除氧器

天然气净化厂除氧器天然气净化厂教学任务1掌握热力除氧器的原理2掌握除氧器的结构3了解除氧器的工作过程及运行知识天然气净化厂教学重点与难点重点难点掌握热力除氧器原理，除氧器结构除氧器工作原理天然气净化厂给水除氧的任务和方法123教学内容除氧器的类型和结构热力除氧原理4除氧器运行、启停、并解列给水除氧的任务和方法气体来源：1、补充水带入空气；2、凝汽器、部分低压加热器及其管道附件处于真空状态下工作，空气从不严密处漏入主凝结水中。一、气体的来源及为何要除氧给水中含有氧气和空气的危害：O2会对钢铁构成的热力设备及汽水管道产生强烈的腐蚀作用；CO2的存在会加速氧腐蚀，这种氧腐蚀通常发生在给水管道和省煤器内；N2妨碍热交换设备的传热，降低传热效果。∴气体会引起腐蚀和影响传热工质里有腐蚀气体和惰性气体：O2、CO2、N2给水除氧的任务和方法给水除氧的方法：化学除氧和物理除氧两种。化学除氧是利用易和氧发生化学反应的药剂，如亚硫酸钠Na2SO3（用于中参数电厂）或联胺N2H4，使之和水中溶解的氧产生化学变化，达到除氧的目的。化学除氧能彻底除去水中的氧，但不能除去其它气体，所生成的氧化物还会增加给水中可溶性盐类的含量，且药剂价格昂贵，中小型电厂不采用；在要求彻底除氧的亚监界和超临界参数电厂，在热力除氧后一般再用联胺补充除氧。给水除氧的任务和方法物理除氧是发电厂广泛应用的热力除氧法，它的价格便宜，既能除氧又能除去给水中的其它气体，使给水中不存在任何残留物质，故发电厂均采用热力除氧法，在亚临界和超临界参数电厂中，热力除氧法亦是主要的除氧方法，化学除氧只作为辅助除氧和提高给水pH值的手段。给水除氧的方法：给水除氧的任务和方法亨利定律（气体溶解定律）道尔顿定律（气体分压定律）传热方程传质方程热力除氧的原理亨利定律反映了气体在水溶液中溶解的规律，道尔顿定律确定了混合气体的全压力与各组成气体的分压力之间的关系。它们提供了加热方法除去水中溶解气体的理论基础。热力除氧原理亨利定律指出：在一定温度条件下，当溶于水中的气体与自水中逸出的气体处于动态平衡时，单位体积中溶解的气体量与水面上该气体的分压力成正比。亨利定律的数学表达式为：L/mgppKbobd式中：pb--在平衡状态下水面上该气体的分压力,MPa；p0--除氧器内水面上气体的全压力，MPa；Kd--该气体的重量溶解度系数,它的大小随气体的种类和温度而定。热力除氧的原理显然：如PbPf，则ΔP=Pb-Pf0，气体自水中离析，b￬；反之，当PbPf时，ΔP0，气体继续溶于水中，b￪；在除氧器中，某气体在水中的溶解与离析处于动平衡状态时，与水中气体溶解量相对应的该气体在水面上的分压力称为平衡压力Pf，即：fdopbKp2222220,0,0,,,OCONpppOCON想法使就可使等驱赶出工质，这就是热力除氧原理。热力除氧的原理道尔顿定律指出：混合气体的全压力等于各组成气体的分压力之和。对除氧器：水面上气体的全压力po应等于水蒸气的分压力pH2O和溶于水中的各种气体分压力Σpj之和，即：MPa2OHjoppp热力除氧过程：对水定压加热，pH2O￪，当把给水加热至除氧器压力下的饱和温度时，pH2O→po，其它气体的分压力趋近于零，于是溶解在水中的气体将从水中逸出被除掉，达到除氧的目的。热力除氧的原理要求要达到良好热力除氧效果的基本条件是：满足传热和传质mg/hkJ/hpAKGtAKQmhd传质方程：传热方程：1、给水应加热到除氧器工作压力下的饱和温度，建立除气的加温和传热条件。在热力除氧中即使出现少量的加热不足，都会引起除氧效果恶化，使水中含氧量增大，达不到给水除氧要求的指标。在大气压力下水加热不足1℃时水中含氧量会高达0.2mg／L；热力除氧的原理要求热力除氧的原理初期除氧阶段：此时水中气体较多，不平衡压差较大。气体可以小气泡的形式克服水的粘滞力和表面张力离析出来，此阶段可以除去水中80％～90％的气体，相应给水中含氧量可以减少到0.05～0.1mg／L。深度除氧阶段：给水中还残留少量气体，此时不平衡压差相应很小，溶于水中的气体无能力克服水的粘滞力和表面张力逸出，只有靠气体单个分子的扩散作用慢慢离析出来，此时可以加大汽、水接触面，将水形成水膜或水滴，造成水的紊流来加强扩散作用以达到深度除氧。因此对给水除氧有严格要求的亚临界及以上参数具有直流锅炉的电厂，在热力除氧后还要辅以化学除氧。除氧的两个阶段：热力除氧的原理除氧器的种类和压力选择根据水在除氧器内的播散方式除氧器可分为：喷雾填料式（喷雾膜式）、淋水盘式（细流式）、喷雾淋水盘式等。根据除氧器压力的大小，可分为真空式、大气式和高压除氧器三种。除氧器压力应根据发电厂的参数、类型和不同水质对含氧量的要求，根据技术经济比较选择。除氧器的总容量应根据最大给水消耗量选择，每台机组宜配1台除氧器。中低参数电厂采用大气式除氧器；高压及中间再热凝汽式机组宜采用一级高压除氧器。除氧器的类型和构造50MW以上机组的凝汽器，冷却排汽至饱和状态，本身又有专门的抽气设备，因而凝汽器具备了热力除氧的条件，在凝汽器底部两侧加装适当的除氧装置（如淋水盘、溅水板、抽气口等），利用汽轮机排汽加热凝结水即可以除氧，称真空式除氧器。此时电厂补充水也从凝汽器的上部进入，正常运行时可将凝结水和补充水含氧量降至0.02～0.03mg／L，可以保护低压加热器及其管道免受强氧的腐蚀。但经过除氧后的凝结水还要经过真空以下的设备和管道，可能漏入空气，不能作为唯一的除氧器使用。真空式除氧器除氧器的类型和构造大气式除氧器的工作压力选择略高于大气压（0.118MPa），以使离析出来的气体靠此压差自动排出除氧器，相应的饱和水温度为104.25℃。由于工作压力低，设备造价也低，土建投资费用不大，适用于中、低参数发电厂，还适用于热电厂生产返回水和补充水的除氧设备。大气式除氧器除氧器的类型和构造高压除氧器的工作压力一般为0.343～0.784MPa。我国定压运行高压除氧器选为0.588MPa，相应的饱和水温度为158℃，滑压运行高压除氧器最高工作压力为0.733～0.784MPa。高压除氧器的优点：（1）除氧器压力提高，汽轮机抽汽口的位置也随压力提高向前推移，可以减少回热系统中价格昂贵的高压加热器的台数，相应增加低压加热器的台数，使系统造价降低，安全性也提高。高压除氧器除氧器的类型和构造（2）电厂事故或高压加热器停用时，高压除氧器可减少进入锅炉给水温度的变化幅度，改善锅炉的运行条件。现代高参数电厂给水温度一般为230～260℃，高压除氧器出口水温为158～172℃，高压加热器停用时不象采用大气式除氧器出口水温仅104℃，给水温度变化幅度较小。（3）除氧器压力提高，其相应的饱和水温也提高，使气体在给水中溶解度降低，增强气体自水中离析过程，有利于提高除氧效果。（4）压力提高，给水在除氧器内的焓升也提高，可避免除氧器的自生沸腾。高压除氧器除氧器的类型和构造设备较复杂，同时投资增加。锅炉给水泵要在160℃左右的高温下工作，为防止给水泵不汽化而产生汽蚀，给水泵入口处需建立较高的静水头，因而增加泵的造价和土建投资。高压除氧器的缺点：除氧器的类型和构造除氧器的构造除氧器的类型和构造喷雾填料式除氧器除氧器的类型和构造喷雾填料式除氧器的主要优点是：传热面积大，在负荷变动时如低压加热器故障停用或进水温度降低，除氧效果无明显变化，负荷适应性强，能够深度除氧，除氧后水的含氧量可小于7μg/L。这种除氧器的除氧性能与给水雾化好坏关系很大，这种除氧器为我国和西方各国电厂广泛采用。喷雾填料式除氧器除氧器的类型和构造淋水盘式除氧器除氧器的类型和构造淋水盘式除氧器是一种老式结构的除氧器，外形尺寸大，制造工作量大，检修困难，在正常工况下除氧效果良好。但对进水温度和负荷要求苛刻，适应能力差，当进水温度低于70℃及超负荷运行时，淋水盘形成溢流，除氧效果恶化。另外淋水盘的小孔易被水垢和铁锈堵塞影响除氧器的出力，其除氧指标达不到高参数电厂的要求，故在老中压电厂中应用，同时在水箱内设置再沸腾管或在低层加装蒸汽鼓泡装置，使上述缺点得一定程度克服。淋水盘式除氧器除氧器的类型和构造喷雾淋水盘式除氧器有立式和卧式两种。其工作是在喷雾层初步除氧，可除去水中大部分气体，再在喷雾层下面串联淋水盘（代替填料层）深度除氧，除去水中残余气体。卧式除氧头与给水箱组合图除氧器的类型和构造除氧水由进水管5进入进水室4，在进水室下沿纵向布置的恒速喷嘴将水雾化，二次加热蒸汽从左边管进入与雾化水接触混合初期除氧，蒸汽凝结水和给水同时落到中部配水槽7中，配水槽将水变为均匀的细流落到数十组淋水箱中，二次加热蒸汽从淋水盘箱下部进入与给水逆向流动深度除氧，除氧后的给水从下水管落至给水箱。二次蒸汽一次蒸汽除氧器的类型和构造卧式喷雾淋水盘式除氧器除氧器的类型和构造除氧器的类型和构造除氧器的类型和构造旋膜式除氧器是喷雾填料式除氧器的替代产品，是一种最新型热力式除氧器，旋膜除氧器原理是补水经起膜管呈螺旋状按一定的角度喷出与加热蒸汽进行热交换除氧，给水加热到对应除氧器工作压力下的饱和温度，除去溶解于给水的氧及其它气体，防止和降低锅炉给水管、省煤器和其它附属设备的腐蚀。除氧设备主要由除氧塔头、除氧水箱以及接管和外接件组成,其主要部件除氧器(除氧塔头)是由外壳、新型旋膜器(起膜管)、淋水篦子、蓄热填料液汽网等部件组成，下面着重介绍除氧塔头的结构原理。1.外壳:是由筒身和冲压椭圆形封头焊制成.，中、低压除氧器配有一对法兰联接上下部,供装配和检修时使用,高压除氧器留配有供检修的人孔。2.旋膜器组:由水室、汽室、旋膜管、凝结水接管、补充水接管和一次进汽接管组成.凝结水、化学补水、经旋膜器呈螺旋状按一定的角度喷出,形成水膜裙,并与一次加热蒸汽接管引进的加热蒸汽进行热交换,形成了一次除氧,给水经过淋水篦子与上升的二次加热蒸汽接触被加热到接近除氧器工作压力下的饱和温度即低于饱和温度2-3℃,并进行粗除氧.一般经此旋膜段可除去给水中含氧量的90-95%左右。3.淋水篦子:是由数层交错排列的角形钢制作组成,经旋膜段粗除氧的给水在这里进行二次分配,呈均匀淋雨状落到装在其下的液汽网上。除氧器的类型和构造4.蓄热填料液汽网:是由相互间隔的扁钢带及一个圆筒体,内装一定高度特制的不锈钢丝网组成,给水在这里与二次蒸汽充分接触,加热到饱和温度并进行深度除氧目的,低压大气式除氧器低于10ug/L、高压除氧器低于5ug/L(部颁标准分别为15ug/L、7ug/L)。5.水箱：除过氧的给水汇集到除氧器下部容器即水箱内,除氧水箱内装有最新科学设计的强力换热再沸腾装置,该装置具有强力换热,迅速提升水温,更深度除氧,减小水箱振动,降低口音等优点,提高了设备的使用寿命,保证了设备运行的安全可靠性。除氧器的类型和构造除氧器的类型和构造旋膜式除氧器工作原理（射流、吸卷、紊流、传热、传质、水膜裙、淋雨状、饱和）凝结水及补充水首先进入除氧头内旋膜器组水室，在一定的水位差压下从膜管的小孔斜旋喷向内孔，形成射流；由于内孔充满了上升的加热蒸汽，水在射流运动中便将大量的加热蒸汽吸卷进来（试验证明射流运动具有卷吸作用）；在极短时间很小的行程上产生剧烈的混合加热作用，水温大幅度提高，而旋转的水沿着膜管内孔壁继续下旋，形成一层翻滚的水膜裙，，此时紊流状态的水传热传质效果最理想，水温达到饱和温度；氧气即被分离出来，因氧气在内孔内无法随意扩散，只能上升的蒸汽从排汽管排向大气（老式除氧器虽加热了水，分离出了氧但氧气比重大于加热蒸汽，部分氧又被下流的水带入水箱，也是造成除氧效果差的一种原因）。经起膜段粗除氧的给水及由疏水管引进的疏水在这里混合进行二次分配，呈均匀淋雨状落到装到其下的液汽网上，再进行深度除氧后才流入水箱。水箱内的水含氧量为高压0-7цɡ/L,低压小于15цɡ/L达到部颁运行标准。因旋膜式除氧器在工作中使水始终处于紊流状态，并有足够大的换热表面积，所以传热传质效果越好，排汽量小（即用与加热的蒸汽量少,能源损失小带来的经济效益也可观）除氧效果