除氧器的运行方式

第五章给水除氧和发电厂的辅助汽水系统第二节锅炉连续排污利用系统第四节热除氧器及其原则性热力系统第五节除氧器的运行第三节化学除氧第一节发电厂的汽水损失及补充本章提要第一节火电厂的汽水损失及补充一、汽水工质损失（一）汽水工质损失类型1.内部损失：（1）工艺上要求的正常性汽水工质损失热力设备及其管道的暖管疏放水，加热重油、各种汽动设备(汽动给水泵、汽动油泵、汽动抽气器等)的用汽，蒸汽吹灰用汽、汽包炉的连续排污水、汽封用汽、汽水取样、设备检修时的排放水等，（2）偶然性非工艺要求的汽水损失通常讲的热力设备或管道的跑冒滴漏。2.外部损失热电厂对外供热设备及其管道的工质损失，它与热负荷性质(如热水负荷就完全不能回收)、供热方式(直接或间接供汽、开式或闭式水网)以及回水质量(如是否含油、是否被制药的热用户细菌污染等)有关，变化范围很大，甚至完全不能回收，回水率为零。（二）减少工质损失的技术措施1.火电厂汽水损失影响既是工质损失，又有热量损失，不仅影响电厂的经济性，有的还危及设备安全运行和使用寿命。2.采取的技术措施①选择合理的热力系统及汽水回收方式；尽量回收工质并利用其热量，如轴封冷却器、汽封自密封系统，锅炉连续排污水的回收与利用；②改进工艺过程，如蒸汽吹灰改为压缩空气、炉水吹灰，锅炉、汽轮机和除氧器由额定参数启动改为滑参数启动或滑压运行；③提高安装检修质量，如用焊接取代法兰连接等等。除了上述硬件改进，另外不可忽视的是软件方面改善，如运行技术管理、维修运行人员素质的提高和相应的监督机制，考核管理办法的完善等。二、水汽质量标准锅炉补给水、锅炉给水、炉水、蒸汽、汽轮机凝结水、疏水、生产返回水、热网补给水、冷却水以及水冷发电机冷却水(不允许导电)等标准。三、控制指标1.给水含氧控制指标•为确保热力设备安全经济运行，我国“法规”规定，给水含氧控制指标为：•工作压力为5.88MPa(60ata)及以下锅炉，给水含氧应小于或等于15g/l；•工作压力为5.98MPa(61ata)及以上锅炉，给水含氧应小于或等于7g/l；•对亚临界和超临界的直流锅炉，由于无排污、蒸汽溶盐能力强等原因，给水要求彻底2.PH控制指标水的pH值在9.2~9.6范围内的抗腐效果最佳，但对凝汽器和低压加热器采用铜管的系统，pH过高反会加剧腐蚀，故对采用铜管系统的水的pH值，一般控制在8.8~9.2之间。第二节锅炉连续排污利用系统一、锅炉的汽水品质锅炉汽水品质，是指饱和蒸汽、过热蒸汽、锅炉给水和炉水。蒸汽带出盐类和硅酸盐等越多，其品质越低，并可分为两类携带：①蒸汽带了含盐浓度大的炉水水滴，称为水滴携带；②蒸汽直接溶解某些盐类，称为溶解携带；而且其溶解度随蒸汽压力增高而升高，尤以硅酸盐最为显著。锅炉蒸汽质量标准炉型压力，MPa含盐量，以含钠量表示，g/kg二氧化硅g/kg汽包炉3.8~5.8≤15≤205.9~18.3≤10≤20直流炉18.4~25≤5≤15二、废热及工质的回收利用火电厂锅炉的连续排污水，汽轮机的门杆与轴封漏汽，以及发电机的冷却水、厂用蒸汽、疏放水等，就其工艺本身而言，均属“废汽、废水”。为提高发电厂的经济性，通常设法利用其热量或再回收其部分工质。（一）汽包炉连续排污扩容系统的热经济性分析Df,hf~DbD0D0DlDsgDfwhfwhcwblhcwmaDblhfDmahwmahblDbl汽包锅炉单级连续排污利用系统汽包内盐段炉水浓度高的炉水表面处连续排污管连续排污扩容器（扩容降压蒸发出部分工质）热力系统除氧器（回收工质利用其热量）（扩容蒸发后剩余的排污水）排污冷却器（用以加热从化学车间来的软化水排入地沟•根据扩容器的物质平衡、热平衡式、排污冷却器的热平衡式。三个方程式求解三个未知量：扩容蒸汽量Df、未扩容的排污水量，排污冷却器出口的补充水比焓。•扩容器的物质平衡式（5－1）•扩容器的热平衡式（5－2）•排污冷却器的热平衡式•将式（5－1）代入式（5－2）得工质回收率：/blfblDDDkgh/blblfffblfDhDhDhkJh()()/cchlfwblrmawmawmaDhhDhhkJh()fblffffblffDhhfpDhh•锅炉排污率：•新“设规”规定，凝气式发电厂锅炉正常排污率不宜超过1%，供热式热电厂锅炉正常排污率不宜超过2%。（二）汽轮机汽封系统用汽的回收和利用汽轮机的汽封系统用汽和漏汽有：主汽门和调速汽门的门杆漏汽，再热式机组中压联合汽门的门杆漏汽，高、中、低压缸的前后轴封漏汽和轴封用汽等。100%blblbDD凝结水中缸主汽门、调节汽门高缸主汽门、调节汽门辅汽主汽轴封汽减温器来自凝结水减温水减压至7#低加至凝汽器轴封加热器至5#低加抽汽轴封蒸汽系统的作用•汽轮机在各种运行工况下，铀封蒸汽系统都应提供合乎要求的铀封和阀杆密封用汽。轴封蒸汽系统的作用可归纳为：•（1）防止汽缸内蒸汽和阀杆漏汽向外泄漏，污染汽轮机房环境和轴承润滑油油质。•（2）防止机组正常运行期间，高温蒸汽流过汽轮机大轴，使其受热从而引起轴承超温。•（3）防止空气漏入汽缸的真空部分。在机组启动及正常运行期间，保证凝汽器的抽真空的效果及真空度在汽轮机打闸停机及凝汽器需要维持真空的整个热态停机过程中，防止空气漏入汽轮机，加速汽轮机内部冷却，造成大轴弯曲。•（4）回收汽封和阀杆漏汽，减少工质和能量损失。自密封供汽轴封蒸汽系统举例•引进型300MW机组自密封供汽轴封蒸汽系统自密封轴封系统汽源•在汽封母管上设有三个汽源管道：辅助蒸汽、主蒸汽和冷再热蒸汽。•在机组启动初期，由辅助蒸汽向轴封供汽。当主蒸汽参数满足轴封供汽要求时，由主蒸汽向轴封供汽。•当机组负荷为10％～20％MCR时，由冷再热蒸汽供汽。•各汽源的供汽压力由设在各汽源管道上的气动调节阀控制。•随着机组负荷的增加，当负荷大于25％一30％MCR时，高、中压缸的内档漏汽压力满足低压缸汽封用汽要求时，由高、中压缸的内档漏汽向低压缸供汽。（三）火电厂工质回收和“废热”利用的原则1.发电厂工质回收的同时，总有热量的回收利用，不仅考虑工质回收的数量多寡，还要考虑其能位贬值的高低。要尽可能减少回收利用热量时的能位贬值。例如轴封漏汽、汽轮机门杆漏汽，应视其压力高低，尽可能分别引至压力与其相近的回热加热器，使因之引起的排挤回热抽汽导致额外冷源热损失增加尽可能地小，即降低尽可能小。2.工质回收及“废热”利用的热经济性，不反映在机组的热经济指标上，而是体现在全厂的热经济指标上。3.工质回收及“废热”利用，引入回热系统时，影响每千克工质做功量wi的变化，并应注意回收热量的质量影响，能位高的，单位热量增加的功较多，能位低的，单位热量增加的功较少。4.实际工质回收和废热利用系统，不仅要考虑热经济性，还要考虑投资、运行费用等的影响，应通过技术经济比较来确定。三、加热用厂用蒸汽系统加热用的厂用蒸汽通常有：加热重油、空气(暖风器)、烟气(湿式烟气脱硫装置的烟气再热器)和厂内采暖加热器等。第三节化学除氧•给水中溶解氧的影响：1.腐蚀热力设备及其管道；2.造成传热恶化，降低机组的热经济性；3.通过汽轮机通流部分，会在叶片上沉积，不仅降低汽轮机的出力，还会使轴向推力增加，危及机组安全运行。一、给水除氧方法：1.化学除氧2.物理(热力)除氧常用的化学除氧方法有：1.亚硫酸钠Na2SO3处理优点：Na2SO3易溶于水，无毒价廉，装置简单缺点：Na2SO3与SO2化合成Na2SO4会增加给水含盐量，在温度大于280℃后会分解成H2S和SO2等有害气体；适用：用于中压(6.18MPa)以下的锅炉，不能用于高压以上的电站锅炉。2.联胺N2H4处理优点：N2H4除氧，生成N2和H2O，不会增加水中含盐量，且有钝化钢铜表面；缺点：N2H4有毒、有挥发性、易燃烧，在保管、运输和使用时应遵守有关安全规定。N2H4还被怀疑为是致癌物质，使用时要有相应安全措施；适用：广泛用于高压及以上锅炉，也用于直流锅炉。3.加氧处理(中性水处理NWT)优点：使金属表面形成稳定氧化膜，促进钢表面进入钝化区，达到防腐效果；缺点：对给水水质要求很严，中性纯水的缓冲性低；适用：已在国外各类直流锅炉、空冷机组和核电机组上应用。4.加氧加氨联合水处理CWT二、凝结水的化学处理•火电厂的凝结水包括汽轮机的主凝结水、各种疏水、补入凝汽器的软化水，热电厂还有生产返回水。凝结水是锅炉给水的主要组成部分，其质量关系锅炉给水的质量。影响凝结水质量的主要因素：①因凝汽器泄漏混入的冷却水中的杂质，这项影响最大；②补入软化水带入的悬浮物和溶解盐；③机组启停及负荷变动，导致给水、凝结水溶解氧升高，使热力系统中腐蚀物增加。凝结水精处理装置有两种连接方式：①低压系统，即除盐装置DE位于凝结水泵与凝结水升压泵之间，我国采用者多，在设备条件具备时，宜采用与凝结水泵同轴的凝结水升压泵。低压系统常因两级凝结水泵不同步及压缩空气阀门不严，导致空气漏入凝结水精处理系统，使凝结水中溶解氧含量大增。②中压系统，无凝结水升压泵而直接串联在中压凝结水泵出口，中压系统设备少、阀门少、凝结水管道短，简化了系统，便于操作，几乎无空气漏入凝结水系统，运行中未发生过问题。第四节热除氧器及其原则性热力系统•除氧器作用：1.以回热抽汽来加热除去锅炉给水中溶解气体的混合式加热器，它既是回热系统的一级，2.又用以汇集主凝结水、补充水、疏水、生产返回水、锅炉连排扩容蒸汽、汽轮机门杆漏汽等各项汽水流量成为锅炉给水，3.并要保证给水品质和给水泵的安全运行，是影响火电厂安全经济运行的一个重要热力辅助设备。一、热除氧的机理（一）分压定律(道尔顿定律)混合气体全压力p0等于其组成各气体分压力之和，即除氧器内水面上混合气体全压力P0，应等于溶解水中各气体(N2、O2、CO2水蒸汽等)分压力、之和：（二）亨利定律气体在水中的溶解度，与该气体在水面上的分压力成正比。即单位体积水中溶解某气体量b与水面上该气体的分压力Pb成正比，其表达式为：式中p0–––混合气体全压力，MPa，kd–––该气体的重量溶解度系数，mg/L它与气体种类，水面上该气体分压力和水的温度有关。222220NOCOHOjHOppppppp单位：MPa0bdpbkp图5-2气体在水中的溶解量与水温的关系曲线(a)水中O2的溶解度；(b)水中CO2的溶解度（三）传热方程创造能将水迅速加热到除氧器工作压力下饱和温度的条件，传热方程为：式中Qd—除氧器传热量，kJ/h；Kh—传热系数，kJ/(m2﹒℃﹒h)；A—汽水接触的传热面积，m2；Δt—传热温差，℃。须强调指出的是必须将水加热到除氧器压力下的饱和温度。（四）传质方程创造气体离析出水面有足够的动力(p)，传质方程为：式中G—离析气体量，mg/h；Km—传质系数，mg/(m2MPah)；A—传质面积(即传热面积)m2，P—不平衡压差(即平衡压力与实际分压力之差)，MPa。dhQKAtmGkAp单位：mg/h设计除氧温度，t,℃5℃1℃图5-3水中溶解氧量与水温加热不足的关系曲线综合以上四个公式可得到以下结论：•定压下一般气体(O2、CO2、空气等)在水中的溶解量与水温成反比；•根据传热方程，必须严格控制将水温加热至该压力下的饱和温度，这是热除氧的必要条件；•根据传质方程，要有足够的不平衡压差p，这是热除氧的充分条件。•除氧初期靠不平衡压差p，除氧后期须靠加大汽水接触面（形成水膜，水膜的表面张力小）或水紊流的扩散作用，使气体从水中离析出来。二、热除氧器的构造（一）对热除氧器构造的要求根据热除氧的机理，对热除氧器构造的要求为：1.为满足传热要求，需有足够的汽水接触面积，水应在除氧器内均匀喷散成雾状水滴或细小水柱，将水加热至除氧器工作压力下的饱和温度，差几分之一度也不行，故定压除氧器要装压力自动调节器。2.为满足传质要求，初期水应喷成水滴，后期要形成水膜，而且汽水应逆向流动，以保证有最大可能的p。3.要有足够空间，使汽