第4章-除氧器及系统课件

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,给水中含有氧气和空气会给发电厂安全经济运行带来以下危害:,）腐蚀热力设备及管道，降低其工作可靠性与使用寿命。危害最大的是氧气，会对钢铁构成的热力设备及汽、水管道产生强烈的腐蚀作用。其次是二氧化碳，它会加快氧腐蚀。如给水中溶解氧气量超过.时，在高温条件下给水管道和省煤器在短时间内就会出现穿孔点状腐蚀，引起泄漏或爆管。,给水中含有氧气和空气会给发电厂安全经济运行带来以下危害:,1,）阻碍传热，降低热力设备的热经济性,氧腐蚀后沉积形成的氧化物盐垢及蒸汽凝结时析出的不凝结气体使热阻增加，从而使热力设备传热恶化。对高参数机组，由于高压蒸汽溶盐能力增强，在汽轮机叶片和通流部分易形成氧化物盐垢，引起推力增加，出力下降，降低汽轮机的经济性。,）阻碍传热，降低热力设备的热经济性,2,给水除氧的任务是：,除去给水中溶解的氧和其他不凝结气体，防止热力设备及管道的腐蚀和传热恶化，保证热力设备安全、经济地运行。,给水除氧的任务是：,3,.给水除氧的方法,给水除氧的方法:物理除氧和化学除氧,热力除氧在发电厂中被广泛应用，主要是由于它价格便宜，既能除去给水中的氧气又能除去给水中的其他不凝结气体，使给水中不存在任何残留物质。,在亚临界、超临界和超超临界参数的发电厂中，热力除氧法亦是主要的除氧方法，而化学除氧只作为辅助除氧和提高给水值的手段。,.给水除氧的方法,4,化学除氧是利用易和氧发生化学反应的药剂，使之和水中溶解的氧发生化学变化，达到除氧的目的。,化学除氧能彻底除去给水中的氧气，但不能除去其他不凝结气体，所生成的氧化物还会增加给水中可溶性盐类的含量，且药剂价格昂贵，所以中小型发电厂很少采用。,化学除氧是利用易和氧发生化学反应的药剂，使之和水中溶解的氧发,5,.热力除氧原理,热力除氧原理热力除氧的基本原理是建立在亨利定律（气体溶解定律）和道尔顿定律（气体分压定律）的基础上的。,亨利定律反映了气体在水溶液中溶解的规律,道尔顿定律确定了混合气体的全压力与各组成气体的分压力之间的关系。,.热力除氧原理,6,给水在除氧器中定压加热，水的蒸发不断加强，水面上水蒸气的分压力逐渐加大，相应溶于水中其他气体的分压力不断减小。当把给水加热至除氧器压力下的饱和温度时，水开始沸腾，水蒸气的分压力接近水面上的总压力，其他气体的分压力趋近于零，于是溶解在水中的气体将从水中逸出被除掉。除氧器不但能够除氧，还能除去其他气体。,给水在除氧器中定压加热，水的蒸发不断加强，水面上水蒸气的分压,7,热力除氧必须同时满足传热和传质两方面的条件才能达到热力除氧的目的，其基本条件如下。,（）传热条件给水应加热到除氧器工作压力下的饱和温度,，建立除氧的加温和传热条件。,热力除氧必须同时满足传热和传质两方面的条件才能达到热力除氧的,8,（）传质条件要有足够大的汽水接触面积和不平衡压力差，创造气体自水中离析的传质条件。,（）及时排气必须将水中逸出的气体及时排出，使水面上各种气体的分压力减小到零或最小。,（）传质条件要有足够大的汽水接触面积和不平衡压力差，创,9,除氧可分为两个阶段:,）初期除氧阶段：此时水中气体较多，不平衡压力差较大。气体可以小气泡的形式克服水的粘滞力和表面张力离析出来，此阶段可以除去水中的气体，相应给水中含氧量可以减少到 .。,除氧可分为两个阶段:,10,）深度除氧阶段：给水中还残留少量气体，此时不平衡压力差相应很小，溶于水中的气体无能力克服水的粘滞力和表面张力逸出，只有靠气体单个分子的扩散作用慢慢离析出来，此时可以加大汽水接触面积，使水形成水膜或水滴，造成水的紊流来加强扩散作用，以达到深度除氧。由于气体的扩散速度很慢，热力除氧方法实际上并不能做到彻底除氧，因此，对给水除氧有严格要求的亚临界及以上参数具有直流锅炉的发电厂，在热力除氧后还要辅以化学除氧。,）深度除氧阶段：给水中还残留少量气体，此时不平衡压力差,11,.化学除氧,化学除氧的药剂应具有反应迅速、药剂本身和反应产物对锅炉无害等条件。常用的化学除氧方法有以下五种:,（）亚硫酸钠（,）处理,易溶于水，无毒价廉，装置简单，但易氧化生成,，会增加给水的含盐量，在温度大于后会分解成,和,等有害气体，故仅适用于中压（.）以下的锅炉，不能用于高压以上的电站锅炉。,.化学除氧,12,（）联胺（,）处理,除氧，生成和,，不会增加水中含盐量，且有钝化钢铜表面的优点。在以上的高温水中能还原铁和铜的氧化物，有利于减缓锅炉水冷壁管生成铁垢和铜垢。它不仅广泛应用于高压及以上锅炉，也用于直流锅炉。,除氧效果与值、溶液温度等有关。但,有毒、有挥发性、易燃烧，在保管、运输和使用时应遵守有关安全规定，,还被怀疑为是致癌物质，使用时要有相应的安全措施。,（）联胺（）处理除氧，生成和，,13,（）加氧处理（中性水处理）,它是在高纯度且呈中性的锅炉给水中加入气态氧或过氧化氢，使金属表面形成稳定氧化膜，促进钢表面进入钝化区，达到防腐效果，给水中腐蚀物大量减少，使直流锅炉几乎无需清洗。其缺点是对给水水质要求很严，中性纯水的缓冲性低。,（）加氧处理（中性水处理）,14,（）加氧加氨联合水处理（）世纪年代中期，原联邦德国在基础上，开发应用了。我国华能上海石洞口第二发电厂、华能北京热电厂、广东省粤电集团黄埔发电厂等相继采用了技术。,（）加氧加氨联合水处理（）世纪年代中期，原,15,.除氧器的类型与构造,.除氧器的种类及压力的选择,根据除氧器工作压力的大小，可分为真空式除氧器、大气式除氧器和高压除氧器三种。,.除氧器的类型与构造.除氧器的种类及压力的选,16,.真空式除氧器,在凝汽器底部两侧加装适当的除氧装置，利用汽轮机排汽加热凝结水即可以除氧，将此装置称为真空式除氧器。,此时发电厂补充水也从凝汽器的上部进入，正常运行时可将凝结水和补充水含氧量降至.，可以保护低压加热器及其管道免受强氧的腐蚀。但经过除氧后的凝结水还要经过真空以下的设备和管道，可能会漏入空气，且有部分低压加热器的疏水未经凝汽器而用疏水泵打入给水系统，因此凝汽器中的真空除氧装置只能作为辅助除氧器，不能作为唯一的除氧器使用。,.真空式除氧器,17,.大气式除氧器,大气式除氧器的工作压力选择略高于大气压（.），以使离析出来的气体靠此压力差自动排出除氧器，相应的饱和水温度为.。由于大气式除氧器工作压力低，设备造价也低，土建投资费用不大，因此它适用于中、低参数发电厂，还可作为热电厂生产返回水和补充水的除氧设备。,.大气式除氧器,18,.高压除氧器,在高参数大容量机组上，广泛采用高压除氧器。高压除氧器的工作压力一般为.。我国定压运行高压除氧器压力选为.，相应的饱和水温度为，滑压运行高压除氧器最高工作压力为.。,.高压除氧器,19,高压除氧器具有以下优点,（）节省投资,高压除氧器除氧压力提高，汽轮机抽汽口的位置也随压力提高而向前推移，这可以减少回热系统中价格昂贵的高压加热器的台数，相应增加低压加热器的台数，使系统造价降低，安全性提高。,高压除氧器具有以下优点,20,（）提高锅炉的安全可靠性,发电厂事故或高压加热器停用时，高压除氧器可减小进入锅炉给水温度的变化幅度，改善锅炉的运行条件。现代高参数发电厂给水温度一般为，高压除氧器出口水温为，高压加热器停用时不像采用大气式除氧器出口水温仅为，给水温度变化幅度较小，对锅炉的正常运行影响较小。,（）提高锅炉的安全可靠性,21,（）除氧效果好,高压除氧器压力提高，其相应的饱和水温度也提高，使气体在给水中溶解度降低，增强气体自水中离析的程度。,（）除氧效果好,22,（）可防止除氧器内发生自生沸腾现象,所谓除氧器的,自生沸腾,现象是指有过量的热疏水进入除氧器时，因其压力降低，水汽化产生的蒸汽量已能满足或大于除氧器的抽汽量，即除氧器内给水不需要本级回热抽汽加热就能沸腾，从而产生自生沸腾现象。,在高压除氧器中，由于除氧器内压力较高，要将给水加热到除氧器工作压力下的饱和温度，所需热量较多，进入除氧器的热疏水所放出热量满足不了除氧器用汽的需要，因此可避免除氧器的自生沸腾。,（）可防止除氧器内发生自生沸腾现象,23,缺点：采用高压除氧器后，设备较复杂，同时投资增加。锅炉给水泵要在左右的高温下工作，为防止给水泵不发生汽蚀，给水泵入口处需建立较高的静水头，因而增加了给水泵的造价和土建投资。,缺点：采用高压除氧器后，设备较复杂，同时投资增加。锅炉给水泵,24,目前，及以上机组均普遍采用卧式除氧器，与立式除氧器相比，,卧式除氧器有以下优点。,）卧式除氧器布置高度比立式除氧器低，有利于厂房布置，可以降低主厂房除氧间的高度及造价，节约发电厂总投资。,）立式除氧器顶部仅有一个排气口，而卧式除氧器可沿纵向顶部布置多个排气口（如机组有个，机组有个），这样可以使逸出的气体迅速排出除氧器外，保证除氧效果。,目前，及以上机组均普遍采用卧式除氧器，与,25,）立式除氧器仅能在圆筒截面上布置喷嘴，因要避开相邻喷嘴雾化后的相互干扰，故喷嘴不能布置过密，喷嘴数量受到限制，除氧器出力也受限制。卧式除氧器可在圆筒长度方向弓形面凝结水进水室下部布置喷嘴，故可以布置相当多的恒速喷嘴（机组有个，机组有个），数量多且工作互不干扰，可以提高除氧器出力。,）立式除氧器仅能在圆筒截面上布置喷嘴，因要避开相邻喷嘴雾化,26,）从结构分析，卧式除氧器与给水箱是两个独立组成的长圆筒。中间有两根下水管、一根放水管和两根蒸汽管焊接连通，故工地安装时只作管子对焊工作，安装工作量和焊接工作量少且质量可以保证，避免了立式除氧器因马鞍形管座与水箱大口连接而造成的焊接工作量大、难度高，焊后要消除热应力及射线检查困难等一系列弊病。此外，卧式除氧器及给水箱底座面积大、长度大，其本身重量和贮水后的重量可以分布在厂房纵向三个柱子上，从而降低主厂房造价。,）从结构分析，卧式除氧器与给水箱是两个独立组成的长圆筒。中,27,.除氧器给水箱,（）给水箱的作用和贮水量给水箱是凝结水泵与给水泵之间的缓冲容器。,它的作是在机组启动、负荷大幅度变化、凝结水系统故障或除氧器进水中断等异常情况下，保证水泵在一定时间内不间断地向锅炉送水，防止锅炉缺水干烧，发生爆管事故。,.除氧器给水箱,28,按照火力发电厂设计技术规程规定：给水箱贮水量在保安全运行的前提下,及以下机组不小于的锅炉最大连续蒸发量时的给水消量,及以上机组不小于的锅炉最大连续蒸发量时的给水消耗量。,随着机组容增大，给水箱贮水量都有减小的趋势，因为随着机组容量不断增大，按来设置水箱贮水量，会使给水箱的体积越来越大，给制造、运输和安装都带来困难实践证明，适当缩小保证时间仍能满足锅炉运行的要求。,按照火力发电厂设计技术规程规定：给,29,.滑压运行除氧器的经济性,由于滑压运行除氧器热力系统简单，且能提高回热系统的热经济性，我国火力发电厂设计技术规程规定：中间再热机组的除氧器宜采用滑压运行方式。国产、机组及改型机组的除氧器均采用滑压运行方式。,.滑压运行除氧器的经济性,30,滑压运行除氧器在热经济上的优点还包括回热系统的运行和回热式汽轮机组设计两个方面。,）滑压运行除氧器提高了额定工况下机组的经济性，还明显提高了机组低负荷运行时的热经济性，这对担任中间负荷或调峰负荷的机组将更为有利。,）设计上，可使汽轮机的抽汽点分配更加合理，即各回热加热器的给水焓升分配更接近最佳值，从而提高了机组的热经济性。,滑压运行除氧器在热经济上的优点还包括回热系统的运行和回热式汽,31,.小汽轮机的选择,火力发电厂设计技术规程规定我国及以上机组均配置汽动给水泵。,小汽轮机的汽源有四种：新蒸汽、高压缸抽汽、冷再热蒸汽及中压缸抽汽。,.小汽轮机的选择,32,新蒸汽和高压缸抽汽的蒸汽参数高，使得小汽轮机的蒸汽容积流量小，小汽轮机的相对内效率较低，实际采用者少。,用冷再热蒸汽（即高压缸排汽）作小汽轮机汽源，因进汽参数比用新蒸汽低得多，蒸汽容积流量较大，故相对内效率较高，并减少了进入再热系统和中压缸的蒸汽流量，降低了锅炉和主机的投资,其系统如图-中管道所示。,新蒸汽和高压缸抽汽的蒸