足大型火电厂运行的要求。并且这种喷嘴具有良好的负荷调节能力，每个喷嘴的出力调节范围为10%～110%。
     深度除氧阶段采用蒸汽水下鼓泡方式对除氧水进一步加热，密集的汽泡与水接触面积很大，水中残留的少量氧气随蒸汽从水中溢出，完成深度除氧的过程。
     旋膜式除氧器由于喷嘴布置方式的集约化，体积更小，喷出水雾密度增大，使除氧所需空间减小，因此能够将除氧头内置于水箱内。与真空除氧器相比，降低了除氧器本体的高度和重量。并且单容积结构使得除氧器本体上大开孔为人孔，直径约为?500mm左右，这样的孔径可以使除氧器受力更均匀，强度和刚度都较真空除氧器有所提升。
目前国内大型火电机组基本均采用旋膜式除氧器。
3.旋膜式除氧器与真空除氧器技术经济比较
3.1技术性比较
表3-1除氧器本体结构比较
序号 对比项目 旋膜式除氧器 真空除氧器
 除氧型式 盘式雾化喷嘴液下鼓泡式 喷嘴雾化淋水盘式
乙 本体结板 除氧头内置于水箱因 除氧头和水箱双容积布置
3 设备重量 空重：150吨运行重：480吨 空重：300吨运行重：880吨
4 喷嘴型式 (1)使用荷总STORK公司的迭式圆盘型喷嘴
(2)单个喷嘴流量大，调节性能良好，适应负荷的变化能力强 (1)弹簧喷嘴(2)单个喷嘴流量小，需要大量布置喷嘴
5 设备高度 约5来 约910来
6 管路系统 管路系统设计简单 除氧头和水箱之间需要连接平衡管，管路相对复杂
7 检修平台 只需要沿水箱布置一个平台 至少需要两个检修平台
8 排汽处理 排出的蒸汽量很小，无需排往凝汽器 排出的蒸汽量很大，需要排往凝汽器回收
9 抗震性 单容积结构，抗震性能极佳 双容积结构，设备整体高度较高，并且除氧头
与水箱之间存在应力差，抗震性能较差
10 系统复杂性 系统简单，符合小优原则，是目前电厂选型主流产品 系统相对复杂
表3-2除氧器运行性能比较
辱对比项目 旋膜式除氧器 真空除氧器
1运行压力围 压力适应范围广 压力适应范围小
2除氧介质 可使用单一除氧介质，也可使用混合介质，由用户自己取 主要使用汽轮机低压抽汽
34 负荷变化适
应能力
运行噪音 机组10%~110%负荷范围运行时均能保证出口含氧值低于5μg/1,适应负荷变化能力强
不超过58.5dB(A),低于ISO的推荐标准63.5dB(A) 当负荷小于20%或30%时自动关闭抽汽门，同时打开备用汽源进口阀进行大气式除氧。适应负荷变化能力相对差
符合国内工业标准
5除氧效果 性能保证值≤5Hg/1,正常运行时2Hg/1左右 <5Hg/1或7tg
运行压力的6影响 运行压力升高是，水仍能保持饱和状态，容易控制 随着运行压力升高，水会出现过冷状态，敏感而不易控制
     从以上分析可见：旋膜式除氧器与真空除氧器相比较，无论是在除氧性能上，还是相关管路设计及布置简化上，节省投资及运行费用成本等方面都更具优势。并且旋膜式除氧器在国内制造加工技术成熟，各容量机组有较多的业绩。因些；旋膜式除氧器在火力发电机组运行上更占优势。