利用蒸汽余熱對(duì)水進(jìn)行除氧的新型真空除氧器

鄭殿鋒

（哈爾濱汽輪機(jī)廠 輔機(jī)工程有限公司，哈爾濱150090）

1 引 言

目前某些電廠以及一些企業(yè)的自備電廠的汽輪發(fā)電機(jī)組都具有抽汽功能，以滿足工業(yè)用汽和采暖抽汽等需要，這些抽汽有些是可回到汽輪機(jī)蒸汽系統(tǒng)中，但絕大多數(shù)的用汽都是不能回到蒸汽系統(tǒng)的，為了使汽輪機(jī)蒸汽系統(tǒng)能持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，就需要向系統(tǒng)中補(bǔ)充相應(yīng)的水，而這些水基本上都是除鹽水，含氧量很高，如果將這些水直接補(bǔ)入系統(tǒng)中，將對(duì)系統(tǒng)的設(shè)備產(chǎn)生腐蝕，降低機(jī)組性能和使用壽命，所以各個(gè)電廠都要對(duì)補(bǔ)水進(jìn)行除氧，然后再將水補(bǔ)入系統(tǒng)中［1］。本文正是基于以上原因，根據(jù)我國在運(yùn)行電廠的基本情況和運(yùn)行要求，同時(shí)結(jié)合各電廠各種除氧設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)設(shè)計(jì)出一種新型高效的除氧器。

2 技術(shù)特點(diǎn)

（1）利用余熱，降本增效。新型高效除氧器主要是利用機(jī)組做完功的蒸汽余熱對(duì)補(bǔ)水加熱，使補(bǔ)水加熱到飽和溫度以上，使氧氣從蒸汽中析出并抽走，達(dá)到除氧目的。不但使給水達(dá)到了系統(tǒng)運(yùn)行要求，有效保護(hù)了系統(tǒng)設(shè)備，而且提高了系統(tǒng)余熱利用效率，降低了系統(tǒng)的熱排放，大大降低了企業(yè)的運(yùn)營成本，達(dá)到降本增效的目的。

（2）安裝空間小而靈活。新型高效除氧器比較節(jié)省空間，如果是軸向排汽的機(jī)組，可將除氧器直接安置在凝汽器上面，如果是垂直下排的機(jī)組，可將除氧器掛在凝汽器側(cè)面，都非常節(jié)省空間。

3 工作原理

本除氧器是利用蒸汽加熱補(bǔ)水的熱力除氧方式，將水加熱到飽和溫度，使水中的溶氧從水中析出，通過抽氣系統(tǒng)將析出的氧氣抽出，從而降低水中含氧量，滿足水質(zhì)要求。水中含氧量與水溫度的關(guān)系曲線如圖1 所示［2］。從圖中不難看出，當(dāng)水溫越低時(shí)，水中溶解的氧就越多，電站系統(tǒng)給水時(shí)一般都是常溫，所以含氧量比較高，而隨著水溫的升高，含氧量逐漸降低，當(dāng)水溫達(dá)到100℃時(shí)，水中含氧量為0。所以為了高效地除去水中的氧，就要盡可能地提高水的溫度。本除氧器即是將水流分流，合理控制進(jìn)水流場(chǎng)，使水充分的與蒸汽接觸，達(dá)到瞬時(shí)加熱水的目的，快速提升水的溫度，從而去除水中的氧氣。

圖1 水中含氧量與水溫關(guān)系圖

除氧器具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖2，在封閉的容器中，補(bǔ)水由容器上部的接管4 進(jìn)入，通過若干個(gè)噴嘴2 噴出，形成小于0.1mm 的霧滴，蒸汽從容器下方接管6 引入，通過除氧器中部設(shè)置的填料層5，與補(bǔ)水接觸加熱。其中除氧過程分為兩步，第一步：在除氧器的上部空間，由于水經(jīng)過噴嘴霧化，水滴顆粒變得細(xì)小，與蒸汽相遇時(shí)更容易被加熱到飽和溫度，從而析出水中的氧氣，此時(shí)80%～90%的溶解氧逸出；第二步：初步除氧的補(bǔ)水繼續(xù)下落，落到填料層上，在填料層形成水膜，減小了水的表面張力，第二次加熱蒸汽自填料層下部向上流動(dòng)，對(duì)填料層的水膜再次加熱，除去殘留在水中的氣體。離析出來的氣體和少量蒸汽由除氧器上部的抽空氣口3 抽出。

圖2 除氧器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

由于補(bǔ)水經(jīng)過加熱后迅速達(dá)到飽和溫度，就相當(dāng)于水在1 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下被加熱到100℃的飽和溫度，此時(shí)水中含氧量理論值為0。當(dāng)然，氧氣的析出除了將水加熱到過飽和以外，還要維持一定的時(shí)間，經(jīng)填料加熱除氧后的水，其溶解氧一般可小于0.015mg/L。即使進(jìn)水水溫較低(在室溫時(shí))的情況下仍能維持除氧后水中的溶解氧含量符合水汽標(biāo)準(zhǔn)。因此比較適用于補(bǔ)水量較大的鍋爐的給水除氧［3］。

該除氧器除具有良好的除氧效果外，最主要的技術(shù)優(yōu)勢(shì)是此除氧器的蒸汽可引自汽輪機(jī)低壓缸排汽，這樣不但回收了低壓缸排汽的尾汽，減小了凝汽器面積，降低了用于回收尾汽的成本，同時(shí)引用了這部分蒸汽對(duì)補(bǔ)水進(jìn)行了除氧，使機(jī)組效率大大提高。

電廠、化工廠等很多企業(yè)都有蒸汽系統(tǒng)，為了設(shè)備系統(tǒng)正常運(yùn)行，提高設(shè)備的使用效率和使用壽命，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)水含氧量的要求都比較高，為防止過高含氧量的循環(huán)水腐蝕設(shè)備，所以這些企業(yè)都設(shè)置了專門的除氧器，以降低循環(huán)水的含氧量，而這些除氧器大多是采用蒸汽加熱循環(huán)水的熱力除氧方式，且要求蒸汽品質(zhì)都比較高，比如一些電廠的除氧器所用的蒸汽就是來自初做功或未做功的高參數(shù)蒸汽，損失了電廠很多部分經(jīng)濟(jì)效益［4］。但是，這些企業(yè)又有豐富的做過功的蒸汽，這些蒸汽還具有很高的能量，但又不符合生產(chǎn)設(shè)備自身對(duì)所需蒸汽參數(shù)的要求，只能將這部分蒸汽減溫減壓后進(jìn)行回收，或者是直接排掉，企業(yè)為處理這些“廢蒸汽”還要花費(fèi)大量資金，造成了相當(dāng)大的資源浪費(fèi)。本除氧器恰能解決這一問題，既能回收這部分蒸汽資源，又能為系統(tǒng)水進(jìn)行除氧，大大地提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié) 論

隨著電力、工業(yè)的快速發(fā)展，需要除氧器設(shè)備的企業(yè)越來越多，除氧器的效果、功能、先進(jìn)性的要求越來越高，一臺(tái)除氧效果更佳、更節(jié)能的除氧器尤為重要。此除氧器在一些企業(yè)領(lǐng)域解決了這一技術(shù)問題，隨著對(duì)除氧設(shè)備發(fā)展的進(jìn)一步研究和改進(jìn)，它將成為今后電力、工業(yè)企業(yè)不可或缺的一部分。

［1］ 史月濤，丁興武，蓋永光.汽輪機(jī)設(shè)備與運(yùn)行［M］.北京：中國電力出版社，2008.

［2］ 吳小戈，王俊才.運(yùn)行解吸除氧技術(shù)降低鍋爐用水的含氧量［J］.鍋爐壓力容器安全技術(shù)，2004（4）：

［3］ 王育祥.鍋爐運(yùn)行分析與節(jié)能工作［C］//清潔高效燃煤發(fā)電技術(shù)協(xié)作網(wǎng)2008 年會(huì)，2008.

［4］ 李勤道，劉志真.熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性計(jì)算分析［M］.北京：中國電力出版社，2008.