1概要 目前國內電站大多使用傳統式除氧器對給水進行除氧，各種教材、資料基本上都是介紹傳統式除氧器的原理及其使用和維護。隨著傳統式除氧器一些弊端的出現，研究人員開發了一種新型的內置式除氧器，并在電站中實際應用。盡管還存在一些問題，但這種除氧器結構新穎、加熱速度快、除氧效果好，只要善于使用和維護，仍不失為一種優良的除氧器。 2內置式除氧器原理 2．1傳統除氧器存在的問題 所謂傳統式除氧器．就是我們常用的高壓噴霧填料（或水膜）式除氧器，一般有立式單封頭除氧器、立式雙封頭除氧器和臥式雙封頭除氧器（見圖1）。 這幾種除氧器需在給水箱上開設直徑一般為•1600～2400mm的孔，為給水箱直徑的40％～80％，超過GBl50——1998《鋼制壓力容器》中規定，削弱了給水箱強度和剛度，在除氧頭和給水箱連接處產生很高的局部應力和變形，使得給水箱內部產生裂紋，尤其在焊縫區產生大量裂紋，威脅除氧器的安全運行。雖然這些裂紋的產生與很多因素有關，但大直徑開孔是造成除氧器產生裂紋的重要原因。 2．2內置式除氧器結構特點 內置式除氧器是一種新型的除氧器，它舍棄了傳統式除氧器的除氧頭，只保留了除氧器的水箱部分。將原傳統式除氧器的除氧塔內的除氧功能轉移到除氧器的水箱中，在水箱內將除氧、蓄水功能溶于體。 其優點除取消了傳統式立式除氧器的大直徑開孔，減小了除氧器的局部應力，提高了除氧器的安全運行系數以外，還采用了新型噴嘴，提高了除氧效果。 2．3內置式除氧器的原理 內置式除氧器的除氧原理仍然采用熱力除氧原理。根據亨利定律和道爾頓定律，將被除氧的水加熱到其壓力對應下的飽和溫度，將水中分離出來的氧氣、其他氣體以及部分蒸氣一起從排氣口排除。 3內置式除氧器結構特點 3．1采用射汽型噴嘴 傳統式除氧器是氣、水由單獨噴嘴噴出，通過逆向流動加熱，填料延時加熱等方法，對被除氧水進行充分加熱，從而達到除氧的目的。而內置式除氧器則采用了新型的復合射氣型噴嘴（見圖2），從示意圖中可以看出：射氣型噴嘴由殼體、射汽噴管和噴頭組成，水和氣從同一個噴嘴中的不同位置進入，在殼體圓周壁上開設了若干切向進水槽，進水從殼體外側通過切向進水槽進入殼體內側，并形成數股旋轉水流。射氣噴管將殼體外側進入蒸氣的壓力能轉變成速度能，在射氣噴管出口處的蒸氣達到較高的流速，形成一股高速射氣流。這股高速射氣流一方面在殼體內帶動旋轉水流向前流動，并在噴嘴出口處撞擊旋轉水流，增加了水流霧化動力；另一方面這股高速射氣流在殼體內就與旋轉水流接觸，提前了氣水熱交換時間。 [ALIGN=CENTER] [/ALIGN] 在離開噴嘴后，這股蒸氣自霧化錐體中心向四周擴散，使霧化水滴獲得均勻加熱。由此可見，在噴嘴中氣水進行了初步換熱，而在噴出噴嘴后，氣、水均呈霧狀進一步強化了換熱效果。多組噴嘴沿水箱軸向布置，保證了被除氧水都能夠得到先分的加熱。因此，這種射氣型噴嘴，與傳統除氧器的加熱方式有著明顯的區別。 3．2設置吹掃管 吹掃管布置在水面上。在吹掃管中布置了許多吹掃口，它利用加熱蒸氣吹散聚集在水而上的氧氣層，增加水面上、下的氧氣濃度差，有利于氧氣的擴散。同時吹掃蒸氣吹破水面，減少了水的表面張力，以便于水中的氧氣向水面擴散。同時吹掃后蒸氣向上流動，加熱淋水、填料層中的水膜和噴嘴噴出的霧化永，充分利用了余熱。 3.3泡沫發生器（再沸騰管） 在除氧器底部安裝了一根沸騰母管和若干沸騰支管，在沸騰母管和沸騰支管上又安裝了許多泡沫器。在泡沫器四壁有許多交錯的噴射小孔，加熱蒸氣自噴射小孔噴出，與周圍的水混合，形成許多泡沫，強化氣水之間傳熱和傳質（見圖3）。從圖中可以看出，泡沫發生器的原理與傳統式除氧器的再沸騰原理相似，作用相同，但由于內部結構不同，新型除氧器的泡沫量大、加熱速度快，效果較好。 4除氧器安全問題分析與對策 4．1軸封蒸氣帶水 由于取消了除氧頭，除氧器的一二次除氧過程均在除氧器的水箱中進行，特別是射氣型噴嘴的噴射距離較遠，而軸封用氣又是直接從除氧器水箱上部引出．如若射氣型噴嘴布置不當，距離軸封用汽口偏近，或者除氧器在工作中氣、水配合失常，霧化不良，極易使軸封用氣帶水（見圖4）。軸封帶水給汽輪機正常運行帶來很大的安全隱患，可以采取在設計安裝時，噴嘴組遠離軸封供氣管口，以保證軸封供氣管口在噴嘴射程之外；也可以在除氧器內部軸封供氣管與射氣噴嘴之間加裝有一定傾斜角度的擋水板（如圖4所示），即使噴嘴噴出工質的速度較大，噴射距離較遠，或者水不能得到充分的霧化，水滴直徑偏大，也會被擋水板的擋住，不會竄入軸封供氣管中，以避免軸封供氣帶水，但加擋水板必須利用機組停役之際實施。還可以采取對軸封系統加裝疏水袋的方法（見圖5），對軸封用氣進行不間斷疏水，以確保軸封供氣的止常。這樣對有些機組（軸封系統隔離門臺理，并且軸封氣源可切換），不需要停機即可進行操作，以確保機組的安全運行；缺點是疏水系統要長期運行，汽水損失較大。 [ALIGN=CENTER] [/ALIGN] 4．2抽氣管道倒氣（水） 由于射氣型噴嘴的獨特結構，當負荷偏低時，進入除氧器的抽氣壓力過低，而由于高加疏水以及連排作為除氧器加熱氣源仍然進入，就有可能造成除氧器壓力高于其抽氣壓力，導致冷氣、冷水沿著抽氣管道倒流，若抽氣逆之門不嚴或卡澀，氣缸就極易進入冷氣（水），嚴重威脅機組的安全運行。因此，內置式除氧器對其滑壓運行的范圍有著嚴格的要求，一般在30％～100％范內滑壓運行。當機組滑壓運行低為于30％額定負荷時，必須及時對除氧器進行氣源的切換，特劃是機組的滑停時，對除氧器壓力和軸封壓力、溫度的監視，顯得尤為重要。有條件的話，也可以在機組滑停到定負荷時，對軸封氣源進行切換，同時切換除氧器相對應的氣源。 4.3含氧量增大 噴嘴堵塞、霧化不良以及除氧器水位偏高是內置式除氧器含氧量增大的主要原因。噴嘴堵塞主要出現在機組大修后或者凝結水系統檢修后，由于檢修工藝粗糙，致使金屬雜質或機械雜質進入氣水管道內，堵塞噴嘴。因此在大修后啟動前，應拆除噴嘴后，對系統進行沖洗。凝結水系統檢修時，要嚴格按照檢修工藝，防止雜質進入系統內。霧化不良主要是在變工況運行時，除氧器未能及時根據負荷的變化，進行噴嘴組的停、投，或者氣源未能進行及時切換。在機組滑參數啟動時，隨著機組負荷的增加，要逐組投入噴嘴，而在滑停的過程中，要根據負荷逐組停用噴嘴，以保證氣、水壓力和配比正常，確保噴嘴霧化良好。而當除氧器水位偏高時，特別是淹沒吹掃管時，使得吹掃效率下降或失效，水面上氧氣濃度增大，水中氧氣逸出困難；淹沒射氣型噴嘴時，氣、水霧化加熱失效，這些均導致水中含氧量升高。因此，內置式除氧器在運行中對水位的要求相當嚴格．不僅僅是考慮到軸封帶水問題，更重要的是考慮到吹掃管和噴嘴的正常運行。故內置式除氧器的水位保護應確保完好并及時投入。 4．4給水泵氣蝕 由于內置式除氧器的泡沫發生器的結構發生了很大的變化，它所產生的泡沫也遠遠多于傳統意義上的再沸騰，當給水泵運行時，如果泡沫發生器投入運行不宜開得過大，以防止有氣泡順著下水管進入到給水泵進口，致使給水泵發生氣蝕。少量的氣泡進入可能不易及時查覺，但由于目前使用的給水泵普遍是高轉速離心泵（200 MW機組在5 000 r／min左右，300 MW機組在6 000 r／mln左右），日積月累就會對給水泵的葉片造成沖蝕，降低給水泵的效率，縮短給水泵的使用壽命。因此，當機組起動時，泡沫發生器最好在給水泵起動前使用，以達到盡快提高水溫的目的。當給水泵運行時使用泡沫發生器，要適當控制泡沫發生器的開度，防止泡沫產生過多，并監視給水泵的運行情況是否正常。 4．5嘯叫和振動 由于設置了吹掃管，除氧器內部會出現嘯叫聲，屬于正常情況。當嘯叫聲過大時，可能是吹掃管進氣開度偏大，應及時予以調整。當除氧器在短時間內出現大量的熱交換時，可能導致除氧器發生振動，應盡量避免除氧器進水溫度過低，水量過大，特別是當使用供水泵向除氧器進水時，要適當控制進水速度并加強對除氧器運行的監視。 5除氧器的節能分析 1）對于大型火力電站在正常運行時，對自然循環鍋爐要求的給水含氧量小于7ug/L，而對于直流鍋爐給水的品質要求更高，這就要求除氧器的除氧效果更夠滿足鍋爐給水的要求。由于大型火力發電廠一般均采用熱力除氧，從節能的角度而言，既要減少被除氧水的加熱熱源的量，又要使除氧效果達最佳，進一步減少排出的蒸氣量，減少工質浪費，才能真正起到節能的作用。 2）對于傳統除氧器而言，由于受到傳熱效果的制約，一旦被除氧水含氧量增大，則一方面加大除氧器進氣量，同時開大除氧器的排氣門，來保證給水品質，無形之中將大量的蒸氣與被除去的氣體一并排出，致使大量資源浪費。而內置式除氧器由于傳熱效果好，除氧能力大幅提高。試驗表明：當凝結水（被除氧水）含氧量高達700ug/L時，在未增加加熱氣量和未開大排氣門的前提下，給水含氧量仍能保持在5ug/L以下，使機組在低負荷和凝結水含氧量異常增大的情況下，仍能保證鍋爐給水品質的要求，從而達到節能作用。 本方案己成功應用于淮北發電廠135 MW機組。本文對運行、維護人員學習掌握內置式除氧器的原理，提高運行水平，提高機組安全性能具有實際的意義。