利用蒸汽余熱對水進行除氧的新型真空除氧器

鄭殿鋒

（哈爾濱汽輪機廠 輔機工程有限公司，哈爾濱150090）

1 引 言

目前某些電廠以及一些企業的自備電廠的汽輪發電機組都具有抽汽功能，以滿足工業用汽和采暖抽汽等需要，這些抽汽有些是可回到汽輪機蒸汽系統中，但絕大多數的用汽都是不能回到蒸汽系統的，為了使汽輪機蒸汽系統能持續穩定運行，就需要向系統中補充相應的水，而這些水基本上都是除鹽水，含氧量很高，如果將這些水直接補入系統中，將對系統的設備產生腐蝕，降低機組性能和使用壽命，所以各個電廠都要對補水進行除氧，然后再將水補入系統中［1］。本文正是基于以上原因，根據我國在運行電廠的基本情況和運行要求，同時結合各電廠各種除氧設備的優點設計出一種新型高效的除氧器。

2 技術特點

（1）利用余熱，降本增效。新型高效除氧器主要是利用機組做完功的蒸汽余熱對補水加熱，使補水加熱到飽和溫度以上，使氧氣從蒸汽中析出并抽走，達到除氧目的。不但使給水達到了系統運行要求，有效保護了系統設備，而且提高了系統余熱利用效率，降低了系統的熱排放，大大降低了企業的運營成本，達到降本增效的目的。

（2）安裝空間小而靈活。新型高效除氧器比較節省空間，如果是軸向排汽的機組，可將除氧器直接安置在凝汽器上面，如果是垂直下排的機組，可將除氧器掛在凝汽器側面，都非常節省空間。

3 工作原理

本除氧器是利用蒸汽加熱補水的熱力除氧方式，將水加熱到飽和溫度，使水中的溶氧從水中析出，通過抽氣系統將析出的氧氣抽出，從而降低水中含氧量，滿足水質要求。水中含氧量與水溫度的關系曲線如圖1 所示［2］。從圖中不難看出，當水溫越低時，水中溶解的氧就越多，電站系統給水時一般都是常溫，所以含氧量比較高，而隨著水溫的升高，含氧量逐漸降低，當水溫達到100℃時，水中含氧量為0。所以為了高效地除去水中的氧，就要盡可能地提高水的溫度。本除氧器即是將水流分流，合理控制進水流場，使水充分的與蒸汽接觸，達到瞬時加熱水的目的，快速提升水的溫度，從而去除水中的氧氣。

圖1 水中含氧量與水溫關系圖

除氧器具體內部結構圖如圖2，在封閉的容器中，補水由容器上部的接管4 進入，通過若干個噴嘴2 噴出，形成小于0.1mm 的霧滴，蒸汽從容器下方接管6 引入，通過除氧器中部設置的填料層5，與補水接觸加熱。其中除氧過程分為兩步，第一步：在除氧器的上部空間，由于水經過噴嘴霧化，水滴顆粒變得細小，與蒸汽相遇時更容易被加熱到飽和溫度，從而析出水中的氧氣，此時80%～90%的溶解氧逸出；第二步：初步除氧的補水繼續下落，落到填料層上，在填料層形成水膜，減小了水的表面張力，第二次加熱蒸汽自填料層下部向上流動，對填料層的水膜再次加熱，除去殘留在水中的氣體。離析出來的氣體和少量蒸汽由除氧器上部的抽空氣口3 抽出。

圖2 除氧器內部結構圖

由于補水經過加熱后迅速達到飽和溫度，就相當于水在1 個標準大氣壓下被加熱到100℃的飽和溫度，此時水中含氧量理論值為0。當然，氧氣的析出除了將水加熱到過飽和以外，還要維持一定的時間，經填料加熱除氧后的水，其溶解氧一般可小于0.015mg/L。即使進水水溫較低(在室溫時)的情況下仍能維持除氧后水中的溶解氧含量符合水汽標準。因此比較適用于補水量較大的鍋爐的給水除氧［3］。

該除氧器除具有良好的除氧效果外，最主要的技術優勢是此除氧器的蒸汽可引自汽輪機低壓缸排汽，這樣不但回收了低壓缸排汽的尾汽，減小了凝汽器面積，降低了用于回收尾汽的成本，同時引用了這部分蒸汽對補水進行了除氧，使機組效率大大提高。

電廠、化工廠等很多企業都有蒸汽系統，為了設備系統正常運行，提高設備的使用效率和使用壽命，對生產設備系統內循環水含氧量的要求都比較高，為防止過高含氧量的循環水腐蝕設備，所以這些企業都設置了專門的除氧器，以降低循環水的含氧量，而這些除氧器大多是采用蒸汽加熱循環水的熱力除氧方式，且要求蒸汽品質都比較高，比如一些電廠的除氧器所用的蒸汽就是來自初做功或未做功的高參數蒸汽，損失了電廠很多部分經濟效益［4］。但是，這些企業又有豐富的做過功的蒸汽，這些蒸汽還具有很高的能量，但又不符合生產設備自身對所需蒸汽參數的要求，只能將這部分蒸汽減溫減壓后進行回收，或者是直接排掉，企業為處理這些“廢蒸汽”還要花費大量資金，造成了相當大的資源浪費。本除氧器恰能解決這一問題，既能回收這部分蒸汽資源，又能為系統水進行除氧，大大地提高了企業的經濟效益。

4 結 論

隨著電力、工業的快速發展，需要除氧器設備的企業越來越多，除氧器的效果、功能、先進性的要求越來越高，一臺除氧效果更佳、更節能的除氧器尤為重要。此除氧器在一些企業領域解決了這一技術問題，隨著對除氧設備發展的進一步研究和改進，它將成為今后電力、工業企業不可或缺的一部分。

［1］ 史月濤，丁興武，蓋永光.汽輪機設備與運行［M］.北京：中國電力出版社，2008.

［2］ 吳小戈，王俊才.運行解吸除氧技術降低鍋爐用水的含氧量［J］.鍋爐壓力容器安全技術，2004（4）：

［3］ 王育祥.鍋爐運行分析與節能工作［C］//清潔高效燃煤發電技術協作網2008 年會，2008.

［4］ 李勤道，劉志真.熱力發電廠熱經濟性計算分析［M］.北京：中國電力出版社，2008.