汽輪機(jī)除氧器系統(tǒng)運(yùn)行技術(shù)分析

余升

（深圳媽灣電力有限公司 廣東省深圳市 518052）

1 除氧器系統(tǒng)的作用

1.1 主要設(shè)備除氧器的作用

除氧器系統(tǒng)的主要設(shè)備是除氧器，除氧器的作用之一就是它是汽輪機(jī)抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)中的一級(jí)加熱器。汽輪機(jī)的抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)就是由汽輪機(jī)的某些中間級(jí)后抽出一部分蒸汽對(duì)鍋爐的給水進(jìn)行加熱，可以提高循環(huán)熱效率。這可以從三個(gè)方面來理解：

（1）從蒸汽的熱量利用方面看，采用汽輪機(jī)抽汽在加熱器中對(duì)給水加熱，減少了凝汽器中的熱損失，提高了循環(huán)熱效率。

（2）從給水加熱過程方面看，利用汽輪機(jī)抽汽對(duì)給水加熱時(shí)，換熱溫差比鍋爐煙氣加熱時(shí)小得多，因而減少了給水加熱過程的不可逆性，提高了循環(huán)的效率。

（3）除氧器加熱了鍋爐的給水，提高了給水的初溫度，減少了鍋爐的燃料量，提高了機(jī)組的效率。作為一級(jí)抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)的加熱器，除氧器位于高、低壓加熱器的中間，是一級(jí)混合式加熱器。

1.2 除去鍋爐給水中的包括氧氣在內(nèi)的不凝結(jié)氣體

當(dāng)水與空氣或某種氣體混合物接觸時(shí)，就會(huì)有一部分氣體溶解到水中去，因此天然水中溶解有大量的空氣；因?yàn)槟鳌⒉糠值蛪杭訜崞鞯葯C(jī)器管道附件處于真空狀態(tài)下工作，空氣可以從不嚴(yán)密處漏入主凝結(jié)水中；另外補(bǔ)充水在化學(xué)處理過程中也會(huì)溶解一些氣體。所以，由凝結(jié)水和補(bǔ)水組成的鍋爐給水中溶有一定量的氣體。給水中含有氧氣和空氣，會(huì)給發(fā)電廠安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來嚴(yán)重后果：

（1）溶于水的氧氣會(huì)對(duì)鋼鐵構(gòu)成的熱力設(shè)備及汽水管道產(chǎn)生強(qiáng)烈的腐蝕作用，引起泄漏和爆管，縮短設(shè)備的使用壽命。

（2）氧腐蝕后沉積形成的氧化物的鹽垢及蒸汽凝結(jié)時(shí)析出的不凝結(jié)氣體使換熱面的熱阻增加，妨礙熱交換設(shè)備的傳熱，降低換熱效果。

（3）對(duì)于高參數(shù)的機(jī)組，由于高壓蒸汽溶鹽能力增強(qiáng)，在汽輪機(jī)葉片和通流部分易形成氧化物的沉垢，引起軸向推力增加和機(jī)組出力下降，降低汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。

所以，給水除氧的任務(wù)是：除去給水中溶解的氧和其他氣體，防止熱力設(shè)備及管道的腐蝕和傳熱惡化，保證熱力設(shè)備安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1.3 除氧器工作原理的應(yīng)用

熱力除氧是發(fā)電廠廣泛應(yīng)用的方法，其基本原理建立在亨利定律和道爾頓定律的基礎(chǔ)之上。亨利定律指出：在一定溫度條件下，當(dāng)溶于水中的氣體與自水中逸出的氣體處于動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，單位體積中溶解的氣體量與水面上該氣體的分壓力成正比；道爾頓定律指出：混合氣體的全壓力等于各組成氣體的分壓力之和。

在除氧器容積中，水面上氣體的全壓力應(yīng)等于水蒸氣的分壓力和溶于水中的各種氣體分壓力之和。給水在除氧器中定壓加熱，水的蒸發(fā)過程不斷加強(qiáng)，水面上蒸汽的分壓力逐漸加大，相應(yīng)溶于水中的其他氣體的分壓力不斷減小，當(dāng)把水加熱至除氧器壓力下的飽和溫度時(shí)，水開始沸騰，水蒸氣的分壓力接近水面上的全壓力，其他氣體的分壓力趨近于零，溶解在水中的氣體將從水中逸出，由除氧器排氧門排除，從而使空氣和其他氣體被除掉。

熱力除氧必須具備的條件是：

（1）除氧器中的水要加熱到工作壓力下的飽和溫度；

（2）要有足夠大的汽水接觸面積和不平衡壓差。

2 除氧器系統(tǒng)的組成設(shè)備

除氧器系統(tǒng)主要設(shè)備介紹：除氧系統(tǒng)主要由除氧頭與除氧水箱這兩個(gè)主要部分組成。

2.1 接在除氧頭上的主要部件

（1）加熱蒸汽管道及接口，加熱汽源分別來自汽輪機(jī)的第四段抽汽和機(jī)組的附汽聯(lián)箱，兩路氣源在機(jī)組負(fù)荷的不同階段進(jìn)行切換。

（2）凝結(jié)水管道及接口，工質(zhì)來自凝結(jié)水泵出口和鍋爐上水泵出口，當(dāng)機(jī)組在啟動(dòng)階段，凝結(jié)水水質(zhì)較差，需要全排放時(shí)，可用上水泵給除氧器上水。

（3）高壓加熱器疏水管道及接口，工質(zhì)來自高壓加熱器的正常疏水，汽機(jī)加熱器采用逐級(jí)自流，這樣既可回收工質(zhì)又可回收熱源。

（4）排氧門，左右兩側(cè)各有一個(gè)，排出除氧器中的空氣和其他腐蝕性氣體。

（5）連排二次汽管道及接口，工質(zhì)來自于鍋爐連續(xù)排污擴(kuò)容器的二次汽，如此連接同樣既可回收工質(zhì)又可回收熱源。

2.2 接在除氧水箱上的主要部件

（1）三臺(tái)給水泵入口管道及接口，將除過氧的水通過給水泵打到鍋爐的省煤器中。

（2）溢流管道及接口，當(dāng)除氧水箱水位高一值是連鎖開啟溢流門，將多余的水排到汽輪機(jī)的高加疏水?dāng)U容器中。

（3）除氧器水箱的事故放水管道及接口，也是當(dāng)除氧水箱水位高二值時(shí)連鎖開啟，將多余的水排到鍋爐的定排擴(kuò)容器中。

（4）除氧水箱的水位計(jì)接口，分別接有除氧水箱的就地水位計(jì)、水位模擬量信號(hào)管和水位保護(hù)的開關(guān)量的信號(hào)管。

3 與除氧器系統(tǒng)相連接的主要系統(tǒng)

3.1 給水系統(tǒng)

給水系統(tǒng)主要有三臺(tái)給水泵，其中兩臺(tái)是汽動(dòng)給水泵，一臺(tái)是電動(dòng)給水泵。給水泵的入口接自除氧水箱底部，將除過氧的水通過高壓加熱器加熱后打到鍋爐的省煤器中。

3.2 凝結(jié)水系統(tǒng)

凝結(jié)水系統(tǒng)的主要設(shè)備是凝結(jié)水泵，現(xiàn)在大型電廠一般有兩臺(tái)凝結(jié)水泵，A 泵為變頻凝結(jié)水泵，B 泵為工頻凝結(jié)水泵。凝結(jié)水泵將凝汽器熱水井中的凝結(jié)水通過軸封加熱器和低壓加熱器加熱后打到除氧器的除氧頭上[1-2]。

3.3 高加疏水系統(tǒng)

高壓加熱器的疏水采用的是疏水逐級(jí)自流的方式，#1 高加的疏水疏到#2 高加，#2 高加的疏水疏到#3 高加，#3 高加再將三臺(tái)高加總的疏水疏到除氧器的除氧頭上。

3.4 連排系統(tǒng)

鍋爐汽包中含鹽量大的爐水通過連續(xù)排污管道排到連排擴(kuò)容器中，經(jīng)過擴(kuò)容后將品質(zhì)較好的二次蒸汽排到除氧頭中，即回收了熱量也回收了工質(zhì)。

3.5 除氧系統(tǒng)加熱汽源

根據(jù)除氧器的工作原理可知，其一方面要將除氧器中的水加熱到其工作壓力下的飽和溫度；另一方面要加熱給水，使給水溫度與汽包壁溫相匹配，加熱汽源的作用即在此。加熱汽源有兩路，一路來自汽輪機(jī)的四段抽汽，另一路來自本機(jī)組的附汽聯(lián)箱。

4 除氧器系統(tǒng)運(yùn)行中的注意事項(xiàng)

4.1 除氧器檢修后要注意進(jìn)行多次清洗

剛檢修后的除氧器系統(tǒng)，難免會(huì)有很多焊渣、塵土、抹布等雜質(zhì)，檢修后的除氧器系統(tǒng)一定要經(jīng)過多次的清洗，將清洗后的臟水由除氧器水箱放水管排到鍋爐的定排擴(kuò)容器中。再重新上干凈的水，確保流進(jìn)給水泵的水沒有雜質(zhì)，否則給水泵的入口濾網(wǎng)可能會(huì)因?yàn)殡s質(zhì)太多而造成堵塞，使給水泵無法打水而威脅到鍋爐給水的穩(wěn)定，嚴(yán)重時(shí)可造成過爐的斷水事故

為節(jié)約用水，一般可將清洗過凝汽器的水用凝結(jié)水泵打到除氧器中再次利用。這也就是說除氧器的清洗工作與凝汽器的清洗工作可同時(shí)進(jìn)行。但在這種情況下，凝結(jié)水泵的入口濾網(wǎng)容易發(fā)生堵塞，應(yīng)引起注意。

4.2 除氧器系統(tǒng)初次上水時(shí)的注意事項(xiàng)

除氧水箱就地水位計(jì)已確認(rèn)投入，并聯(lián)系檢修熱工人員對(duì)水位模擬量信號(hào)和水位開關(guān)量信號(hào)進(jìn)行校正。這個(gè)細(xì)節(jié)應(yīng)該引起足夠的重視，如果除氧水箱的水位監(jiān)測(cè)手段失去，往往會(huì)造成汽輪機(jī)進(jìn)水的惡性事故。另外如果除氧器水箱的水位保護(hù)的開關(guān)量的信號(hào)不準(zhǔn)，還會(huì)造成水位保護(hù)的勿動(dòng)，可能會(huì)引起給水泵的跳閘，進(jìn)而造成鍋爐汽包水位的異常波動(dòng)，甚至可能會(huì)引起鍋爐汽包水位的FMT 保護(hù)動(dòng)作，從而引起一連串的事故。

4.3 機(jī)組啟動(dòng)初期的注意事項(xiàng)

在機(jī)組啟動(dòng)初期，由于凝結(jié)水水質(zhì)較差，凝結(jié)水需要全排放，除氧器上水用鍋爐上水泵來上水，由于上水泵容量小，管道的直徑也較小，此時(shí)機(jī)組負(fù)荷不能太高，如果負(fù)荷太高，則即使鍋爐上水泵的上水調(diào)門全開也無法維持除氧器的水位正常；此時(shí)還應(yīng)盡可能保證鍋爐燃燒的穩(wěn)定，鍋爐燃燒不穩(wěn)必然會(huì)使汽包水位波動(dòng)大，汽包水位波動(dòng)大必然會(huì)造成給水泵出力波動(dòng)大，由于此時(shí)除氧器上水是由鍋爐上水泵來完成，無法及時(shí)滿足給水泵出力波動(dòng)造成的水位空缺，可能會(huì)瞬間造成除氧器水位低保護(hù)動(dòng)作事故[3-4]。

4.4 熱態(tài)啟爐時(shí)要注意除氧器的水溫與汽包壁溫相匹配

作為給水、爐水和過熱蒸汽的分界點(diǎn)的汽包，因?yàn)橐惺芎艽蟮膲毫Γ谠斓妮^厚，如果在給汽包上水時(shí)，鍋爐給水溫度與汽包壁溫相差太大，就會(huì)在汽包壁上產(chǎn)生巨大的熱應(yīng)力，這將會(huì)對(duì)汽包的壽命造成嚴(yán)重威脅，按照運(yùn)行規(guī)程的要求給水溫度與汽包的壁溫相差不能大于50°，在熱態(tài)啟爐的剛開始，高加還未投入，此時(shí)的鍋爐的給水溫度就是除氧器內(nèi)部的溫度。如果該溫度與汽包的溫度相差超過規(guī)定值應(yīng)該及時(shí)投入除氧器附汽來的加熱汽源，并通過啟除氧器的循環(huán)泵，使除氧器水箱的水溫快速而均勻的上升，盡快與汽包壁溫相匹配。

4.5 投入加熱汽源時(shí)要注意對(duì)管道進(jìn)行充分的暖管疏水

除氧器的位置位于汽機(jī)廠房的22m 平臺(tái)，不論是來自于汽輪機(jī)的四段抽汽的加熱汽源還是來自于本機(jī)附汽聯(lián)箱來的加熱汽源，其管道長度都比較長，如果在投除氧器加熱汽源時(shí)不注意對(duì)加熱管道進(jìn)行充分疏水和暖管，勢(shì)必引起管道的振動(dòng)，有時(shí)劇烈的振動(dòng)還會(huì)造成有關(guān)墻壁倒塌、相關(guān)支架斷裂、管道與除氧頭焊接處的焊口撕裂等嚴(yán)重事故[5-6]。

4.6 及時(shí)調(diào)整排氧門的開度，確保給水水質(zhì)合格

啟機(jī)初期，尤其是大小修之后，本來凝結(jié)水的水質(zhì)比較差，再加上除氧器剛檢修過，內(nèi)部也比較臟，所以這時(shí)除氧器的水質(zhì)都比較差，這時(shí)應(yīng)與化學(xué)汽水監(jiān)督崗的值班員加強(qiáng)聯(lián)系，及時(shí)調(diào)整除氧器排氧門的開度，調(diào)整除氧器的水質(zhì)合格，另外當(dāng)除氧器水質(zhì)合格后還應(yīng)將排氧門及時(shí)關(guān)小以節(jié)約工質(zhì)[7-8]。

4.7 除氧器水位調(diào)整的注意事項(xiàng)

由于A 側(cè)的凝結(jié)水泵經(jīng)過了變頻改造，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷在180MW以上時(shí)應(yīng)將除氧器上水調(diào)門切手動(dòng)全開，將A 凝泵投變頻控制，自動(dòng)調(diào)整除氧器的水位，而當(dāng)負(fù)荷低于180MW 時(shí)應(yīng)將A 凝泵的變頻切手動(dòng)，將除氧器上水調(diào)門投自動(dòng)來調(diào)整除氧器的水位，這樣可以減少上水調(diào)門的節(jié)流損失，提高機(jī)組的效率。

由于B 凝結(jié)水泵仍為工頻運(yùn)行，所以當(dāng)B 凝結(jié)水泵運(yùn)行時(shí)，除氧器的上水調(diào)門只能投自動(dòng)控制。另外、在A、B 凝泵相互切換時(shí)應(yīng)注意：當(dāng)由A 泵切換為B 泵時(shí)，應(yīng)先將A 泵切手動(dòng)，將上水調(diào)門投自動(dòng)，并緩慢將A 泵的變頻加到80%以上才可啟B 泵，之后將A 泵的變頻手動(dòng)關(guān)小，停止A 泵；當(dāng)由B 泵切換為A 泵時(shí)則可按照相反的操作步驟來操作，這樣操作可減小對(duì)系統(tǒng)管道的沖擊。

5 結(jié)語

運(yùn)行中會(huì)遇到各種各樣的有關(guān)除氧器系統(tǒng)的各種事故，為減少和避免事故的發(fā)生，我們?cè)谌粘＿\(yùn)行中，需要注意的事項(xiàng)有：對(duì)除氧系統(tǒng)操作時(shí)嚴(yán)格按照操作票操作；平時(shí)加強(qiáng)對(duì)除氧器系統(tǒng)巡檢和監(jiān)盤工作的質(zhì)量，及早發(fā)現(xiàn)事故的征兆，將其消滅于萌芽狀態(tài)；對(duì)已有的關(guān)于除氧器系統(tǒng)的事故案例進(jìn)行分析總結(jié)，從而在更好地提高個(gè)人技術(shù)水平的同時(shí)，提高了自身處理事故的能力。