内置式除氧器在300MW直接空冷机组的应用程安瑜

内置式除氧器在300MW直接空冷机组的应用程安瑜

程安瑜

(陕西清水川能源股份有限公司陕西榆林719400)

摘要：近些年，随着我国经济水平的不断提升，火力发电厂的发电技术得到了前所未有的发展。内置式除氧器在300MW直接空冷机组当中的应用是我国火电厂技术的一项重要创新，它在促进火电厂工作效率以及经济效益上发挥出重要的作用。本文从热电厂直接空冷机组当中的系统布置、除氧器的工作原理以及相关优势进行全面的分析和研究，希望为相关单位提供一个有价值的参考。

关键词：内置式；除氧器；300MW；直接空冷机组

引言：除氧系统的主要部件为除氧器，它的相关参数以及工作原理在不断的发展当中有了很大的进步和改进，从而使得火力发电厂的工作效率以及质量得到了前所未有的发展。这种除氧器在布置运转层上具有明显的优势，它不仅具有很好的除氧效果，而且使用寿命相当长，同时具有节约能源的优势。这些优势使得内置式除氧器在300MW直接空冷机组当中得到了良好的应用，在提升发电厂经济效益上发挥出巨大的优势。因此从相关原理的角度入手，对于其中的重要器件以及工作原理进行全面的研究应该是一项具有普遍现实意义的工作。

一、除氧系统介绍

本火力发电厂的除氧系统为进口设备，相关参数分别为：设计压力为1.1千帕，工作温度保证在260℃到350℃之间，有效容积为140m3，重量为68200kg，总长为18543mm。这些参数需要保证在既定的范围之内，从而使得除氧器的正常工作不会受到干扰。

这种内置式除氧器的工作原理如下：将相关的除氧装置内置于水箱当中，然后在新型热力除氧器、喷嘴、吹扫管以及相关泡沫器械的辅助下，使得水箱的侧面系统具备完善的除氧元件，实现相关器件的一体化，为后续除氧系统的正常工作奠定坚实的基础。在进行日常工作的时候，内置式除氧系统的物理学原理包括亨利定律以及道尔顿定律。同时，设计人员也在这项工作当中融入了有关传热、传质以及化学除氧方法，使得除氧器在实现良好配置的基础上，为整个系统的正常运作奠定坚实的基础。

基于上述的理论，内置式喷雾除氧器工作过程可分为两个阶段:第一阶段为除氧初期。此阶段水中气体多，不平衡压差Δp较大，气体可以以小气泡形式借助Δp克服水的表面张力离析出来。本除氧器初期除氧是通过专利设计圆盘式喷嘴的喷雾而得以实现的，因为该喷雾装置能确保在任何工况下都能将凝结水加热到饱和温度并拥有一个较大的传质面积。喷嘴中的超压和蒸汽空间的压力一起迫使圆盘相互分开，几乎全部的凝结水便象雾片一样喷入到蒸汽空间，使蒸汽和水能均匀地混合和换热。由于氧气在饱和状态下的溶解度几乎为0，因此氧气能从凝结水滴中向周围蒸汽进行扩散。当蒸汽冷凝为饱和水时，氧气聚集在喷嘴附近，从而可以通过排出少量的蒸汽来带走聚集在顶部的氧气。该阶段能除去水中气体的80%～90%。第二阶段为深度除氧阶段。水箱中的最后除氧是通过向水箱中喷入蒸汽得以实现的。当然，即使采取种种措施来强化除氧后期的传质，热除氧方法实际上并不能做到彻底除氧，在热除氧后还必须辅以化学除氧。

二、除氧器布置

常规的湿冷300MW机组一般采用的是外置的喷雾填料式除氧器，除氧过程是在外置的除氧头上完成，水箱只是起到了一个混合加热以及收集其它加热器疏水作用。外置除氧器从外观看，比内置式多一个除氧头，高度要比内置式高3～4m，设备庞大。同时考虑除氧器要有足够的高程来产生足够的压头以防止给水泵气蚀，需要在标高23m左右建专门的给水除氧间来放置除氧器，高度的增加导致低加和除氧器以及除氧器和给水泵之间连接管道增加，建设成本增加的同时也导致热效率降低以及维护费用增加。因此本项目在设计时考虑除氧器和加热器布置时充分体现了节能及节约的理念。通过对几个布置方案的对比并不断优化，除氧器和加热器打破常规布置格局，将除氧器布置在汽机房内运转层靠B列锅炉中心线处，除氧水箱中心标高为15.6m[1]。其中心线距离B列轴线2.7m。高压加热器布置在12.6m和6.3m的B列侧，低压加热器布置在12.6m的A列侧。除氧器布置在汽机房内，使汽机房跨度增大为32m，但不会因为布置除氧器而提高汽机房屋架下弦高度。除氧器由22m降到12.6m，根据除氧器-给水泵暂态计算，在最不利条件下，给水泵入口的富余压头仍有4m，保证给水泵入口不汽化。同时，为了保证给水泵运行更安全，在系统设计时，考虑了在汽轮机甩负荷除氧器失去加热蒸汽的情况下，辅助蒸汽站至除氧器的蒸汽管道上电动阀门自动快速打开，供给除氧器加热蒸汽，以避免除氧器失去加热蒸汽使除氧水箱压力降低而产生汽化。除氧水箱设有溢流水管，管上装设电动调节阀，在水箱水位升至高-高水位时，可打开电动调节阀放水至排汽装置。

除氧器滑压运行不仅提高了设计工况下的经济性，还显著提高了机组低负荷运行时的热经济性，这对机组承担中间负荷或调峰负荷时尤为有利。从设计上看，采用滑压运行除氧器，可使汽轮机抽汽点的分配即各回热加热器给水焓升分配更接近最佳值，从而提高了机组的热经济性。滑压运行除氧器的焓升较大，有利于防止除氧器的自生沸腾。另外，采用滑压运行除氧器，还可简化热力系统，方便运行操作。

三、系统优点及经济性分析

（一）除氧器布置在运转层，降低了主厂房结构荷载重心

根据可比的机组土建费用相比，节省165万左右[2]。将除氧器及高低压加热器布置在汽机房运转层，取消除氧间，大大缩短了与除氧器和高压加热器及给水泵相连的全部管道的长度，减小了管道材料量与常规布置相比减少管道用量。低压加热器布置在12.6m的A列侧，大大缩短了与其相连的管道长度。就管道这一部分节省费用超过200万元。本工程除氧器布置在汽机房运转层，采用无头式更有利于汽机房运转层行车的运行及空间的美观。

（二）除氧效果好、运行平稳可靠

其出水含氧量<5μg/L；适应负荷变化的能力较强，负荷的允许变化范围为10%～110%之间，在此范围均能保证上述除氧效果，非常适用于空冷机组凝结水含氧量高而除氧要求高的特点。

（三）使用寿命长

由于取消了除氧头，因而避免了除氧水箱支撑除氧头处产生的应力所产生的裂纹，增加了除氧器的使用寿命。由这部分产生的经济效益也是非常可观的。

（四）安装检修维护简单、方便

（五）节能

无头式除氧器由于采用蒸汽与水直接接触，不会出现蒸汽跑漏现象，在排除非凝结气体时伴随排放的蒸汽量少，热效率高。与普通的喷雾填料式除氧器相比，一年节水费用50万元左右。

四、结束语

除氧系统是蒸汽电厂回热系统的一个重要组成部分，除氧系统性能的优劣在很大程度上决定电厂回热系统的经济性能，特别是对于直接空冷机组，对除氧系统的要求比湿冷机组更高。热电厂2×300MW直接空冷机组除氧系统是一个很好的选择，在运行中很好地发挥了系统的优势，促进了整个机组经济性的提高。随着公众节能环保意识的增强以及国家标准的提高，这种除氧系统模式也会在一定时期成为我国发电厂除氧系统的发展方向。

参考文献：

[1]李春朋.内置式除氧器在300MW直接空冷机组的应用[J].华中电力.2014(01).

[2]杨立军,杜小泽,杨勇平,刘登瀛.火电站直接空冷凝汽器性能考核评价方法[J].中国电机工程学报.2016(02).

[3]沈发荣.大型电站新型内置式除氧器的性能试验研究[J].云南电力技术.2015(04).