【理论知识】锅炉给水系统设备——除氧器讲解

Michael0210 2017-10-08

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锅炉给水系统设备——除氧器讲解

一、除氧器的结构原理

除氧设备主要由除氧塔头、除氧水箱两大件以及接管和外接件组成，其主要部件除氧器(除氧塔头)是由外壳、汽水分离器、新型旋膜器(起膜管)、淋水篦子、蓄热填料液汽网等部件组成.下面向您着重介绍除氧塔头的结构原理.

1.外壳:是由筒身和冲压椭圆形封头焊制成.，中、小低压除氧器配有一对法兰联接上下部，供装配和检修时使用，高压除氧器留配有供检修的人孔.

2. 汽水分离器:该种装置取代了原老式除氧器内草帽锥形式结构设计，使除氧器消除了排汽带水现象。

3.旋膜器组:由水室、汽室、旋膜管、凝结水接管、补充水接管和一次进汽接管组成.凝结水、化学补水、经旋膜器呈螺旋状按一定的角度喷出，形成水膜裙，并与一次加热蒸汽接管引进的加热蒸汽进行热交换，形成了一次除氧，给水经过淋水篦子与上升的二次加热蒸汽接触被加热到接近除氧器工作压力下的饱和温度即低于饱和温度2-3℃，并进行粗除氧.一般经此旋膜段可除去给水中含氧量的90-95%左右.

4.淋水篦子:是由数层交错排列的角形钢制作组成，经旋膜段粗除氧的给水在这里进行二次分配，呈均匀淋雨状落到装在其下的液汽网上.

5.蓄热填料液汽网:是由相互间隔的扁钢带及一个圆筒体，内装一定高度特制的不锈钢丝网组成，给水在这里与二次蒸汽充分接触，加热到饱和温度并进行深度除氧目的，低压大气式除氧器低于10ug/L、高压除氧器低于5ug/L(部颁标准分别为15ug/L、7ug/L).

6.水箱除过氧的给水汇集到除氧器下部容器即水箱内，除氧水箱内装有最新科学设计的强力换热再沸腾装置，该装置具有强力换热，迅速提升水温，更深度除氧，减小水箱振动，降低声音等优点，提高了设备的使用寿命，保证了设备运行的安全可靠性.

二、除氧器的工作原理

凝结水及补充水首先进入除氧头内旋膜器组水室，在一定的水位差压下从膜管的小孔斜旋喷向内孔，形成射流，由于内孔充满了上升的加热蒸汽，水在射流运动中便将大量的加热蒸汽吸卷进来(试验证明射流运动具有卷吸作用);在极短时间很小的行程上产生剧烈的混合加热作用，水温大幅度提高，而旋转的水沿着膜管内孔壁继续下旋，形成一层翻滚的水膜裙，(水在旋转流动时的临界雷诺数下降很多即产生紊流翻滚)，此时紊流状态的水传热传质效果最理想，水温达到饱和温度。氧气即被分离出来，因氧气在内孔内无法随意扩散，只能上升的蒸汽从排汽管排向大气(老式除氧器虽加热了水，分离出了氧但氧气比重大于加热蒸汽，部分氧又被下流的水带入水箱，也是造成除氧效果差的一种原因)。经起膜段粗除氧的给水及由疏水管引进的疏水在这里混合进行二次分配，呈均匀淋雨状落到装到其下的液汽网上，再进行深度除氧后才流入水箱。水箱内的水含氧量为高压0-7 цɡ/L,低压小于15цɡ/L达到部颁运行标准。

三、除氧器的除氧定律

热力除氧原理是以亨利定律和道尔顿定律作为理论基础的。

亨利定律指出:在一定温度下，当溶于水中的气体与自水中离析的气体处于动平衡状态时，单位体积水中溶解的气体量和水面上该气体的分压力成正比。

根据亨利定律，如果水面上某气体的实际分压力小于水中溶解气体所对应的平衡压力，则该气体就会在不平衡压差的作用下，自水中离析出来，直至达到新的平衡为止。如果能从水面上完全清除气体，使气体的实际分压力为零，就可以把气体从水中完全除去。这就是热力除氧的基本原理。

道尔顿定律提供了将水面上气体的分压力降为零的方法。它指出:混合气体的全压力等于各组成气体的分压力之和。

当给水被定压加热时，随着水蒸发过程的进行，水面上的蒸汽量不断增加，蒸汽的分压力逐渐升高，及时排除气体，相应地水面上各种气体的分压力不断降低。当水被加热到除氧器压力下的饱和温度时，水大量蒸发，水蒸气的分压力就会接近水面上的全压力，随着气体的不断排出，水面上各种气体的分压力将趋近于零，于是溶解于水中的气体就会从水中逸出而被除去。

四、除氧器运行中的主要问题

1.除氧器出口含氧量升高的主要原因

（1）机组负荷突增，除氧器内压力升高

（2）进入除氧器的水温下降或进入除氧器水量过大

（3）凝水中含氧量大

（4）除氧器进汽量小

（5）除氧器排气阀开度小

2.除氧器发生“自生沸腾”的不良后果

（1）除氧器超压。除氧器发生“自生沸腾”时，除氧器内压力超过正常工作压力，严重时发生除氧器超压事故；

（2）除氧效果恶化。原设计的除氧器内部汽、水逆向流动受到破坏，除氧塔底部形成蒸汽层，使分离出来的气体难以逸出，因而使除氧效果恶化。

3.用于测量除氧器差压水位计汽侧取样管泄漏的现象

除氧器汽侧取样管泄漏，水位计蒸汽侧压力降低，水位计水位指示偏高。泄漏瞬间，CRT画面上除氧器水位上升，显示水位高于设定值，此时除氧器上水调整门开度减小（凝泵工频运行）或凝泵变频器指令下降（凝泵变频运行），凝泵电流下降，凝汽器水位上升，可能出现“凝汽器水位高”和“除氧器水位低”报警，除氧器水温可能略有上升。

4.除氧器的正常维护项目

（1）保持除氧器水位正常；

（2）除氧器系统无漏水、漏汽、溢流现象，排气门开度适当，不振动；

（3）确保除氧器压力、温度在规定范围内；

（4）防止水位、压力大幅度波动影响除氧效果；

（5）经常检查校对室内压力表，水位计与就地表计相一致；

（6）有关保护投运正常

5.除氧器运行中出现振动的原因

（1）除氧器加热蒸汽流速过低导致除氧器压力下降过快；
（2）除氧器进水量过大，除氧器温度急剧下降；
（3）除氧器两端进水不平衡，造成除氧器两端温差过大。
（4）机组跳闸后，锅炉给水流量急剧降低，除氧器水位瞬时升高，除氧器进水调节阀关小，进水压力骤降，除氧器内部压力高于除氧器进水压力，使除氧器蒸汽通过凝结水喷嘴倒至凝结水管与凝结水汇流形成汽水混合，造成凝结水管振动。
（5）除氧器进水压力高、低变化，使得除氧器进水逆止门在除氧器内部压力和除氧器进水压力相互作用下反复开关，造成除凝结水管振动。

五、除氧器运行中的事故处理

1.除氧器水位升高现象及处理方法

除氧器水位升高现象：

（1）除氧器水位指示上升。

（2）除氧器水位高报警。

（3）除氧器溢水阀或放水阀开启。

除氧器水位升高处理：

（1）发现除氧器水位升高，应立即核对就地水位计，判断除氧器水位是否真实升高。

（2）检查除氧器水位调节阀动作情况是否正常，否则应切至手动调节，若旁路阀误开应及时关闭。

（3）若除氧器压力突降造成虚假水位，应检查四段抽汽电动门、逆止门、除氧器调整门等是否关闭，若关闭应缓慢打开，使除氧器压力稳定升高，防止发生除氧器振动；如一时无法打开应倒运辅助汽源。

（4）除氧器水位上升至高I值，应设法降低除氧器水位至正常值。

（5）除氧器水位上升至高Ⅱ值，检查溢水阀自动开启，水位调节阀自动关闭，否则应手动调整，并注意凝结水再循环阀动作情况及热井水位应正常，必要时开启除氧器底部放水阀放至正常水位后关闭。