内置式除氧器技术及其应用

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摘 要：本文介绍了内置式除氧器的技术特点、优势、应用及发展。

关键词：内置式除氧器 喷嘴

除氧器是锅炉及供热系统关键设备之一，用于除去溶解氧及其它不凝结气体，其方法是用蒸汽直接与给水混合，从而加热给水至除氧器运行压力所对应的饱和温度，除去溶解氧及其它不凝结气体。若水中溶解氧气和不凝结气体，会使与水接触的金属被腐蚀，同时，在热交换器中若有气体聚集，将使传热的热阻增加，降低设备的传热效果。因此，水中溶解有任何气体都是不利的，尤其是氧气，它将直接威胁设备的安全运行，将对锅炉给水管道、省煤器和其它附属设备的腐蚀造成严重的损失，引起重大的经济损失。

一、内置式除氧器的特点

内置式除氧器技术在国外已有多年的运行经验，技术成熟可靠，而国内的推广应用时间并不长，国内公司1998年与荷兰Stork公司合作引进该技术，通过技术吸收及国内推广，内置式除氧器目前已成为国内电站除氧器的首选产品。在此之前，国内主要以旋膜式除氧器、填料式除氧器、淋水盘式除氧器等常规有头除氧器为主。

内置式除氧器的主要特点：

1.除氧效果好，可靠性高，除氧水含氧量≤5ug/l（国家电力部要求压力式除氧器给水含氧量≤7ug/l）；

2.适应负荷变化能力强，定、滑压运行，在额定负荷10～100%之间变化时能保证上述除氧效果；

3.启动时不存在常规有头式除氧器启动时通常存在的振动现象；

4.加热蒸汽从水下送入，使除氧器整体工作温度水平明显降低（≤220℃），金属热疲劳寿命大大提高；

5.采用特殊节流装置，在排除凝结气体时伴随排放的蒸汽量极少；

6.无需填料，喷嘴稳定、可靠，喷嘴使用寿命30年，正常使用情况下无需更换，设备维护费用极低；

7.因除氧器无除氧头，避免了应力集中，且设备高度下降约3～4米，自重明显降低，节约土建费用和设备安装费用；

8.运行噪音低，运行时距设备1米外噪音水平不超过63.5分贝。

二、内置式除氧器的主要技术亮点

内置式除氧器技术不同于旋膜式、填料式、淋水盘式等有头除氧器，其在结构上采用无除氧头的单容器结构设计，利用高效盘式恒速喷嘴进行凝结水的进水雾化，内部蒸汽加热深度除氧。

1.盘式恒速喷嘴

盘式恒速喷嘴是内置式除氧器中的关键部件，其主要元件是由不锈钢薄板制成的动态平衡碟，内由打孔环、流量分配器、集污截面、分配器等组成，凝结水通过主凝结水管进入喷嘴，通过流量分配器和夹紧环的孔，凝结水进入碟间，喷嘴中高于除氧器蒸汽空间的压力迫使碟张开，使凝结水形成水膜喷入蒸汽室。碟周边的齿保证水膜是间断式的，以形成很小的水滴。喷嘴设计流量范围广，单喷嘴能力能达到3th～1320t/h，目前国内最大的火力发电机组仅需2台喷嘴即可。

采用恒速喷嘴的内置式除氧器，其优越性表现为：

1.1水压自动调节，内部无转动部件，故障率低，免维护，而传统除氧器喷嘴内部靠弹簧调节，一个喷嘴失效（如弹簧卡死）除氧器将不能正常工作；

1.2喷嘴内部有多层碟片，水喷出后形成多层水膜，充分保证水、汽之间的热交换而达到高效除氧，除氧率达70～80%，而传统除氧器喷嘴的喷水只有一层，水汽间热交换率低，除氧率仅30～50%；

1.3喷嘴可靠性得到几十年实践证明，全不锈钢制作，寿命至少30年。

2.内部蒸汽装置

内部蒸汽装置由辅助蒸汽加热系统和主蒸汽加热系统组成。

辅助蒸汽加热系统由蒸汽主管、支管及多孔管组成，多孔管沿纵向布置，布置在低低水位以下，启动时，辅助汽源通过辅助蒸汽加热系统喷入水中，直接对给水加热，能在很短时间内使给水温度达到启动要求。主管及多孔管蒸汽流速宜控制在16～55 m/s，有效控制运行过程中的振动和噪音。

主蒸汽加热系统是对凝结水进行深度除氧的关键装置，由蒸汽主管、支管及鼓泡管组成，能保证加热系统的振动、噪音、蒸汽喷射速度与凝结水的混合效果达到最佳。蒸汽流速的设计至关重要，在最低进汽工况及最高进汽工况下控制蒸汽在主管中的流速宜在16～80m/s为宜，正常工况蒸汽在主管中流速25～30m/s为宜，支管流速25～30m/s为宜，鼓泡管为1.0～1.5倍主管流速为宜。

三、内置式除氧器的优势

内置式除氧器较常规有头除氧器具有明显的优势：

1.结构优势

1.1内置式除氧器采用卧式单容器结构，喷嘴置于除氧器内部，解决了常规除氧器双容器结构带来的除氧头处应力集中问题，抗震性好；

1.2采用大容量不锈钢蝶形弹性喷嘴，靠水压自动调节，充分保证水、汽之间的热交换，性能稳定可靠；

1.3内部所有零件采用焊接结构，无螺栓连接，减少运行过程中的故障点。

2.运行、性能及安全性优势

2.1内置式除氧器过热蒸汽从水面送入，使蒸汽稳定迅速减温，保持水箱内的温度场分布均匀，且不会直接接触筒身，使工作温度大大降低；

2.2在汽机旁路工况下，保持一个蒸汽连通空间，无压力差，仍能保持安全高效的除氧；

2.3除氧器能在10～100%负荷之间正常运行，解决了有头除氧器低负荷工况难运行的问题；

2.4运行排汽损失小，其排汽损失是其它型式除氧器的1/4甚至更低；

2.5用专门的辅助蒸汽加热装置提高启动速度；

2.6采用水下喷射蒸汽加热，对流速设计进行控制，噪音和振动很小，解决了其它除氧器水箱内温度场分布不均以及内件过多，在启动或旁路运行时造成振动的问题；

3.经济性优势

3.1整机造价方面已大幅下降，与普通有头除氧器相当，性价比高；

3.2运行费用方面，由于排汽损失小，与其它型式除氧器相比，每年节省至少几十万元运行费用；

3.3由于采用大容量喷嘴，大大减少系统管路连接，喷嘴无转动部件，免维护，备品备件大大减少；

3.4土建及设备安装方面，由于高度大大降低，节省了空间，降低了土建成本，免去了以往有头除氧器与除氧水箱的焊接，节约了安装成本。

四、内置式除氧器的应用及发展

目前国内新建电站项目除氧器基本都采用内置式除氧器技术，从目前实际运行效果来看，实际除氧效果很好。随着国内市场和国际新兴市场的不断发展，对电力的需求不断增加，可以预见，内置式除氧器在未来还将迎来更多机遇。

在化工、造纸等领域，虽然有头除氧器还占据着主要市场，但内置式除氧器已快速成长，可以预见未来毕竟成为该市场的主要力量。

同时也应看到，国内自主的恒速喷嘴在性能上还很难与国际先进水平竞争，如何使国产喷嘴的性能达到或赶超国际先进水平，任重道远。

参考文献

《电站压力式除氧器安全技术规定》1992年10月第一版.