除氧器全面性熱力系統各部分的作用及投運或退出工況

王鵬宇

一、研究背景及目的意義

火電廠中鍋爐給水主要由主凝結水及補充水組成。由于水中經常含有大量溶解性氣體，如氧氣、二氧化碳等，它們不僅存在于化學補充水中，而且也存在于主凝結水中。因此，主凝結水在凝汽器中或通過在真空條件下工作的低壓加熱器和管道時，空氣會通過不嚴密處滲入到主凝結水中，使水中含有可溶解的活性氣體。溶解在水中的氣體溶解度隨溫度升高而下降，溫度越高這些氣體就越容易直接和金屬發生化學反應，腐蝕熱力設備及管道，降低其工作可靠性與使用壽命。同時不凝結氣體會附著在傳熱面，以及氧化物沉積形成的鹽垢，都會增大傳熱熱阻，使熱力設備熱經濟性下降。而氧化物沉積在汽輪機葉片，會導致汽輪機出力下降和軸向推力增加，使機組安全性下降。其中危害最大的是氧氣，氧對鋼鐵構成的熱力設備及管道會產生較強的氧腐蝕，而二氧化碳將加劇這種腐蝕。隨著鍋爐蒸汽參數的提高，對給水品質的要求也越來越高，尤其是對給水中溶解氧量的限制更嚴格。因此，對給水進行除氧是十分必要。

二、連續排污擴容器

連續排污膨脹器是與鍋爐的連續排污口連接的，是用來將鍋爐的連續排污減壓擴容，排污水在連續排污膨脹器內絕熱膨脹分離為二次蒸汽和廢熱水，并在膨脹器內經擴容、降壓、熱量交換，然后排放，二次蒸汽由專門的管道引出，廢熱水通過浮球液位閥或溢流調節閥自動排走，熱能可以得到回收再利用。連續排污量隨鍋爐給水負荷變化自動調節，保持相對穩定的排污率。

三、定期排污擴容器

定期排污擴容器是將爐水從鍋爐最底部為易積存水渣放出，以排放爐內水渣。排污水在擴容器內擴容，降溫降壓，產生二次蒸汽，熱量得以回收利用。

定期排污膨脹器的作用就在于將鍋爐排污水擴容蒸發出蒸汽并將蒸汽與污水分離開來。分離出來的蒸汽可回收到熱力系統中去，如將蒸汽引至除氧器等;未蒸發的排污水可送入排污冷卻器，以加熱軟化水等。

工作原理

來自鍋爐的定期排污水為鍋爐工作壓力下的飽和水，溫度高、焓值大，若突然降低其壓力，水的汽化點降低，使原來的飽和狀態被破壞，一部分水放出過熱熱量成為新壓力下的飽和水，一部分水吸收蒸發潛熱而成為蒸汽。這種蒸發稱為閃蒸蒸發。定期排污膨脹器就是利用閃蒸蒸發的原理來獲得二次蒸汽的，其有一定參數的鍋爐排污水從管道突然被輸入體積比管道大若干倍的膨脹器后，壓力降低，體積增大，從而閃蒸蒸發出蒸汽。

四、輔助蒸汽系統？

輔助蒸汽系統主要包括：輔助蒸汽聯箱、供汽汽源、用汽支管、減溫減壓裝置、疏水裝置及其連接管道和閥門等。輔助蒸汽聯箱是輔助蒸汽系統的核心部件。單元制機組均設置輔助蒸汽系統。輔助蒸汽系統的作用是保證機組安全可靠地啟動和停機，及在低負荷和異常工況下提供必要的、參數和數量都符合要求的汽源，同時向有關設備提供生產加熱用汽。

輔助蒸汽系統一般有三路汽源，分別考慮到機組啟動、低負荷、正常運行及廠區的用汽情況。這三路汽源是其他機組供汽或啟動鍋爐、再熱蒸汽泠段（即二段抽汽）和四段抽汽。設置三路啟動汽源的。目的是減少啟動供汽損失，減少啟動工況的經濟性。

1.??? 啟動蒸汽

當第一臺機組啟動運行時，需要由其他機組供汽或者增設啟動鍋爐;當第二臺機組投產后，兩臺機組可相互供給啟動用汽。供汽管道沿汽流方向安裝氣動薄膜調節閥和逆止閥。為便于檢修調節閥，在其前后均安裝一個電動截止閥，在檢修時切斷來汽。第一個電動截止閥前有疏水點，將暖管疏水排至無壓放水母管。

2.??? 再熱蒸汽冷段

在機組低負荷期間，隨著負荷增加，當再熱蒸汽冷段壓力符合要求時，輔助蒸汽由啟動鍋爐切換至再熱冷段供汽。供汽管道沿汽流方向安裝的閥門包括：流量測量裝置、電動截止閥、逆止閥、氣動薄膜調節閥和閘閥。逆止閥的作用是防止輔助蒸汽倒流入汽輪機。調節閥后設置兩個疏水點，排水至輔汽疏水擴容器和無壓放水母管。

3.??? 汽輪機四段抽汽

當機組負荷上升到70～85%MCR時，四段抽汽參數符合要求，可將輔助汽源切換至四段抽汽。機組正常運行時，輔助蒸汽系統也由四段抽汽供汽。采用四段抽汽為輔助蒸汽系統供汽的原因是：在正常運行工說下，其壓力變動范圍與輔助蒸汽聯箱的壓力變化范圍基本接近。在這段供汽支管上，依次設置流量測量裝置、電動截止閥和逆止閥，不設調節閥。因此，在一定范圍內，輔助蒸汽聯箱的壓力隨機組負荷和四段抽汽壓力變化而滑動，從而減少了節流損失，提高機組運行的熱經濟性。

五、再循環系統

再循環管的主要作用是防止水泵在剛啟動或極低負荷運行時，出現水溫升高而汽化的現象。給水泵的給水量是隨鍋爐負荷而變化的。在啟動時或在負荷很低時，給水泵很可能在給水量很小或給水量為零的情況下運行，水在泵體內長期受葉輪的摩擦發熱，而使水溫升高，水溫升高到一定程度后，會發生汽化，形成汽蝕。為防止上述現象的發生，在泵剛啟動時或在給水量小到一定程度時，或打開再循環管，將一部分水返回除氧器水箱，以保證有一定的水量（一般約為額定流量的30%）通過水泵，而不致使泵內水溫升高而汽化，是保證給水泵安全運行的措施之一。

六、除氧器熱力系統運行中要注意的問題

1.??? 低負荷汽源切換及備用汽源的設置

除氧器在低負荷運行時本級抽汽壓力降低，定壓運行除氧器為維持恒定壓力應切換到一級抽汽;滑壓運行除氧器為保證自動向大氣排氣，也需改變運行方式及切換汽源。一般在上一級較高抽汽管至本級抽汽管上裝設自動切換閥，當除氧器工作壓力降至某一最低值，本級抽汽滿足不了除氧器壓力，自動切換至上一級抽汽而停止本級抽汽。在鍋爐開始啟動而汽輪機未投運前，或鍋爐需要清洗、點火上水時，其用水都必須經過除氧，為此應該設置備用汽源以代替汽輪機抽汽向除氧器供汽。對母管制電廠可以利用母管上運行的其他機組抽汽作為備用汽源。而單元制機組，一般設置輔助蒸汽聯箱（稱廠用蒸汽聯箱），用輔助蒸汽聯箱的蒸汽作備用汽源。向輔助蒸汽聯箱供汽的汽源，運行機組一般取自高壓缸排汽（即冷再熱蒸汽），新建電廠來自啟動鍋爐，擴建的老廠可用老機組抽汽。

2.??? 除氧器再沸騰管和啟動時的循環加熱系統

機組啟動前和機組負荷小于15%時，除氧器工作壓力僅有0.12mpa，給水溫度偏低，難免加熱不足，為了縮短機組冷態啟動時間，力求充分加熱給水使其盡快加熱到相應壓力下的飽和水溫度，采取的措施是在除氧器給水箱內加裝再沸騰管和設置啟動循環加熱系統。現代所有型式除氧器均在給水箱內設置再沸騰管，再沸騰管有如下作用：鍋爐啟動上水時，利用再沸騰管將給水加熱至鍋爐所需水溫;其次是滑壓運行除氧器負荷驟升時，由于壓力升高快，給水溫度的升高滯后于壓力升高，此時投入再沸騰管在給水箱內對給水再次加熱以改善除氧效果，同時完成給水的深度除氧。再沸騰管的汽源一般為除氧器加熱蒸汽。

參考文獻：

[1]孫磊.1000MW機組除氧器水位控制優化[J].科技風，2019（30）：172.

[2]?? 張利軍，王林，李彥鵬，袁煒，胡琳.熱力系統除氧器介紹及優化改造[J].價值工程，2019，38（36）：179-181.

[3]?? 項海東.電廠汽機熱力系統運行優化研究[J].電子元器件與信息技術，2019，3（12）：111-112+126.