某空冷机组真空除氧器的工程应用

邹 欢

(上海电气电站设备有限公司上海电站辅机厂，上海 200090)

0 前 言

目前国内外除氧器的主要型式有内置无头式、喷雾-淋水盘式、喷雾-填料式、旋膜式等，各种型式的除氧器具有各自独特的结构及特点，除氧器的选型将直接关乎到机组的安全性及经济性。如何进行除氧器的选型及结构设计来满足机组的安全及性能要求，是本空冷机组工程需要解决的关键问题。

本文在总结多种典型除氧器的工作原理、结构特点及应用条件，在国内外空冷机组真空除氧技术方案的基础上，选出喷雾-淋水盘式除氧器可以满足本工程参数及性能要求，介绍了该型除氧器的设计结构特点，并进一步跟踪机组实际运行情况反馈，设备运行良好，满足机组的性能、安全性和经济性的要求。本文除氧器的设计选型具有一定的实际工程应用参考价值。

1 常用除氧器结构型式

1.1 喷雾-淋水盘式

为立式或卧式两种型式，主要结构为除氧头，内部含有多个弹簧喷嘴和多层淋水盘，凝结水在喷嘴雾化区实现初步除氧，在淋水盘区进一步实现深度除氧。淋水盘形式与Ω型填料相比，具有抗冲击性能强，耐高温，不易冲坏的优点，安全性与稳定性高。

此型式的除氧器，可靠性高，防闪蒸冲击性强，使用范围广泛，是目前国际上运用最普通的型式[2]。

1.2 内置无头式

为卧式，分为汽空间和水空间，在汽空间完成初步除氧，主要部件为大喷嘴；在水空间完成深度除氧，主要部件为耙状的鼓泡管系。加热蒸汽导入水空间，需要克服水柱静压头。300 MW及以上机组除氧器采用此型式，目前为国内电厂热力除氧器的主流。

内置无头式除氧器，可利用水空间储水的热容量吸收蒸汽压力的扰动，压力稳定性好，优于淋水盘式除氧器。

设备安全性佳，内置无头式，内件刚度大，免维护。

1.3 喷雾-填料式

为立式，采用弹簧喷嘴雾化初步除氧和填料层深度除氧，广泛应用于140 MW以下机组电厂除氧器，处理水量在500 t/h以下。

其缺点是Ω型填料在高温汽水冲击下，易发生变形并逃逸出填料区域。

1.4 旋膜式

为立式，设置有两级除氧，起膜管和水蓖组完成第一级初步除氧，填料丝网完成第二级深度除氧。其缺点是低负荷时无法成膜，达不到除氧效果，且丝网的抗冲击性能差，容易脱落，对给水泵造成一定的隐患。

2 空冷机组化学补给水真空除氧方案

目前国内外空冷机组化学补给水进行真空除氧的技术方案主要有外置真空除氧器、内置淋水盘除氧装置、淋水盘鼓泡式除氧装置、stork技术除氧装置等。[3-7]

2.1 外置真空除氧器

在排汽装置旁安装一个独立式的真空除氧器设备，对补给水进行真空除氧。

2.2 内置淋水盘除氧装置

在原蓄水箱内部加装一个淋水盘除氧部件，结构型式类似于淋水盘，目的为增加排汽与补给水的接触面积，增长换热流程。此结构能够达到除氧效果，但是很难达到高标准的要求。

2.3 淋水盘鼓泡式除氧装置

在原蓄水箱内部加装一个淋水盘鼓泡式除氧装置，淋水盘及鼓泡管系设置在热井正常水位以上。此方案技术成熟，工程实践案例多。

2.4 stork技术除氧装置

除氧方式主要包括喷雾除氧、蒸汽加热及疏水加热三个过程。通过喷嘴雾化，完成约90%的初步除氧，喷嘴雾化除氧对水温的要求并不高，再由蒸汽加热和疏水加热完成深度除氧。

3 某空冷机组真空除氧器

本文以国外某空冷机组工程项目为依托，采用外置式真空除氧器进行热力除氧，并在系统上设置一套抽真空装置的技术方案。真空除氧器结构型式采用分体式，含除氧器和水箱。除氧器采用卧式喷雾-淋水盘型式，完成除氧环节；水箱兼具储存系统水源和高品质疏水加热除氧的作用。

3.1 原始数据和条件

汽轮机的背压为28 500 Pa，凝结水流量212.44 kg/s，焓值283.8 kJ/kg；蒸汽温度67.8 ℃，焓值2 574 kJ/kg；正常补水流量23 m3/h，紧急补水量33.8 m3/h，补水含氧量达8 000 μg/L。无补水条件下，保证凝结水出口含氧量不超过20 μg/L。设计标准参考ASME VIII-1。

3.2 除氧器设计和结构参数

采用卧式喷雾-淋水盘型式的除氧器，型号为GC-765，主要设计和结构参数详见表1。除氧器的外形布置详见图1。

表1 除氧器和水箱主要设计参数

图1 除氧器外形布置图

除氧器顶部设置有进水室，凝结水由一路母管引入，分为两路分管，由72个均布的弹簧小喷嘴(额定流量13 t/h)雾化喷出，进行初步雾化除氧。系统中凝结水采用自流形式，必须设置一定的高度位差，保证弹簧喷嘴顺利打开。正常补水管道内为正压运行，采用单独喷管形式引入除氧器内部的淋水盘上部，实现正常补水的除氧效果。

进水室上部设置有均布的8根抽真空接口，在除氧器外部合并为1根母管，便于及时排除氧气等不凝结气体。

除氧器内部设置有8层平行的淋水盘组，共360组不锈钢淋水盘。凝结水自上而下逐层流下，加热蒸汽自下而上与凝结水进行逆流换热，完成深度除氧。

3.2 水箱设计和结构参数

采用卧式水箱，型号为GS-68，主要设计和结构参数详见表1。水箱的外形布置详见图2。水箱不再设置有溢流接口，水位通过凝结水泵调节和控制。水箱顶部设置有凝泵最小再循环管座，内部接管采用喷管的形式。水箱接收来自回热系统中热力除氧器溢流水，结构设计上考虑扩容降压要求，并实现对给水的进一步鼓泡加热除氧效果。

图2 水箱外形布置图

4 总 结

外置卧式喷雾-淋水盘型式除氧器的设置，结合了空冷机组背压高的特点，利用高焓值的排汽进行加热凝结水和补水，既减少机组的冷端损失，提供机组的热经济性，又达到了对补水进行升温除氧的作用，为低加回热系统的安全性提供了保障。