某型真空除氧器的喷淋结构及研究

邹 欢，朱纪庆，胡文青

(上海电气电站设备有限公司电站辅机厂，上海 200090)

某型真空除氧器的喷淋结构及研究

邹 欢，朱纪庆，胡文青

(上海电气电站设备有限公司电站辅机厂，上海 200090)

目前，国内空冷机组的除氧器普遍存在凝结水含氧量偏高的问题。为了研究喷雾-淋水盘式真空除氧器结构的有效性，建立了真空除氧器的性能试验系统。通过定性分析，确定了凝结水含氧量、流量、补水含氧量、真空泄漏氧量等因素对除氧器性能的影响。为空冷机组加装喷雾-淋水盘式真空除氧器的设计与技术开发，提供依据。

机组； 空冷； 真空； 除氧器； 含氧量； 喷雾； 淋水盘； 试验

0 概 述

随着我国电力工业的发展，在富煤缺水地区或干旱地区，建立了较多的大型空冷发电机组。为了节约水资源，此类机组的凝汽系统，均采用空气作为冷却介质。对于空冷机组而言，由于空冷散热器的结构复杂，体积庞大，安装时，难以对设备做到完全密封，且存在备用凝结水泵的密封不严、补水除氧效果不理想等问题。由于此类因素，造成空冷机组的凝结水溶氧量普遍超标[1]。当机组热力系统中凝结水的含氧量较高时，不仅会对低加等回热设备、附属管路及阀门造成腐蚀，还降低了机组运行的可靠性和安全性，同时，也影响了机组的发电效率。因此，在锅炉给水处理工艺过程中，除氧是一个非常关键的环节[2]。为解决空冷机组凝结水含氧量偏高的问题，主要解决措施是在凝结水箱内安装除氧装置，或在排汽联合装置内除氧和改进凝汽器补水进入方式等[3,4]。

目前采用的空冷机组真空除氧方式，在实际应用中都不够理想[1,5]，除氧设备的使用仍然存在问题。因此，加强对空冷机组真空除氧设备的性能研究，提高空冷机组真空除氧的效果，从而降低凝结水的溶氧量，以满足电厂对水处理的要求。

当前，在电厂热力系统中应用最为广泛除氧设备，是一体化除氧器。一体化除氧器的结构，如图1所示。在一体化除氧器内，利用喷嘴对凝结水进行雾化，再喷入汽空间进行初步除氧，让汽轮机抽汽进入水空间进行深度除氧。在正压条件下，该类型除氧器的除氧效果较好。但在真空条件下，由于除氧器内部的水压头过大，加热蒸汽无法穿过水空间，故此类结构不再适用。利用喷雾-淋水盘式除氧头，首先使凝结水通过弹簧小喷嘴而雾化，再通过多层淋水盘结构，形成大量细水流，让加热蒸汽从下部的接管进入,与细水流形成十字形交叉并接触传热,同时除去细水流中的氧分。在真空条件下，此类结构的除氧效果更好。喷雾-淋水盘式除氧头的结构，如图2所示。

图1 一体化除氧器示意图

图2 喷雾-淋水盘式除氧头示意图

1 真空除氧器的性能试验

以空冷机组凝结水的真空除氧为背景，采用喷雾-淋水盘式除氧结构,搭建了凝结水和补水真空除氧器的性能试验系统，以低压干饱和蒸汽为热源，在15 kPa压力下进行真空除氧性能试验。根据凝结水含氧量、流量、补水含氧量、真空泄漏氧量等参数变化，研究了这些因素对真空除氧的影响，为空冷机组外置式喷雾-淋水盘式真空除氧器的设计和开发，提供试验依据。

真空除氧器性能试验系统的布置，如图3所示。试验装置内包括了三大系统，以除氧系统作为核心，设计了模拟喷雾-淋水盘的除氧器结构，并布置有2只弹簧式喷嘴，具有8层错列布置的淋水盘。利用除氧辅助系统，维持整个试验系统的工作。设置了测量控制系统，测量试验参数，并记录存储。同时，可实现系统的自动控制，维持试验工况的稳定，并能调节与改变试验工况。

图3 真空除氧试验系统

2 真空除氧器的试验结果及分析

2.1 凝结水加热能力分析

设定凝结水流量为恒定值，约13 t/h。在不同凝结水温度条件下(26.6～49.78℃)，测定各层淋水盘的平均温度，研究真空除氧器内部结构对凝结水的加热能力。

当压力约为15 kPa时，测量了真空除氧器内各层淋水盘的平均温度。各层的平均温度，如表1所示。最下层淋水盘的下方设定为第0层，最下层的上方设定为第1层，由下往上，逐层递加，最顶层为第8层。

从表1中第11组的试验数据可知，当凝结水流量为恒定值时，在不同凝结水温度的条件下，各层淋水盘的水温，均达到了15 kPa压力下对应的饱和温度。因此得出，该喷雾-淋水盘式除氧器结构，对凝结水具有良好的加热能力，可实现凝结水的深度除氧。

表1 不同凝结水温度下各层淋水盘的温度

序号0层/℃1层/℃2层/℃3层/℃4层/℃5层/℃6层/℃7层/℃8层/℃给水温度/℃流量/t·h-1153.853.853.553.853.853.753.753.553.526.6012.90253.753.853.553.853.753.553.753.553.827.0013.03353.853.853.553.853.853.753.853.653.528.4713.35453.853.953.553.853.753.653.753.653.830.9513.28553.853.953.553.953.953.853.853.653.631.7013.31653.853.853.553.853.853.653.853.653.633.1613.08753.853.853.553.853.853.753.753.553.634.8813.38853.753.853.553.853.653.553.753.553.835.5113.16953.853.953.553.853.853.753.853.653.740.3912.911053.753.953.553.753.753.553.753.653.844.9913.151153.753.953.553.853.753.553.753.653.949.7812.96

2.2 对凝结水除氧性能的试验

(1)设定凝结水温度约为44℃，流量约为13.5 t/h。当不同凝结水的含氧量为110～1 800 μg/L的条件下，通过测定除氧水的含氧量，研究凝结水含氧量对除氧器除氧性能的影响规律。各工况下除氧器除氧水的含氧量曲线，如图4所示。

图4 除氧器的除氧性能(凝结水流量13.5 t/h)

由图4可知，随着凝结水含氧量的增加(≤1 800 μg/L)，除氧水的含氧量相应增加。当凝结水温度约为44℃，流量约为13.5 t/h时，若凝结水的含氧量小于500 μg/L，可满足除氧器出水的含氧量小于30 μg/L。这样的除氧器性能，可满足超临界机组凝结水处理装置前凝结水溶氧量的要求，也符合DL/T 912-2005标准中的要求。

(2)设定凝结水温度约为44℃，流量约为7 t/h，在不同凝结水含氧量(375～900 μg/L)的情况下，通过测定除氧水的含氧量，研究凝结水含氧量对除氧器除氧性能的影响规律。在不同工况下，除氧器除氧水含氧量的变化曲线，如图5所示。

图5 除氧器的除氧性能(凝结水流量7 t/h)

由图5可知，当凝结水温度约为44℃，流量约为7 t/h的工况下，若凝结水的含氧量小于884 μg/L，可满足除氧器出水的含氧量小于30 μg/L，符合超临界发电机组凝结水处理装置前凝结水溶氧量要求，也符合标准中的要求。

(3)根据图4、图5所示的试验工况，可进一步对比凝结水流量对除氧器性能的影响，研究除氧效率的变化规律。可以发现，在凝结水含氧量相同的情况下，当流量为7 t/h时，比流量为13.5 t/h时的除氧效果更好，即凝结水流量较小时，除氧效果更佳。

2.3 对补水除氧的试验

采用自来水作为补水，设定补水流量约为13.5 t/h，不同补水的含氧量约为4 050～6 340 μg/L。经除氧器除氧后，测定除氧水的含氧量，研究了真空除氧器对补水进行除氧的性能。在不同工况下，除氧后补水的含氧量的变化曲线，如图6所示。

图6 除氧器的除氧性能(补水流量13.5 t/h)

由图6可知，真空除氧器对补水的除氧效果很好。但随着补水含氧量的增加，除氧水含氧量也相应增加。当补水流量约为13.3 t/h时，补水的进水的含氧量高达6 340 μg/L，此时，经除氧后，仍能满足补水含氧量小于260 μg/L的要求。

当补水量较大时，应采用独立的喷雾-淋水盘式真空除氧器，对补水进行初步除氧，然后再接入凝汽器。这样较易满足电厂对凝结水水质的要求。对于抽气较多、补水量较高的供热机组而言，利用独立的真空除氧器，以降低补水在凝结水中溶氧量，更具有实际的应用价值。

2.4 氧量增加对除氧性能的影响

由于真空系统存在泄漏，且加热蒸汽会携带一部分氧量进入真空除氧器，将影响除氧器的除氧效果。设定工况压力为15 kPa，泄漏氧量为2 600～85 000 μg/h的情况下，通过测定除氧水中的含氧量，研究真空泄漏量对除氧性能的影响。在不同真空泄漏氧量的工况下，真空除氧器的除氧性能曲线，如图7所示。

图7 真空泄漏氧量对除氧性能的影响

由图7可知，真空泄漏的氧含量越多，除氧水的含氧量相应增加。当单位时间内进入除氧器的氧量小于6 000 μg/h时，除氧水的含氧量小于30 μg/L。因此，为降低给水中的含氧量，应提高真空除氧系统的密封性，并严格检测加热蒸汽中的含氧量，同时减少外部空气的漏入。

3 结 语

针对空冷机组普遍存在的凝结水含氧量偏高的问题，提出了采用喷雾-淋水盘式真空除氧器结构，搭建了凝结水和补水真空除氧器性能试验系统。通过试验得知，在管控给水含氧量时，还需注意运行方面的参数。

(1)当压力约为15 kPa，凝结水流量为13 t/h时，采用喷雾-淋水盘式除氧器结构，对凝结水具有良好的加热能力，可实现对凝结水的深度除氧。

(2)随着凝结水含氧量的增加，除氧水含氧量相应增加。当凝结水流量较小时，除氧效果更佳。因真空泄漏的氧含量越多，除氧水的含氧量将相应增加。

(3)当凝结水温度约为44℃，流量约为13.5 t/h时，若凝结水含氧量小于500 μg/L，仍可满足除氧水的含氧量小于30 μg/L。当流量约为7 t/h时，若凝结水的含氧量小于884 μg/L，仍可满足除氧水的含氧量小于30 μg/L的要求。

(4)当单位时间进入除氧器的氧量小于6 000 μg/h时，除氧水的含氧量仍小于30 μg/L。大于此工况条件，应及时提高真空除氧系统的密封性，减少外部空气的漏入。

通过试验发现，空冷机组采用喷雾-淋水盘式真空除氧器具有可行性。

[1] 张国庆.火电厂直接空冷系统凝结水溶氧超标的治理[J].电力学报,2007,22(2): 201-203.

[2] 杜镔,袁益超.给水除氧技术的特点与比较[J].汽轮机技术,2008,50(4):297-298.

[3] 张俊芬,崔增娥,吴泽谦.对直接空冷机组排汽装置的发展趋势的研究[J].汽轮机技术,2006,48(3):201-202.

[4] 乔彦娟.空冷机组凝结水真空除氧在排汽装置的应用[J].热机技术,2006, (4):35-38.

[5] 林秋宇.关于排汽联合装置除氧问题的研究[J].电站辅机,2006,97(2):24-25.

Research on the Spray Structure of the Vacuum Deaerator

ZOU Huan, ZHU Ji-qing, HU Wen-qing

(Shanghai Power Station Auxiliary Equipment Plant，Shanghai Electric Power Generation Equipment Co.,Ltd.， Shanghai，200090，China)

At present, the problem of high oxygen content of condensation water exists in the deaerator of the domestic air cooling unit. In order to study the effectiveness of spray water- spray tray vacuum deaerator structure, the performance test system of vacuum deaerator is established. Through qualitative analysis, the oxygen content of condensation water, water flow rate, oxygen content, oxygen and vacuum leakage factors that influence the performance of the deaerator is determined. The basis for design and technology development of installation of water spray - tray vacuum deaerator for air cooling unit is provided.

unit；air cooling; vacuum; deaerator; oxygen content; spray; spray tray; test

1672-0210(2017)01-0012-04

2016-08-01

邹欢(1987-)，女，硕士研究生，工程师，毕业于山东大学热能工程专业，从事电站辅机设备的设计工作。

TK223.5+22

A