除氧器全面性热力系统各部分的作用及投运或退出工况

王鹏宇

一、研究背景及目的意义

火电厂中锅炉给水主要由主凝结水及补充水组成。由于水中经常含有大量溶解性气体，如氧气、二氧化碳等，它们不仅存在于化学补充水中，而且也存在于主凝结水中。因此，主凝结水在凝汽器中或通过在真空条件下工作的低压加热器和管道时，空气会通过不严密处渗入到主凝结水中，使水中含有可溶解的活性气体。溶解在水中的气体溶解度随温度升高而下降，温度越高这些气体就越容易直接和金属发生化学反应，腐蚀热力设备及管道，降低其工作可靠性与使用寿命。同时不凝结气体会附着在传热面，以及氧化物沉积形成的盐垢，都会增大传热热阻，使热力设备热经济性下降。而氧化物沉积在汽轮机叶片，会导致汽轮机出力下降和轴向推力增加，使机组安全性下降。其中危害最大的是氧气，氧对钢铁构成的热力设备及管道会产生较强的氧腐蚀，而二氧化碳将加剧这种腐蚀。随着锅炉蒸汽参数的提高，对给水品质的要求也越来越高，尤其是对给水中溶解氧量的限制更严格。因此，对给水进行除氧是十分必要。

二、连续排污扩容器

连续排污膨胀器是与锅炉的连续排污口连接的，是用来将锅炉的连续排污减压扩容，排污水在连續排污膨胀器内绝热膨胀分离为二次蒸汽和废热水，并在膨胀器内经扩容、降压、热量交换，然后排放，二次蒸汽由专门的管道引出，废热水通过浮球液位阀或溢流调节阀自动排走，热能可以得到回收再利用。连续排污量随锅炉给水负荷变化自动调节，保持相对稳定的排污率。

三、定期排污扩容器

定期排污扩容器是将炉水从锅炉最底部为易积存水渣放出，以排放炉内水渣。排污水在扩容器内扩容，降温降压，产生二次蒸汽，热量得以回收利用。

定期排污膨胀器的作用就在于将锅炉排污水扩容蒸发出蒸汽并将蒸汽与污水分离开来。分离出来的蒸汽可回收到热力系统中去，如将蒸汽引至除氧器等;未蒸发的排污水可送入排污冷却器，以加热软化水等。

工作原理

来自锅炉的定期排污水为锅炉工作压力下的饱和水，温度高、焓值大，若突然降低其压力，水的汽化点降低，使原来的饱和状态被破坏，一部分水放出过热热量成为新压力下的饱和水，一部分水吸收蒸发潜热而成为蒸汽。这种蒸发称为闪蒸蒸发。定期排污膨胀器就是利用闪蒸蒸发的原理来获得二次蒸汽的，其有一定参数的锅炉排污水从管道突然被输入体积比管道大若干倍的膨胀器后，压力降低，体积增大，从而闪蒸蒸发出蒸汽。

四、辅助蒸汽系统？

辅助蒸汽系统主要包括：辅助蒸汽联箱、供汽汽源、用汽支管、减温减压装置、疏水装置及其连接管道和阀门等。辅助蒸汽联箱是辅助蒸汽系统的核心部件。单元制机组均设置辅助蒸汽系统。辅助蒸汽系统的作用是保证机组安全可靠地启动和停机，及在低负荷和异常工况下提供必要的、参数和数量都符合要求的汽源，同时向有关设备提供生产加热用汽。

辅助蒸汽系统一般有三路汽源，分别考虑到机组启动、低负荷、正常运行及厂区的用汽情况。这三路汽源是其他机组供汽或启动锅炉、再热蒸汽泠段（即二段抽汽）和四段抽汽。设置三路启动汽源的。目的是减少启动供汽损失，减少启动工况的经济性。

1.    启动蒸汽

当第一台机组启动运行时，需要由其他机组供汽或者增设启动锅炉;当第二台机组投产后，两台机组可相互供给启动用汽。供汽管道沿汽流方向安装气动薄膜调节阀和逆止阀。为便于检修调节阀，在其前后均安装一个电动截止阀，在检修时切断来汽。第一个电动截止阀前有疏水点，将暖管疏水排至无压放水母管。

2.    再热蒸汽冷段

在机组低负荷期间，随着负荷增加，当再热蒸汽冷段压力符合要求时，辅助蒸汽由启动锅炉切换至再热冷段供汽。供汽管道沿汽流方向安装的阀门包括：流量测量装置、电动截止阀、逆止阀、气动薄膜调节阀和闸阀。逆止阀的作用是防止辅助蒸汽倒流入汽轮机。调节阀后设置两个疏水点，排水至辅汽疏水扩容器和无压放水母管。

3.    汽轮机四段抽汽

当机组负荷上升到70～85%MCR时，四段抽汽参数符合要求，可将辅助汽源切换至四段抽汽。机组正常运行时，辅助蒸汽系统也由四段抽汽供汽。采用四段抽汽为辅助蒸汽系统供汽的原因是：在正常运行工说下，其压力变动范围与辅助蒸汽联箱的压力变化范围基本接近。在这段供汽支管上，依次设置流量测量装置、电动截止阀和逆止阀，不设调节阀。因此，在一定范围内，辅助蒸汽联箱的压力随机组负荷和四段抽汽压力变化而滑动，从而减少了节流损失，提高机组运行的热经济性。

五、再循环系统

再循环管的主要作用是防止水泵在刚启动或极低负荷运行时，出现水温升高而汽化的现象。给水泵的给水量是随锅炉负荷而变化的。在启动时或在负荷很低时，给水泵很可能在给水量很小或给水量为零的情况下运行，水在泵体内长期受叶轮的摩擦发热，而使水温升高，水温升高到一定程度后，会发生汽化，形成汽蚀。为防止上述现象的发生，在泵刚启动时或在给水量小到一定程度时，或打开再循环管，将一部分水返回除氧器水箱，以保证有一定的水量（一般约为额定流量的30%）通过水泵，而不致使泵内水温升高而汽化，是保证给水泵安全运行的措施之一。

六、除氧器热力系统运行中要注意的问题

1.    低负荷汽源切换及备用汽源的设置

除氧器在低负荷运行时本级抽汽压力降低，定压运行除氧器为维持恒定压力应切换到一级抽汽;滑压运行除氧器为保证自动向大气排气，也需改变运行方式及切换汽源。一般在上一级较高抽汽管至本级抽汽管上装设自动切换阀，当除氧器工作压力降至某一最低值，本级抽汽满足不了除氧器压力，自动切换至上一级抽汽而停止本级抽汽。在锅炉开始启动而汽轮机未投运前，或锅炉需要清洗、点火上水时，其用水都必须经过除氧，为此应该设置备用汽源以代替汽轮机抽汽向除氧器供汽。对母管制电厂可以利用母管上运行的其他机组抽汽作为备用汽源。而单元制机组，一般设置辅助蒸汽联箱（称厂用蒸汽联箱），用辅助蒸汽联箱的蒸汽作备用汽源。向辅助蒸汽联箱供汽的汽源，运行机组一般取自高压缸排汽（即冷再热蒸汽），新建电厂来自启动锅炉，扩建的老厂可用老机组抽汽。

2.    除氧器再沸腾管和启动时的循环加热系统

机组启动前和机组负荷小于15%时，除氧器工作压力仅有0.12mpa，给水温度偏低，难免加热不足，为了缩短机组冷态启动时间，力求充分加热给水使其尽快加热到相应压力下的饱和水温度，采取的措施是在除氧器给水箱内加装再沸腾管和设置启动循环加热系统。现代所有型式除氧器均在给水箱内设置再沸腾管，再沸腾管有如下作用：锅炉启动上水时，利用再沸腾管将给水加热至锅炉所需水温;其次是滑压运行除氧器负荷骤升时，由于压力升高快，给水温度的升高滞后于压力升高，此时投入再沸腾管在给水箱内对给水再次加热以改善除氧效果，同时完成给水的深度除氧。再沸腾管的汽源一般为除氧器加热蒸汽。

参考文献：

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