熱電廠旋膜式除氧器的技術(shù)改造分析

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針對(duì)汕頭熱電一廠原4除氧器出水含氧量長期嚴(yán)重遙遙標(biāo)是引起鍋爐水冷壁多次遙遙管事故主要因素遙遙的問題，通過熱平衡計(jì)算發(fā)現(xiàn)原旋膜式除氧器設(shè)計(jì)不合理,闡述新型旋膜式除氧器主要結(jié)構(gòu)及其傳熱傳質(zhì)過程,介紹將噴霧填料式除氧器技改為新型水膜式除氧器時(shí)除氧頭進(jìn)汽管通徑估算方法、現(xiàn)場改造過程及改造遙遙。

熱力除氧器/旋膜式除氧器是火力發(fā)電廠給水系統(tǒng)中的重要設(shè)備遙遙，擔(dān)負(fù)著除去鍋爐給水中的氧氣，以防止熱力系統(tǒng)金屬腐蝕，對(duì)機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行有很大的影響。

依據(jù)亨利定律，熱力除氧的工作原理是用壓力穩(wěn)定的蒸汽通入除氧器內(nèi)，把水加熱到除氧器壓力下的飽和溫度,在加熱過程中，水面上蒸汽分壓力逐漸增加,氣體分壓力逐漸降低，使溶解在水中的氣體不斷逸出，待水加熱到飽和溫度時(shí)，氣體分壓力接近于低,水中的氣體也就被除去。

汕頭熱電一廠4,鍋爐為WGZ130/5.301次高壓鍋爐,1997年6月投產(chǎn);原4除氧器類型系大氣噴霧填料式,擔(dān)負(fù)4*鍋爐給水除氧。2002年10月至2005年6月期間,4'鍋爐連續(xù)多次發(fā)生水冷壁遙遙管事故，經(jīng)過多方面檢査分析,發(fā)現(xiàn)原4'除氧器出水含氧量長期嚴(yán)重遙遙標(biāo)是引起遙遙管事故主要因素遙遙，該除氧器設(shè)計(jì)不合理，設(shè)備換熱不均勻,能耗高，無法適應(yīng)機(jī)組供熱、低負(fù)荷運(yùn)行工況。針對(duì)上述問題，經(jīng)廣泛論證，決定對(duì)原除氧器進(jìn)行技改，更換為遙遙節(jié)能的新型水膜式除氧器。

1旋膜式除氧器技術(shù)分析

1.1原旋膜式除氧器存在的問題原除氧器主要技術(shù)參數(shù)及運(yùn)行工況，并査水和蒸汽物理化學(xué)數(shù)據(jù)⑶，見表1表1原4'除氧器主要技術(shù)參數(shù)及運(yùn)行工況主要技術(shù)參數(shù) 運(yùn)行工況主凝結(jié)水110t/h,50~74Y(74Y培值％=309.78kj/kg)補(bǔ)水2030t/h,15乞(焙值Ht=62.97kj/kg)原加熱蒸汽壓力0.212MPa,溫度112129.5管規(guī)格DN200,流速p=57.7m/s,(129.5弋焙值叫=2726.2kj/kg,比容71=0.9274m'/kg)散熱系數(shù)0.95采用熱平衡方法，理論上除氧器小耗汽量G］的計(jì)算,e土H,X110+%X20進(jìn)水平均焙值%=一271.81(kj/kg)c(110+20)x(%"平均)—，d.(瓦崗=9.809(t/h)用管道體積熱流量方法，計(jì)算大實(shí)際加熱蒸汽量C叩G=tt（D/2Vu=3.14x（0.2/2）2x57.7x3600岫勿=0.9274=7033（kg/h）=7.033t/h由上面計(jì)算可知,原除氧器實(shí)際加熱蒸汽量不能滿足耗熱的需要，當(dāng)運(yùn)行工況發(fā)生較大變化，特別是機(jī)組處于供熱、低負(fù)荷工況，鍋爐汽水損失大、補(bǔ)水量大，如果旋膜式除氧器運(yùn)行參數(shù)調(diào)整操作不及時(shí)，就容易使空氣從排汽管向除氧器倒灌;另外，該旋膜式除氧器還存在噴水裝置易發(fā)生故障、除氧空間小，而引起熱質(zhì)傳遞效率低、遙遙能適應(yīng)遙遙差等問題,以上問題導(dǎo)致旋膜式除氧器出水含氧量嚴(yán)重遙遙標(biāo)。

1.2新型水膜式除氧器的主要結(jié)構(gòu)及傳熱傳質(zhì)過程新型水膜式除氧頭的結(jié)構(gòu)由外殼、防排汽帶水裝置、新型起膜器、淋水菌子、規(guī)整填料液汽網(wǎng)等組成，見圖1。由除氧頭和水箱組成除氧器。
圖1新型水膜式除氧器結(jié)構(gòu)型式.1防排汽帶水裝置2外殼3新型起膜器4進(jìn)水管（凝結(jié)水、化學(xué)補(bǔ)水）5—次除氧進(jìn)汽管6人孔7.高加疏水管8水菌子9規(guī)整填料液汽網(wǎng)10汽體分配盤11二次除氧進(jìn)汽管防排汽帶水裝置消除了排汽帶水現(xiàn)象,使排汽熱損失下降至1%以下。新型起膜器由水室、汽室、起膜管、凝結(jié)水接管、補(bǔ)充水接管和遙遙進(jìn)汽接管組成。它是除氧器的一遙遙除氧，可除去給水中含氧量的90%95%,實(shí)際上包含兩個(gè)過程，即起膜管內(nèi)的旋流段和起膜管外的水膜裙段。在旋流段，凝結(jié)水、化學(xué)補(bǔ)水從水室混合后被引至起膜管外壁，在壓差作用下,水以較高的流速自小孔切向噴射入起膜管內(nèi)，經(jīng)水膜導(dǎo)向裝置沿起膜管內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)向下，形成紊流狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)水膜，水表面不斷翻滾，水的表層分子不斷地被內(nèi)層分子置換，形成不規(guī)則表面;同時(shí)由于高速旋轉(zhuǎn)水流具有卷吸作用，大量的蒸汽被卷吸到近壁面，在近壁面處與蒸汽迅速混合換熱凝結(jié),熱質(zhì)傳遞阻力大大降低,從而有利于強(qiáng)化傳熱傳質(zhì)遙遙;析出大量不凝結(jié)的氣體，從起膜管內(nèi)形成的中空低壓汽氣通道，被迅速排到排汽口。在水膜裙段，旋轉(zhuǎn)水膜在離心力和重力作用下,從起膜管岀口以一定的速度和角度離開起膜管，形成中空的旋轉(zhuǎn)裙?fàn)钏?，常稱水膜裙，非常有利于傳熱傳質(zhì)的進(jìn)行。先它內(nèi)外兩側(cè)與加熱蒸汽（遙遙加熱蒸汽接管引進(jìn)的加熱蒸汽和水箱經(jīng)液汽網(wǎng)、水菌子上升的二次加熱蒸汽）接觸,大大增加水汽接觸面積;其次由于水膜裙自上而下運(yùn)動(dòng)，加熱蒸汽自下而上運(yùn)動(dòng)，兩種相對(duì)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)化了水膜裙的波動(dòng)，使水膜裙迅速進(jìn)入紊流狀態(tài)而呈螺旋狀噴出，隨著水膜裙越往下張開，液膜越薄,凝結(jié)液膜的熱阻將越小，所以能夠在瞬間被向上運(yùn)動(dòng)的蒸汽加熱到接近旋膜式除氧器工作壓力下的飽和溫度（101~102T）；同時(shí)水膜中殘留的少量不凝結(jié)氣體將克服表面張力析出?？鄢滦推鹉て魉嫉目臻g，從防排汽帶水裝置以下至淋水篦子之上的空間是除氧器的自由空間,亦稱水膜裙室，相當(dāng)于除氧器的霧化區(qū),它是旋轉(zhuǎn)膜作用的終程。實(shí)測結(jié)果表明，水膜裙形態(tài)及自由空間的容積對(duì)除氧遙遙有直接影響，原除氧器霧化區(qū)不足也是除氧遙遙差的主要因素遙遙。淋水墓子是由數(shù)層交錯(cuò)排列的角形鋼制件組成，經(jīng)起膜段粗除氧的給水及由疏水管道引進(jìn)的疏水在這里混合進(jìn)行二次分配，呈均勻淋雨?duì)盥涞窖b破下的液汽網(wǎng)上。規(guī)整填料液汽網(wǎng)是由許多形狀尺寸相同的單元組成的SW型網(wǎng)孔波紋填料所組成的圓筒體，給水在這里與二次蒸汽充分接觸，進(jìn)行泡沸式熱交換至飽和溫度，這是除氧器的二遙遙除氧，經(jīng)深度除氧后的給水含氧量低于10后匯集到水箱。新型水膜式除氧器將射流、旋膜和懸掛式泡沸三種傳熱、傳質(zhì)方式縮為一體，在一個(gè)單元的部件內(nèi)完成,提高了除氧效率。

1.3新型水膜式除氧頭進(jìn)汽管通徑D的估算根據(jù)4#汽機(jī)（FC304.9/0.98次高壓非調(diào)整式汽輪機(jī)）的特遙遙，采用兩種蒸汽作為除氧頭的加熱汽源,以下分別計(jì)算其進(jìn)汽管通徑的大小。一種汽源為汽輪機(jī)H段抽汽壓力0.165MPa,溫度114.4筆，流速〃取57.7m/s。査表⑶并利用內(nèi)插法計(jì)算該蒸汽焙值億=2698.6kj/kg,比容y2=l.095nZ/kg；除氧頭散熱系數(shù)[取0.95。利用熱平衡計(jì)算，除氧器耗汽量釆用管道體積熱流量方法,將加熱蒸汽三等分,計(jì)算單個(gè)進(jìn)汽管通徑/4X(?2Xy2X1000y3xttxvx3600進(jìn)汽管通徑型為DN150；n段抽汽分成兩路,作為除氧器一、二次除氧的汽源。二種汽源為汽輪機(jī)DI段抽汽壓力0.32MPa,溫度164.8們流速“取57.7m/s。査表⑶并利用內(nèi)插法計(jì)算該蒸汽焙值此=2790.9kj/kg,比容Y=0.6408m'/kg；除氧頭散熱系數(shù)小取0.95o遙遙計(jì)算出，除氧器耗汽量將加熱蒸汽三等分,m段抽汽作為二次除氧的一路汽源，其加熱蒸汽管道通徑為4xC3xy3x10003x77xDx3600進(jìn)汽管通徑選型為DN125。
2旋膜式除氧器現(xiàn)場改造過程及改造遙遙

為提高旋膜式除氧器霧化空間,遙遙熱質(zhì)傳遞充分進(jìn)行，選用除氧頭外徑(貝600)比原除氧器增大76mm,筒體增高575mm；除氧頭主體材質(zhì)為Q235B、厚度38mm,液汽網(wǎng)填料為40x100型，材質(zhì)為lCrl8Ni9Ti；改變原除氧器進(jìn)汽管徑(DN200)，新除氧頭的遙遙除氧和二次除氧增加到三個(gè)進(jìn)汽口，遙遙除氧器運(yùn)行工況的調(diào)整范圍，提高除氧遙遙。改造過程從水箱上部整體切割去原除氧頭后，在新筒體中心位置上方加裝液汽網(wǎng)和水蔥子，固定環(huán)形壓板,并焊裝起膜器，后將封頭、除氧頭、水箱焊接在一起;按改造方案連接管口其它部件。DI段抽汽為原除氧器一、二次除氧汽源，現(xiàn)將該管路改為單遙遙供新除氧器二次除氧汽源。根據(jù)上面的估算并結(jié)合現(xiàn)場施工情況，改造的汽管均采用?159x4.5無縫鋼管。拆除II段抽汽支路管與皿段抽汽管之間的減壓閥，將II段抽汽支路改為直接供新除氧器一、二次除氧的汽源。2005年6月完成技改工作，除氧器改造后熱力1?二次除氧進(jìn)汽閥2?遙遙除氧進(jìn)汽閥3二次除氧進(jìn)汽閥4總閥后疏水閥5自調(diào)閥旁路閥6進(jìn)汽總閥7壓力式電動(dòng)自調(diào)閥8自調(diào)閥后手動(dòng)閥9自調(diào)閥后疏水閥在驗(yàn)收改造遙遙時(shí)進(jìn)行試運(yùn)行，按除氧器遙遙參數(shù)(型號(hào)YMC140,額定出力140t/h；工作壓力0.02MPa；工作溫度104乞)進(jìn)行試驗(yàn)，設(shè)備穩(wěn)定無振動(dòng),經(jīng)化驗(yàn)4’除氧器出水含氧量小于12展/L,符合遙遙家標(biāo)準(zhǔn)15ng/L以內(nèi)的要求。3結(jié)束語經(jīng)過兩年多的運(yùn)行實(shí)踐表明，改造后4#旋膜式除氧器能夠適應(yīng)汽輪機(jī)供熱、低負(fù)荷的工況,并遙遙出水含氧量達(dá)標(biāo)，消除因給水含氧量遙遙標(biāo)而引起4#鍋爐水冷壁管遙遙管的因素。同時(shí)噴霧填料式除氧器改造為新型水膜式除氧器,工期短，費(fèi)用低,運(yùn)行穩(wěn)定無振動(dòng)，技術(shù)可行,為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的旋膜式除氧器技術(shù)改造提供了借鑒。