除氧器維修改造
一、概述
針對(duì)各熱電廠除氧器，出水的含氧量無(wú)法達(dá)到國(guó)家規(guī)定的水汽標(biāo)準(zhǔn)，增加了給水管道、鍋爐省煤器等設(shè)備的腐蝕率，給安全生產(chǎn)帶來(lái)隱患的問(wèn)題。江蘇天錘電力輔機(jī)有限公司專業(yè)對(duì)除氧器進(jìn)行維修改造，使除氧器達(dá)到安全、高效、節(jié)能的目的。江蘇天錘電力輔機(jī)有限公司可以在利用原除氧器水箱的基礎(chǔ)上對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，使出口水的含氧量降至國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值以下。
二、改造方案
方案一：原除氧器水箱保留不動(dòng)，根據(jù)現(xiàn)有運(yùn)行參數(shù)設(shè)計(jì)、制作除氧頭，將原除氧頭更換為新型旋膜除氧頭；次方案可以增加除氧器額定出力。
方案二：更換除氧頭內(nèi)部三大件；
針對(duì)原除氧器結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，使其在結(jié)構(gòu)和工作原理上能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行需要，達(dá)到國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，大氣式除氧器滿足出口水含氧量不大于15μg/l的標(biāo)準(zhǔn)，高壓除氧器滿足出口水含氧量不大于7μg/l的標(biāo)準(zhǔn)。
三、旋膜式除氧器簡(jiǎn)介
我公司設(shè)計(jì)制造的旋膜式除氧器設(shè)有三級(jí)除氧裝置，一級(jí)是起膜器組——主要的除氧部件；第二級(jí)是水篦[bì]層——用作深度除氧，第三級(jí)是填料層——用作超深度除氧
※ 旋膜式除氧器的（主要元件是起膜器組，因此著重分析）工作原理
凝結(jié)水及補(bǔ)充水進(jìn)入起膜器組的水室后，具有一定的壓力，此壓力高于除氧器內(nèi)的壓力，因此兩者之間有壓差。水在一定的壓差下從起膜器上的小孔噴向內(nèi)壁，在小孔的出口處產(chǎn)生射流運(yùn)動(dòng)，射流強(qiáng)化了傳熱傳質(zhì)過(guò)程，它可以在極短時(shí)間內(nèi)，很小的行程上，吸收大量的加熱蒸汽，同時(shí)從水流中向空間放出大量的氧氣。
射流的物理意義是，當(dāng)具有一定壓力 的液體，從小孔中噴出形成射流束。射流兩側(cè)的靜止氣體被高速流動(dòng)的射流帶動(dòng)，一部份氣體隨射流束流動(dòng)帶走，使射流束兩側(cè)造成局部低壓區(qū)。因此遠(yuǎn)處的氣體不斷地流向低壓區(qū)，補(bǔ)充被射流帶走的氣體，這樣氣體不斷地被射流束帶走，又不斷地從遠(yuǎn)處補(bǔ)充形成運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程，此現(xiàn)象稱為射流的卷吸作用。
在大氣中作起膜器試驗(yàn)時(shí)可以清楚地看到射流呈乳白色，可見(jiàn)射流卷吸進(jìn)很多空氣。（試驗(yàn)是在大氣中做的）由此證實(shí)射流的卷吸作用是確實(shí)存在的。
在起膜器組正常工作時(shí)，水室的水經(jīng)過(guò)起膜器上的小孔射入起膜器內(nèi)壁。形成射流，由于它的內(nèi)孔充滿了加熱蒸汽，水在射流運(yùn)動(dòng)中便將大量的加熱蒸汽卷吸進(jìn)去，產(chǎn)生劇烈的混合加熱作用，因此射流束可以吸收大量的熱量，使水溫大幅度地提高，另一方面由于水從起膜器小孔噴向其內(nèi)孔過(guò)程也是一個(gè)降壓過(guò)程，使水的壓力下降，這兩個(gè)因素---水溫升高，水壓下降均能使水中的溶解氧大量釋放出來(lái)擴(kuò)散到起膜器內(nèi)孔的加熱蒸汽中去，產(chǎn)生傳質(zhì)過(guò)程。
射流結(jié)束后，水沿著起膜器內(nèi)孔壁旋轉(zhuǎn)而下，形成一層水膜。液體在旋轉(zhuǎn)流動(dòng)時(shí)的臨界雷諾數(shù)Re較液體在直管內(nèi)流動(dòng)的臨界雷諾數(shù)Re下降很多，也即液體在旋轉(zhuǎn)流動(dòng)時(shí)易產(chǎn)生紊流。
從起膜器的試驗(yàn)可觀察到，工作時(shí)，起膜器內(nèi)孔壁的旋轉(zhuǎn)水膜不斷翻滾，水的表層分子不斷被內(nèi)層分子所置換，這正是紊流運(yùn)動(dòng)的特征。水裙部份水膜運(yùn)動(dòng)狀態(tài)基本上與起膜器內(nèi)孔之水膜運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相同。
由于旋轉(zhuǎn)水膜處于紊流狀態(tài)，其持續(xù)時(shí)間也比射流的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)得多，表面積又很大，因此它的傳熱，傳質(zhì)效果是十分理想的。
另外，我們?cè)谀な匠跗髦性O(shè)計(jì)了新型平衡管和汽水分離裝置，使析出的氧氣能及時(shí)充分的隨蒸汽流排入大氣中去。
在除氧器中氧氣的比重比飽和蒸汽的比重大，因此國(guó)外有的研究人員建議排汽口置于一次除氧器裝置的側(cè)下方。（當(dāng)除氧器內(nèi)壓力為0.02MPa、104℃時(shí)氧的比重為1.23Kg/m3，飽和蒸汽比重為0.68 Kg/m3）我們認(rèn)為由于存在擴(kuò)散作用及蒸汽流動(dòng)，因此排汽口還是設(shè)置在除氧頭上方為好，我們?cè)O(shè)想：如果沒(méi)有蒸汽流動(dòng)，水在起膜器中分離出的氧，將在重力及擴(kuò)散作用下，向下移動(dòng)，從而使水箱內(nèi)水的溶氧量升高，因此將含氧濃度高的蒸汽不斷地排放到大氣中去，對(duì)膜式除氧器的工作也是至關(guān)重要的。
綜前所述，起膜器在工作中，其射流、旋膜、水裙三部份即可將水中的絕大部份溶氧分離出來(lái)，這些分離出的氧隨著上升蒸汽從起膜器的內(nèi)孔排到上封頭內(nèi)腔，然后再?gòu)呐牌谂磐髿猓云鹉て鞯膬?nèi)孔不僅是傳熱、傳質(zhì)的主要部位，而且是除氧器排出氧氣的主要通道，它使得水在起膜器內(nèi)分離出的氧不能隨意擴(kuò)散，只能局限在起膜器內(nèi)孔中，強(qiáng)制它隨著上升的蒸汽流排向大氣。
總之膜式除氧器的起膜器組在工作中使水始終處于紊流狀態(tài)并有足夠大的表面積，排汽性能良好。傳熱、傳質(zhì)條件十分理想。這些性能充分滿足了前面提出的熱力除氧器工作必需具備的三個(gè)條件。
※ 旋膜式除氧器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
（1）起膜管：膜式除氧器的關(guān)鍵部件,采用國(guó)外引進(jìn)技術(shù),多孔位數(shù)控定位加工成型,保證了射流孔的定位準(zhǔn)確性及加工精度。
（2）水箅層：采用弧形管，也就是半圓管進(jìn)行合理的錯(cuò)位布置，使水流再次分配，形成片狀薄膜水，更好地與蒸汽接觸實(shí)現(xiàn)傳熱、傳質(zhì)。
（3）填料層：采用專業(yè)編織的Ω形網(wǎng)狀細(xì)絲不銹鋼網(wǎng)，該網(wǎng)蓄熱系數(shù)高，分離率高，氣阻小，可對(duì)給水進(jìn)行深度除氧，是目前 的除氧填料。
（4）再沸騰裝置：在除氧水箱中加裝了帶有渦旋噴嘴結(jié)構(gòu)的再沸騰裝置，在投運(yùn)時(shí)減少振動(dòng)和水擊，并提高了加熱速度，有利于殘余氧的排出。
（5）由于膜式除氧器傳熱、傳質(zhì)系數(shù)大，所以允許淋水密度也比一般除氧器大，因此它的除氧器頭直徑也允許較一般的除氧器小。
※ 旋膜式除氧器的性能特點(diǎn)
1、由于旋膜式除氧器起膜器組的傳熱系數(shù)大，傳熱面積也大，因此傳熱效果特別好，它的進(jìn)、出口水的溫升能達(dá)到90℃，即使進(jìn)口水的溶氧量高達(dá)5000~8000µg/L情況下在篦子下測(cè)得水的溶解氧僅為5-7µg/L，達(dá)到了部頒標(biāo)準(zhǔn)。上述這些指標(biāo)國(guó)內(nèi)一般除氧器是達(dá)不到的，國(guó)內(nèi)大部份除氧器當(dāng)進(jìn)水溫度低時(shí)就產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，除氧效果急劇下降。因此旋膜式除氧器是zui適用于補(bǔ)水量大、補(bǔ)水溫低的熱電廠，當(dāng)然用于一般冷凝式發(fā)電廠除氧效果會(huì)更好。
2、適應(yīng)性強(qiáng)，旋膜式除氧器在發(fā)電機(jī)組負(fù)荷大幅度、快速變動(dòng)時(shí)，在低負(fù)荷下均能正常工作，保證除氧效果良好。因此膜式除氧器又適宜用于調(diào)峰發(fā)電機(jī)組。
3、旋膜式除氧器在任何工況下均不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，安全性能好。
4、排汽量小，山西漳澤電廠200MW機(jī)的710t/h旋膜式除氧器實(shí)測(cè)排汽量為除氧器出力的0.1%，比改造前的原噴霧填料式除氧器的排汽量下降了約25%。排汽量減少——能源損失小帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益也是很可觀的。
5、旋膜式除氧器除氧效果好，在十分惡劣的工況下經(jīng)除氧后，水箱中水的殘余溶氧量均能達(dá)到部頒標(biāo)準(zhǔn)。
6、旋膜式除氧器可適用于滑壓運(yùn)行，如果采取一些特殊措施后還可適用于從機(jī)組起到帶額定負(fù)荷的全滑壓運(yùn)行，操作簡(jiǎn)便，很受運(yùn)行人員的歡迎。
7、維修簡(jiǎn)便，旋膜式除氧器無(wú)易損件，維修工作量小。
五、改造方案
方案一：根據(jù)貴廠的實(shí)際運(yùn)行狀況和現(xiàn)有設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行針對(duì)性改造，即就用原除氧器水箱（其水箱質(zhì)量鑒定由業(yè)主負(fù)責(zé)）將原除氧器塔頭拆除，安裝新型除氧器與原水箱相連接。
（1）首先我方按照該除氧器的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)為業(yè)主進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造新型旋膜式除氧器。
（2）將制造完畢的新型除氧器運(yùn)抵改造現(xiàn)場(chǎng)，并指導(dǎo)施工單位進(jìn)行改造工作。
（3）拆除原除氧器塔頭：從原除氧器塔頭與原水箱連接處進(jìn)行切割，將原除氧器塔頭拆除，并打磨其切口以方便新式除氧器與原水箱連接。
（4）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)原除氧器水箱內(nèi)部進(jìn)行合理化改造，增強(qiáng)新式除氧器塔頭與原水箱的協(xié)調(diào)性。
（5）依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定完成新式除氧器塔頭與原水箱連接及接上相應(yīng)管線。
（6）zui后進(jìn)行改造工作的檢驗(yàn)工作，并結(jié)束整個(gè)改造工作。
（7）為了保證除氧器及水箱的壓力平衡，建議在水箱端部設(shè)一箱器連通管，便于將水箱中的汽體引入除氧器內(nèi)。
方案二：就用原除氧頭殼體，將原除氧頭三大內(nèi)部件拆除，更換新型除氧器三大內(nèi)部件。具體改造步驟如下：
（1）首先我方按照該除氧器的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)為業(yè)主進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造新型旋膜式除氧器三大內(nèi)部件。
（2）將制造完畢的三大內(nèi)件運(yùn)抵改造現(xiàn)場(chǎng)，并指導(dǎo)施工單位進(jìn)行改造工作。
（3）拆除原除氧器塔頭內(nèi)部件。
（4）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)原除氧器水箱內(nèi)部進(jìn)行合理化改造。
（5）zui后進(jìn)行改造工作的檢驗(yàn)工作，并結(jié)束整個(gè)改造工作。
六、改造后除氧器性能指標(biāo)
1.大氣式除氧器滿足出口水含氧量不大于15μg/l的標(biāo)準(zhǔn)；
2高壓除氧器滿足出口水含氧量不大于7μg/l的標(biāo)準(zhǔn)。
