旋膜除氧器結構特點和系統(tǒng)維護

陳曉玲

（山西天脊煤化工集團有限公司，山西 潞城 041606）

引 言

天脊集團熱動廠熱電車間于1996年11月投產(chǎn)運行，主要配置鍋爐及汽輪發(fā)電機組2部分，任務是保證全公司高壓蒸汽的使用，剩余高壓蒸汽供25MW汽輪機發(fā)電。除氧設備主要是一臺旋膜除氧器。除氧器是電廠鍋爐和工業(yè)鍋爐必備的設備，其主要功能是降低鍋爐給水中的含氧量，使之達到標準要求，以保證鍋爐、汽輪機組及整個系統(tǒng)的金屬部件在高溫下不發(fā)生過度的氧化腐蝕。熱力除氧器是目前最常用的鍋爐除氧設備。旋膜除氧器是熱力除氧器的一種，其效率遠高于其他類型的除氧器。

1 結構特點

本裝置旋膜除氧器由除氧塔和給水箱2部分組成，采用兩鞍座支承，其中一為固定、一為滑動?；瑒影白幕瑒用嬷g用2層聚四氟乙烯板作滑動塊，正常運行時由固定點向滑動端的膨脹量約為28mm，滑動鞍座橫向位移約20mm。除氧塔下部和給水箱上部各設有安裝就位用的4條支腿，除氧塔和水箱之間有下水接口和4根通汽管接口，采用焊接連接。

1.1 除氧塔

鍋爐給水的除氧及加熱主要在除氧塔內(nèi)完成。在除氧塔內(nèi)設有二級除氧裝置（一級除氧組件和二級除氧組件）及其他部件。

一級除氧組件由筒體、隔板、旋膜管、雙流連通管、水入口混管組焊為一體，并分為水室和水膜裙室；二級除氧組件由篦組和填料組組成。

其他部件包括：除氧塔上部設有汽水分離器，下部設有4根加熱蒸汽導管和1根落水管（出水管）。

除氧塔結構示意圖見圖1。

圖1 除氧塔結構示意圖

1.2 水箱

除氧器水箱的作用是貯水，作為緩沖之用，鍋爐上水時進行預加熱，輔助除氧。水箱主要部件有蒸汽導管、再沸騰管、防旋板及其他部件（給水泵再循環(huán)管、水封接口、液位計接口等）。

水箱結構示意圖見圖2。

1.3 主要技術參數(shù)（見表1）

2 工作原理

圖2 水箱結構示意圖

表1 除氧器主要技術參數(shù)

除氧塔按水流方向，由上而下分為排氣區(qū)段、起膜器組、空間區(qū)段和填料層區(qū)段，主凝結水、補給水、各處水質(zhì)合格的疏水進入除氧器起膜組的水室間隔，經(jīng)旋膜管上的小孔噴射成射流，沿旋膜管內(nèi)壁形成水膜，旋流而下，離心作用下在管出口形成旋轉(zhuǎn)的水膜裙。加熱蒸汽由填料層組下部上升，經(jīng)氣液網(wǎng)和篦條由水膜裙及管內(nèi)壁的中空部分通過，與入口水逐級相遇，進行熱質(zhì)交換。將入口水加熱到與除氧器運行壓力相對應的飽和蒸汽溫度，溶解于水中的氧氣及其他不凝結氣體自水中逸出，經(jīng)封頭上部汽水分離器排氣管排入大氣。入口水在起膜器內(nèi)完成一次除氧，在填料層完成二次除氧。除氧水由除氧器自流而下，經(jīng)水箱上的汽水連通管下落，匯集于除氧器水箱中。

此種結構的傳熱系數(shù)較高，是旋膜除氧器的主要特點之一。加熱蒸汽也可通入水室預先加熱入口水，一般情況下該閥門不必開啟，僅當出口水溶氧量達不到要求時，可適當開啟此閥。當除氧設備停運時，起膜器間隔中存水，可由旋膜管下端的小孔排出。填料層組的氣液網(wǎng)和蓖條框架均為分離件組成擋圈，可由空間區(qū)段上的人孔裝入或卸出。高壓加熱器疏水進入除氧器的空間區(qū)段。

3 工藝流程

除氧器工藝流程示意圖見第58頁圖3。

除氧器在補水管道上設有混調(diào)器，將加熱蒸汽通入補水中。從1 500＃來的脫鹽水經(jīng)液位調(diào)節(jié)器LIC－16401進入混調(diào)器，由低壓蒸汽加熱到80℃后進入除氧塔的旋膜室，再進入旋膜管形成水膜，由低壓蒸汽直接加熱形成飽和水，除去脫鹽水中90%的游離氧。脫鹽水出旋膜管后再通過篦子形成水膜，然后進入液汽網(wǎng)，達到進一步除去8%游離氧的目的，最后進入水箱。

機組啟動時由低壓蒸汽母管供汽，汽輪機運行正常后由四段抽汽供除氧器。當PISA－16405指示壓力低到0.62MPa時，自動將除氧蒸汽切換自汽輪機三段抽汽。給水箱中的水經(jīng)給水泵打入高壓加熱器中，與汽輪機三段、二段抽汽間接換熱后送至鍋爐。

4 異?，F(xiàn)象及解決措施

4.1 除氧器的振動

4.1.1 原因分析

除氧器在運行中不正常的振動會危及到設備及系統(tǒng)的安全。振動原因有如下幾點：

1）負荷過大，塔內(nèi)盤溢流阻塞汽流通道，產(chǎn)生水沖擊；

2）排氣帶水，塔內(nèi)氣流速度太快；

3）噴霧層內(nèi)壓力波動引起水流速度波動，造成進水管擺動；

4）除氧器內(nèi)部故障，如噴嘴脫落、淋水盤偏斜，使水流成為柱狀落下，引起水沖擊；

5）除氧器外部管道振動而引起除氧器振動；

6）除氧器滿水，氣水流互相沖擊引起振動。

4.1.2 解決措施

1）判明為內(nèi)部故障后應停運處理；

2）負荷過大時應降低除氧器負荷。調(diào)勻除氧器進水，使其波動不要過大。必要時，降低機組的負荷，以免除氧器過負荷；

3）滿水或排氣帶水時，應調(diào)低除氧器水位，關小排氣門進行調(diào)整。

4.2 除氧器滿水

4.2.1 原因分析

除氧器滿水會引起除氧器振動的發(fā)生。嚴重時，通過抽汽管返回到汽輪機中，造成汽輪機的水沖

圖3 除氧器工藝流程示意圖

擊損壞。滿水的原因有如下：

1）水位自動調(diào)整裝置異常，調(diào)整門失控大開，造成除氧器滿水；

2）運行中給水泵突然掉閘，水位調(diào)整跟不上；

3）水位表異常，給運行人員以假象，造成誤判斷。

4.2.2 解決措施

汽輪機組裝有除氧器水位高自動保護裝置，當水位異常升高時，自動打開除氧器溢流水門UV－16033，并發(fā)出報警信號，以便運行人員及時發(fā)現(xiàn)，并根據(jù)具體情況采取相應的措施。如自動改手動、校對水位表、起動備用給水泵等。

4.3 除氧器超壓

4.3.1 原因分析

除氧器超壓會造成除氧器的嚴重損壞。對除氧器的超壓保護裝置應進行定期檢查、試驗工作，以確保其動作的靈活可靠性。造成除氧器超壓的原因有如下：

1）汽輪機組過負荷，造成回熱抽氣壓力升高；

2）除氧器的進水調(diào)整不當，突然減小，甚至中斷；

3）進入除氧器的熱源過多，如氣封漏氣及主氣門門桿溢氣不正常地增大、高壓加熱器疏水量過大或高壓加熱器故障使一部分加熱器用的抽氣進入除氧器等。

4.3.2 解決措施

除氧器超壓保護設置雙重保護。當除氧器內(nèi)壓力升高達到安全閥的開啟壓力時，安全閥將打開，排掉過量蒸汽，使除氧器壓力回到正常值；如果壓力繼續(xù)升高，超壓自動保護裝置將動作，打開超壓保護閥排汽，關閉進汽電動閥，同時發(fā)出聲光報警信號，提醒操作人員注意，并采取相應調(diào)整措施。運行中，調(diào)整除氧器上水均衡是保證除氧器不超壓的有效措施。

5 除氧器維護

除氧器維護工作不僅應在運行過程中密切關注，而且在其他條件下也應做好系統(tǒng)維護。

5.1 投運前具備條件

1）除氧器和給水箱、平臺和鋼結構、連接管道和支吊架以及管道上各元件均按技術要求安裝完畢，人孔門已經(jīng)嚴密關閉。

2）除氧器水壓試驗合格，所有加裝的臨時堵板均已拆除。

3）除氧器已經(jīng)進行良好保溫。

4）除氧器內(nèi)部以及所有蒸汽、給水管道清洗和吹掃合格，設備內(nèi)外及其附近現(xiàn)場干凈、無雜物，道路暢通無阻。

5）全部儀表裝置安裝齊全，并經(jīng)調(diào)校合格。

6）安全閥在試驗臺進行整定后已裝還原位，整定壓力為0.63MPa；電動閥已調(diào)校合格。

7）混調(diào)器加熱蒸汽調(diào)節(jié)閥（TIC－16401）和除氧器加熱蒸汽的調(diào)節(jié)閥（PRC－16401）以及水位自動調(diào)節(jié)裝置（脫鹽水管道上設置有液位調(diào)節(jié)閥LIC－16401及除氧器設置有高水位溢流電動閥UV－16033）均已整定完畢，動作靈活、準確可靠。保證補充水出口溫度達到80℃以上，以及除氧器工作壓力不超過0.49MPa。

8）水處理設備可以隨時、足夠供應合格的脫鹽水。

9）加藥設備確認可靠，并有足夠的藥劑量。

5.2 充水

1）開啟除氧塔上排氣門。

2）關閉放水門及加熱蒸汽一、二次門；其他所有連接管道上的閥門也均處于關閉位置。

3）投入各壓力、溫度和水位測量裝置儀表。

4）開LIC－16401，用脫鹽水向給水箱補水。補水過程中，對照就地玻璃水位計校準遙測水位計，標定水位信號。

5）水位信號標定結束后，取水樣進行分析。如，ρ（Fe）＞30μg／L（30ppb），進行再次沖洗，直到水中ρ（Fe）＜30μg／L為止。然后，保持正常水位。

5.3 通汽和向鍋爐上水

1）打開除氧器蒸汽管道上的所有疏水門。

2）微開低壓母管至除氧器閥 （UV－16027）、除氧器進汽電動閥（UV－16029），由低壓管網(wǎng)送汽暖管20min，然后全開兩閥門，并適當關小疏水門。

3）緩慢開啟再沸騰管的加熱蒸汽閥門，對水箱內(nèi)的水進行加熱，并控制水的溫升速度在3℃／min～5℃／min。注意檢查去汽機軸封供汽及門桿漏氣至除氧器的閥門關閉嚴密，防止除氧器內(nèi)蒸汽漏入未啟動的汽機內(nèi)。

4）據(jù)鍋爐需要啟動給水泵，開啟再循環(huán)閥門進行給水再循環(huán)。

5）向除氧器出口處加氨水。

6）當水箱內(nèi)水溫升高到鍋爐上水溫度后，開始向鍋爐上水，同時向水箱補水，保持正常水位。

7）打開PRC－16401，緩慢開啟除氧器加熱蒸汽閥門，逐步提高除氧器內(nèi)的壓力和除氧水的溫度，控制除氧水的溫升速度為3℃／min～5℃／min，保證除氧器殼體均勻受熱膨脹。

8）緩慢開啟二次汽閥。

9）緩慢開啟混調(diào)器加熱蒸汽調(diào)節(jié)閥TIC－16401，控制混調(diào)器出口脫鹽水溫度在80℃以上。

10）除氧器達到正常運行工況時，測量除氧器中的含氧量，使之符合《水氣質(zhì)量標準》規(guī)定。

5.4 安全門熱態(tài)整定

1）低壓管網(wǎng)蒸汽來汽壓力能達到額定調(diào)整抽汽壓力0.7MPa時，可進行除氧器安全門熱態(tài)整定。

2）將除氧器加熱蒸汽調(diào)節(jié)閥門PRC－16401控制開關置于“手動”位置。

3）將除氧器加熱蒸汽調(diào)節(jié)閥前后隔離閥打開，用調(diào)節(jié)閥逐步提高除氧器壓力和溫度，進行安全門整定試驗。

4）除氧塔和給水箱上的安全門整定逐個進行，并記錄有關數(shù)據(jù)。安全門開啟壓力整定值均為0.63MPa。

5）整定試驗結束后，恢復系統(tǒng)及有關閥門到試驗前狀態(tài)。

6）試驗中，應控制除氧器升壓速度＜0.01MPa／min，升溫速度＜2℃／min，并應使除氧器安全閥的溫度接近于其正常運行時的溫度值。

7）控制除氧器壓力不能高于其設計壓力0.68MPa。試驗中，如發(fā)現(xiàn)異常情況應立即停止試驗。

5.5 汽輪機組啟動后的操作

1）逐漸關小再沸騰管的加熱汽門，直到全關。

2）逐漸關小給水再循環(huán)閥，直到全關。

3）投入除氧器和混調(diào)器加熱蒸汽調(diào)節(jié)閥（PRC－16401、TIC－16401）及水箱水位自動調(diào)節(jié)裝置。

4）適當關小除氧塔排大氣閥，以排氣口輕微冒氣為宜。

5）適當關小二次氣閥，以保持除氧水達到飽和溫度為宜。

6）由凝結水和補水向除氧器供水。

7）開啟門桿漏氣閥。

8）除氧蒸汽切換至四段抽汽。

9）檢查記錄除氧器各部分的壓力和溫度是否正常。

10）觀察記錄除氧器膨脹情況是否正常。

11）定時取樣化驗給水中的含氧量。

12）除氧器允許壓力在0.02MPa～0.49MPa滑壓運行。

5.6 除氧器停運

1）先關 LIC－16401，切斷補充水；后關 UV－16029、TIC－16401、PRC－16401加熱蒸汽閥，切斷加熱汽源；然后立即切斷凝結水。嚴禁相反的操作，避免除氧器驟然降溫，產(chǎn)生很大熱應力。

2）汽機正常停運時，除氧器可隨汽機負荷的逐漸降低滑壓運行，并和汽機一起停運。

3）除氧器短期停運時，水箱可不放水，但應采取氨法或聯(lián)氨法防腐。如停運在10d以上，則應排盡水箱內(nèi)的水，按規(guī)程規(guī)定進行防腐。

6 結論

除氧器是鍋爐回熱系統(tǒng)中的重要設備之一，其運行狀況好壞，直接關系到整個系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟運行，甚至會威脅到汽輪機組的安全運行。應了解除氧器結構及除氧原理，做到及時判斷分析運行異常原因，采取正確的解決措施，同時在各種條件下確保系統(tǒng)的正常維護。