除氧器旋膜管性能测试

杨书英,张 琴,曹红霞

(南京汽轮电机集团泰兴宁兴机械有限公司,江苏 泰兴 225442)

1 概 述

近年来,除氧器设备购销一般取招投标方式,很多用户在招标书中,指定采用旋膜管式除氧器,使旋膜管式除氧器在电厂内的应用较为常见。旋膜管式除氧器的结构见图1所示,给水进入水室后,从旋膜管的喷孔由外向内喷入管内,通过旋膜管下端成旋膜状喷出,被蒸汽加热和除氧后,再经篦条布散和配水后向下流入填料层,进行深度加热和除氧,然后流入除氧器底部。蒸汽流入除氧器底部后,向上流经填料层,进入旋膜室,蒸汽-空气混合物最终流经旋膜管和通汽管,向上排出除氧器外。

图1 旋膜式除氧器

旋膜管是旋膜管式除氧器使用的主要元件之一,一般单根水流量较小。如要求流量大,则除氧器的旋膜管数量就会增多。

常用旋膜管的额定流量为4.4 t/h,因而需确定其喷射时的水膜形状以及流量、压差等技术参数,为此进行了旋膜管的喷射测试。

被测试的旋膜管规格为 Ø108×4.5mm,长度470mm,管壁钻有多个Ø5的喷孔,喷孔与管内壁成切线方向,且向下倾斜,使水流向下旋转成膜状出口,由于水流在内壁旋转向下,经过一段路程形成阻力,降低了出口流速,使水流不成水滴飞溅,而形成水膜状,形成了水膜状的汽水接触面积。管顶上焊有挡圈,以减少射流水滴向上飞溅。旋膜管简图见图2。测得的数据并经计算所得的数据示于表1。成形的水膜尺寸见图3。

图2 旋膜管简图

图3 水膜形成时几何尺寸

各被测试的旋膜管取编号码的照片如图4所示。

图4 旋膜形状

压差与流量之间的关系曲线见图5。

图5 压差-流量关系

从图4可知,各种工况下,都能形成中空的旋转水膜,在1号旋膜管流量为0.1 t/h时,形成的水膜很短而膜表面逐渐向管中心线靠近;2号和3号旋膜管流量在1.9t/h左右,压差在0.02～0.026MPa时,形成的旋膜直径与管径相同,水膜垂直向下。当4号旋膜管流量为2 t/h、压差为 0.04MPa时,旋膜向外倾斜,由于重力的作用,使旋膜形成抛物线形。当5号旋膜管及以后即压差为0.07MPa及更大时,喷射力大,重力作用的影响已很小,所以形成中心圆锥形(即伞形)的旋膜,见图4中7号图片所示。所有上述水膜,在膜的终端直径以后,水膜破裂形成大的水滴飞溅。

表1 旋膜管测试数据

在7号旋膜管测试时,Q为4.4t/h就是额定流量,则得到额定工况数据:流量Q=4.4t/h,压差 Δp=0.082MPa,水膜垂直高度H=470mm,水膜终端直径D=700mm,水膜破裂形成大的液滴飞溅。单侧的旋膜角度:

实测 θ=35°30′(图 4,No.7),与计算所得基本相符;10孔Ø5射流孔总面积:

Ø5射流孔出口流速:

Ø5射流孔理论流速:

流量系数:

此数据略偏低,这与钻孔时,Ø5孔终端出口的毛刺未清理有关,在钻孔后清理管内壁的钻孔毛刺,将有利于提高流量系数μ,减少阻力损失。

水膜斜边长度:

水膜单面面积:

自喷孔Ø5至旋膜管下端口长度L=0.32m。喷管内的水流表面积:

每根旋膜管总水汽接触面积:

这种流量的旋膜管采用耐腐蚀材料,用Ø108×4.5,长 470mm的不锈钢管制造,重量5.4kg,按出力 4.4t/h计,每1 t/h出力的重量为1.227kg。

另1种流量为5.6 t/h旋膜管,采用管子为Ø133 ×4.5,长 1000mm,重 14.26kg,每 1t/h 出力的重量为2.546kg,几何尺寸见图6简图所示。

图65 .6t/h旋膜管简图

由上述数据可知,在相同出力下,流量为4.4t/h的旋膜管重量仅为另1种5.6t/h旋膜管的48%,节省一半,在降低旋膜管耗材方面,有明显效果。

经过测试,了解了此旋膜管的水流成膜情况、确定了压差-流量关系、得到了在额定工况时的运行数据,对此旋膜管技术性能也有了较详尽的了解,对采用与此相类似的旋膜管,上述性能可供参考。为降低旋膜管的不锈钢耗材而缩短长度,经过测试证实是可行的,水流成膜情况是好的。这种旋膜管式除氧器经多个电厂运行,其出水含氧量均低于7μ m/L,符合有关国家标准的要求。

[1]蔡锡琮,蔡文刚.火电厂除氧器[M].北京:中国电力出版社,2007.