除氧器維修改造

一、概述

針對各熱電廠除氧器，出水的含氧量無法達到國家規定的水汽標準，增加了給水管道、鍋爐省煤器等設備的腐蝕率，給安全生產帶來隱患的問題。江蘇天錘電力輔機有限公司專業對除氧器進行維修改造，使除氧器達到安全、高效、節能的目的。江蘇天錘電力輔機有限公司可以在利用原除氧器水箱的基礎上對其內部結構進行改造，使出口水的含氧量降至國家規定的標準值以下。

二、改造方案

方案一：原除氧器水箱保留不動，根據現有運行參數設計、制作除氧頭，將原除氧頭更換為新型旋膜除氧頭；

方案二：更換除氧頭內部三大件；

針對原除氧器結構進行改造，使其在結構和工作原理上能夠滿足現場運行需要，達到國家相關標準規定，大氣式除氧器滿足出口水含氧量不大于15μg/l的標準，高壓除氧器滿足出口水含氧量不大于7μg/l的標準。

三、旋膜式除氧器簡介

我公司設計制造的旋膜式除氧器設有三級除氧裝置，第一級是起膜器組——主要的除氧部件；第二級是水篦[bì]層——用作深度除氧，第三級是填料層——用作超深度除氧

※ 旋膜式除氧器的（主要元件是起膜器組，因此著重分析）工作原理

凝結水及補充水進入起膜器組的水室后，具有一定的壓力，此壓力高于除氧器內的壓力，因此兩者之間有壓差。水在一定的壓差下從起膜器上的小孔噴向內壁，在小孔的出口處產生射流運動，射流強化了傳熱傳質過程，它可以在極短時間內，很小的行程上，吸收大量的加熱蒸汽，同時從水流中向空間放出大量的氧氣。

射流的物理意義是，當具有一定壓力 的液體，從小孔中噴出形成射流束。射流兩側的靜止氣體被高速流動的射流帶動，一部份氣體隨射流束流動帶走，使射流束兩側造成局部低壓區。因此遠處的氣體不斷地流向低壓區，補充被射流帶走的氣體，這樣氣體不斷地被射流束帶走，又不斷地從遠處補充形成運動的全過程，此現象稱為射流的卷吸作用。

在大氣中作起膜器試驗時可以清楚地看到射流呈乳白色，可見射流卷吸進很多空氣。（試驗是在大氣中做的）由此證實射流的卷吸作用是確實存在的。

    在起膜器組正常工作時，水室的水經過起膜器上的小孔射入起膜器內壁。形成射流，由于它的內孔充滿了加熱蒸汽，水在射流運動中便將大量的加熱蒸汽卷吸進去，產生劇烈的混合加熱作用，因此射流束可以吸收大量的熱量，使水溫大幅度地提高，另一方面由于水從起膜器小孔噴向其內孔過程也是一個降壓過程，使水的壓力下降，這兩個因素---水溫升高，水壓下降均能使水中的溶解氧大量釋放出來擴散到起膜器內孔的加熱蒸汽中去，產生傳質過程。

    射流結束后，水沿著起膜器內孔壁旋轉而下，形成一層水膜。液體在旋轉流動時的臨界雷諾數Re較液體在直管內流動的臨界雷諾數Re下降很多，也即液體在旋轉流動時易產生紊流。

    從起膜器的試驗可觀察到，工作時，起膜器內孔壁的旋轉水膜不斷翻滾，水的表層分子不斷被內層分子所置換，這正是紊流運動的特征。水裙部份水膜運動狀態基本上與起膜器內孔之水膜運動狀態相同。

由于旋轉水膜處于紊流狀態，其持續時間也比射流的持續時間長得多，表面積又很大，因此它的傳熱，傳質效果是十分理想的。

另外，我們在膜式除氧器中設計了新型平衡管和汽水分離裝置，使析出的氧氣能及時充分的隨蒸汽流排入大氣中去。

在除氧器中氧氣的比重比飽和蒸汽的比重大，因此國外有的研究人員建議排汽口置于一次除氧器裝置的側下方。（當除氧器內壓力為0.02MPa、104℃時氧的比重為1.23Kg/m3，飽和蒸汽比重為0.68 Kg/m3）我們認為由于存在擴散作用及蒸汽流動，因此排汽口還是設置在除氧頭上方為好，我們設想：如果沒有蒸汽流動，水在起膜器中分離出的氧，將在重力及擴散作用下，向下移動，從而使水箱內水的溶氧量升高，因此將含氧濃度高的蒸汽不斷地排放到大氣中去，對膜式除氧器的工作也是至關重要的。

綜前所述，起膜器在工作中，其射流、旋膜、水裙三部份即可將水中的絕大部份溶氧分離出來，這些分離出的氧隨著上升蒸汽從起膜器的內孔排到上封頭內腔，然后再從排汽口排往大氣，所以起膜器的內孔不僅是傳熱、傳質的主要部位，而且是除氧器排出氧氣的主要通道，它使得水在起膜器內分離出的氧不能隨意擴散，只能局限在起膜器內孔中，強制它隨著上升的蒸汽流排向大氣。

總之膜式除氧器的起膜器組在工作中使水始終處于紊流狀態并有足夠大的表面積，排汽性能良好。傳熱、傳質條件十分理想。這些性能充分滿足了前面提出的熱力除氧器工作必需具備的三個條件。

※ 旋膜式除氧器的結構特點

  （1）起膜管：膜式除氧器的關鍵部件,采用國外引進技術,多孔位數控定位加工成型,保證了射流孔的定位準確性及加工精度。

  （2）水箅層：采用弧形管，也就是半圓管進行合理的錯位布置，使水流再次分配，形成片狀薄膜水，更好地與蒸汽接觸實現傳熱、傳質。

  （3）填料層：采用專業編織的Ω形網狀細絲不銹鋼網，該網蓄熱系數高，分離率高，氣阻小，可對給水進行深度除氧，是目前zui理想的除氧填料。

  （4）再沸騰裝置：在除氧水箱中加裝了帶有渦旋噴嘴結構的再沸騰裝置，在投運時減少振動和水擊，并提高了加熱速度，有利于殘余氧的排出。

（5）由于膜式除氧器傳熱、傳質系數大，所以允許淋水密度也比一般除氧器大，因此它的除氧器頭直徑也允許較一般的除氧器小。

※ 旋膜式除氧器的性能特點

1、由于旋膜式除氧器起膜器組的傳熱系數大，傳熱面積也大，因此傳熱效果特別好，它的進、出口水的溫升能達到90℃，即使進口水的溶氧量高達5000~8000μg/L情況下在篦子下測得水的溶解氧僅為5-7μg/L，達到了部頒標準。上述這些指標國內一般除氧器是達不到的，國內大部份除氧器當進水溫度低時就產生強烈的振動，除氧效果急劇下降。因此旋膜式除氧器是zui適用于補水量大、補水溫低的熱電廠，當然用于一般冷凝式發電廠除氧效果會更好。   

2、適應性強，旋膜式除氧器在發電機組負荷大幅度、快速變動時，在低負荷下均能正常工作，保證除氧效果良好。因此膜式除氧器又適宜用于調峰發電機組。

3、旋膜式除氧器在任何工況下均不會產生振動，安全性能好。

4、排汽量小，山西漳澤電廠200MW機的710t/h旋膜式除氧器實測排汽量為除氧器出力的0.1%，比改造前的原噴霧填料式除氧器的排汽量下降了約25%。排汽量減少——能源損失小帶來的經濟效益也是很可觀的。

5、旋膜式除氧器除氧效果好，在十分惡劣的工況下經除氧后，水箱中水的殘余溶氧量均能達到部頒標準。

6、旋膜式除氧器可適用于滑壓運行，如果采取一些特殊措施后還可適用于從機組起到帶額定負荷的全滑壓運行，操作簡便，很受運行人員的歡迎。

7、維修簡便，旋膜式除氧器無易損件，維修工作量小。

五、改造方案

方案一：根據貴廠的實際運行狀況和現有設備結構進行針對性改造，即就用原除氧器水箱（其水箱質量鑒定由業主負責）將原除氧器塔頭拆除，安裝新型除氧器與原水箱相連接。

（1）首先我方按照該除氧器的實際運行參數為業主進行設計、制造新型旋膜式除氧器。

（2）將制造完畢的新型除氧器運抵改造現場，并指導施工單位進行改造工作。

（3）拆除原除氧器塔頭：從原除氧器塔頭與原水箱連接處進行切割，將原除氧器塔頭拆除，并打磨其切口以方便新式除氧器與原水箱連接。

（4）根據現場實際情況，對原除氧器水箱內部進行合理化改造，增強新式除氧器塔頭與原水箱的協調性。

（5）依照相關標準及規定完成新式除氧器塔頭與原水箱連接及接上相應管線。

（6）zui后進行改造工作的檢驗工作，并結束整個改造工作。

（7）為了保證除氧器及水箱的壓力平衡，建議在水箱端部設一箱器連通管，便于將水箱中的汽體引入除氧器內。

方案二：就用原除氧頭殼體，將原除氧頭三大內部件拆除，更換新型除氧器三大內部件。具體改造步驟如下：

（1）首先我方按照該除氧器的實際運行參數為業主進行設計、制造新型旋膜式除氧器三大內部件。

（2）將制造完畢的三大內件運抵改造現場，并指導施工單位進行改造工作。

（3）拆除原除氧器塔頭內部件。

（4）根據現場實際情況，對原除氧器水箱內部進行合理化改造。

（5）zui后進行改造工作的檢驗工作，并結束整個改造工作。

六、改造后除氧器性能指標

1.大氣式除氧器滿足出口水含氧量不大于15μg/l的標準；

2高壓除氧器滿足出口水含氧量不大于7μg/l的標準。