某发电厂配300MW机组新型旋膜式除氧器的设计要求分析

某发电厂配300MW机组新型旋膜式除氧器的设计要求分析

目前国内300MW以上的滑压运行机组新型旋膜式除氧器，大多采用配荷兰st。rk碟片喷嘴的鼓泡式结构，采用进口喷嘴无形中增加了成本造价，也影响了我国自主技术的发展。为了节约成本和推广国产技术，本文设计的卧式双体式新型旋膜式除氧器用于国内某300MW燃煤发电机组。此新型旋膜式除氧器采用小流量弹簧喷嘴及新式除氧盘的结构形式。机组运行后,出水含氧量小于7ug/1,运行平稳，无噪音小，无振动，适应负荷能力强。

1新型旋膜式除氧器发展概述

在火力发电厂的整个系统中，三大主机锅炉、汽轮机、发电机固然重要，但相应的辅助设备也是不可或缺的，其中新型旋膜式除氧器也是很重要的一个环节，新型旋膜式除氧器按结构形式分为淋水盘式、喷雾式等。我国的新型旋膜式除氧器设计起源于20世纪60年代，随着滑压大机组的出现，大多设计成喷雾式，此种新型旋膜式除氧器能够适应机组的滑压工况，机组在各种工况运行时，给水含氧量均小于7,较低的含氧量，大大的延缓了机组的氧腐蚀，确保了机组的运行安全，延长了使用寿命。

2新型旋膜式除氧器的作用

其作用主要有

1）去除低温给水中的溶解氧及不凝结气体。机组在运行过程中，由于给水或者补水中含氧量很高,极易对主机及辅机设备造成氧腐蚀，长时间的氧腐蚀，严重威胁着机组的安全运行，缩短发电厂的使用寿命;

2）热力新型旋膜式除氧器在除去氧气的同时，能够去除氮气等不凝结气体，从而提高传热效率；

3）新型旋膜式除氧器自身也是一个混合式加热器，新型旋膜式除氧器是回热系统的一个重要环节，能够利用汽轮机的四段抽汽，加热低温凝结水，有效的利用了热能，提高机组热效率。

3新型旋膜式除氧器的设计概况

3.1设计参数

以TMCR工况为设计工况。抽汽压力0.98MPa，温度345°C。凝结水温度146°C,流量785.3血。额定力1050血,水箱有效容积150m3。依据有关规定，计算新型旋膜式除氧器设计压力为1.08MPa,设计温度350°C。主壳体材料Q345R。依据以往设计经验选取新型旋膜式除氧器直径2800mm,壁厚20mm,长度10840mm,水箱直径3800mm,壁厚26mm,长度19052mm。

3.2主要技术特点

图1新型旋膜式除氧器结构布置图

由于电厂的除氧间水平空间受限制，新型旋膜式除氧器只能采用新型旋膜式除氧器和水箱的双体式结构，目的是减小水箱的长度。新型旋膜式除氧器采用弹簧喷嘴+除氧盘的结构形式。水箱采用双鞍座支撑，只固定支座，1只滑动支座，间距9000,悬臂满足《钢制卧式容器》有关规定。新型旋膜式除氧器和水箱之间设置2个给水下降管和2个汽平衡管。新型旋膜式除氧器具体结构及工作流程见图1所示。

凝结水采用1个特制进水装置，控制进水管道流速W2m/s,实际流速1.5m/s。新型旋膜式除氧器内部上面是一个密闭的水室，凝结水进入水室后，由于压差的作用,弹簧喷嘴的阀瓣被打开，凝结水通过70只额定力12t/h的喷嘴被均匀的喷射，随着水流量的增加，弹簧阀瓣的开度也随之增加。凝结水通过喷口形成的薄膜态喷射入换热空间即汽空间后，与上升的加热蒸汽形成对流，被强制发生传质传热，水洒在淋水盘上以后，被均匀的二次分布，水继续落在底部布置的除氧盘上，做纵向和横向的缓慢流动，在这个过程中，换热传质进一步得到加强，水中的氧气得到深层次的去除。注意在设计过程中，一定要控制蒸汽通过新型旋膜式除氧器各截面的汽速，流速过高或者过度都会影响除氧效果，流速的计算公式为c=qmtrX103（m/s）3600A式中q总进汽量（t/h）；v蒸汽比体积（m3/kg）;A各通道截面积（n）,一般考允许流速2m/s。除过氧的水后通过底部的2只给水下降管，导人到水箱中，供锅炉给水用，此时水温达到新型旋膜式除氧器内工作压力下的饱和水温，氧气得以去除。水箱内主要设置了多根再沸腾鼓泡管，在机组启动或者含氧量不合格时，可以向再沸腾管内通入辅助汽源。

3.3弹簧喷嘴的设计

喷嘴的数量选择要合理，喷嘴采用额定力12t/h小流量喷嘴,喷嘴数的计算公式为N=凝结水流量/单只喷嘴额定力，之后向上圆整，并加适当的裕量。喷嘴的结构设计需要一定的理论计算和大量的试验,经过选用多个不同弹簧做的喷雾试验终获得一个佳弹簧。弹簧刚度的计算公式为8nD3式中G弹簧切变模量,N/mm2；n弹簧圈数；d弹簧丝直径，mm;D弹簧中径。喷嘴的结构见图2所示。该喷嘴采用45。喷口形式，见图3所示，选择此喷口而不选择平喷口的优势是，能够适应水室的布置，凝结水经45。喷嘴喷流后，能够形成锥状的水膜裙，

并向下散落，避免了水膜裙由于各喷嘴布置太近互相干扰。

该喷嘴在实验装置上做冷态试验，测得在流量在015t/h的过程中，对应差压值的变化，同时测得阀瓣垂直开度后,描绘岀实际的性能曲线图，见图4所示。

图4冷态试验的实际性能曲线图

3.4新型的块状除氧盘

取代了以往的环形填料或者丝网结构形式，优势是除氧盘的设计阻力下，安装工艺比较简单，且易于检修，厂内制造已有成熟的工艺。除氧盘由若干弯制不锈钢板条一层横向布置,一层纵向布置的特殊结构，采用压力焊的工艺制成一大块除氧盘。避免了除氧盘由于运输或者运行不当，造成相互挤压变形,使阻力增大，从而影响除氧效果，甚至使整个设备产生振动噪控制两路进汽，一次汽即主汽从除氧盘下面布置的多孔管进入，二次汽从换热空间进入,主要是为了保证上下汽压的平衡，一、二次汽的流量分配依据除氧盘及淋水盘上小孔的阻力得岀。淋水盘上要维持有100mm高的水层，使一次汽体淋水盘上的通气孔进入换热空间。

4完善的水位控制系统

在水箱上装有2只就地磁翻板水位计并配带2个高低报警点,用于就地监督水箱内水位，并安装3只单室平衡容器，通过连接差压变送器，将液位差压转换成差压电信号，远传输入二次仪表，更加方便在集控室内监督和控制。对各水位的控制如下当水位达到高1水位时，发岀报警信号，提醒运行人员注意；达到高2水位时，联锁开启溢流电动调节阀、到达高3水位时，联锁开启紧急放水电动阀；到水位低至低1水位时,发岀报警信号；低至低2水位时，自动切除并关闭给水泵，目的是防止给水泵气蚀。

5新型旋膜式除氧器的展望

此燃煤电站配YYW1080新型旋膜式除氧器的设计，以及成功制造并安全并网发电，后期在电厂的一系列性能试验后，总结岀此新型旋膜式除氧器对机组变负荷运行的适应能力很强，负荷在10%~110%时均能保证含氧量合格，给水口含氧量2p,g/L必瞄/L,远低于规定标准值7p,g/L,另外此新型旋膜式除氧器运行安全稳定，无振动，噪音小。相信在激烈的市场竞争中，此喷雾除氧盘式新型旋膜式除氧器也会占得一席之地，同时它的外形大小特别适合一些老厂的双体式新型旋膜式除氧器改造。