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大氣式除氧器（無頭除氧器）的基本結構、工作原理及制造調試，該產品是連云港市宏琦電力輔機有限公司專業主要環保產品，主用于鍋爐供水系統除氧。
1概述
大氣式除氧器（無頭除氧器）是為山西漳山電廠2×300MW機組開發和生產的除氧器產品。
2 大氣式除氧器（無頭除氧器）特點
2.1 大氣式除氧器（無頭除氧器）結構緊湊
無頭式單容器設計,結構緊湊。除氧效果好,除氧水含氧量<5μg/L,正常運行時,含氧量通常在1～2μg/L。允許負荷快速變化,可定滑壓運行。在10%～110%的負荷變化范圍內,均能保持高效率除氧。單噴頭設計流量為20～1200t/h。壓力范圍0.2～20bar,可用于真空除氧,水溫低可達60℃。能使用多種熱源(過熱蒸汽/飽和蒸汽/濕蒸汽/汽水混合物),也可混合使用,霧化器調節比可達10:1,無游離CO2。
2.2 大氣式除氧器（無頭除氧器）節省投資與運行費用
節省總體投資和運行費用,極大節省土建費用,由于除氧器無除氧頭,使設備自身高度下降近3～5m,除氧器間建筑高度也相應降低了近3～5m,節省土建費用,節約運行費用:在排除不凝結氣體時,伴隨排放的蒸汽量少,蒸汽損失低,只有70kg/h,遠遠低于傳統型除氧器(一般為500kg/h以上),因此每年至少可節約蒸汽費用幾十萬元。與其它設計相比,節省保溫和管道費用。設備價格合理:對于大功率機組,整機價格不高于傳統型除氧器。設備使用壽命長,抗震性高,低噪音水平,由于取消了除氧頭,避免了除氧水箱支撐除氧頭處的應力裂紋。加熱蒸汽從水下送入,使除氧器整體工作溫度水平降低,金屬熱疲勞壽命大大提高。除氧器噴嘴是利產品,沒有轉動部件,免維護,高可靠性。系統設計簡單,尤其是可以根據用戶的需要進行靈活設計。
2.3 大氣式除氧器（無頭除氧器）安裝維護方便
設備安裝維護方便,僅需沿水箱布置一平臺,即可滿足檢修維護的需要。運行噪音低,滿負荷運行時噪音水平為58～63dB。
3無頭除氧器產品結構及制造
除氧器是汽輪機回熱系統中的1種混合式加熱器。利用汽輪機的中間抽汽將鍋爐給水加熱到除氧器工作壓力下的飽和溫度,達到除去給水中的溶解氧和其它不凝結氣體,防止或減緩鍋爐、汽輪機及其管道的腐蝕,延長其使用壽命,確保電廠的安全經濟運行。大氣式除氧器（無頭除氧器）的設計、制造、檢驗和驗收,均按GB150《鋼制壓力容器》、《電站壓力式除氧器安全技術規定》的要求進行,并受《壓力容器安全技術監察規程》的監控。
大氣式除氧器（無頭除氧器）屬一類壓力容器。技術特性:工作壓力0.15～0.825MPa,設計壓力1.0MPa和全真空,工作溫度111～176℃,設計溫度350℃,有效容積160m3,總容積230m3,凈重約69.5t,公稱直徑 ,4000mm,支座間距10000mm,總長度19652mm,大出力1100t/h,在大出力時噴頭的壓降0.06MPa,結構簡圖見圖1。
大氣式除氧器（無頭除氧器）主要由封頭、筒體、支座及內部組件等組成。在筒體上方開設有1個DN600的人孔供檢修時用;筒體上設有2個支座,1個固定支座和1個活動支座,水箱還設有增大筒體剛度的外部T形加強圈。除氧器內部設有噴霧裝置,主蒸汽裝置和輔助蒸汽裝置,在除氧器殼體內部設有擋板,同時還設有節流孔板。
輔助蒸汽裝置用于除氧器啟動運行工況,此時輔助蒸汽閥門打開,主蒸汽閥門關閉。當溫度和壓力達到電廠運行要求時,可切換用主蒸汽裝置,此時關閉輔助蒸汽閥門,打開主蒸汽閥門。為防止除氧器內部給水回流入蒸汽供給管,在主、輔蒸汽供給管路上必須裝設單向止回閥。汽平衡管和主輔蒸接管之間必須安裝單向止回閥。(注:止回閥必須在正確的方向上工作)當加熱蒸汽的壓力由于某種原因突然消失時,除氧器中的壓力將維持一個較短的時間,單向止回閥將打開,此時相應的蒸汽管路中將會具有與除氧器中同樣的壓力值,產生這種壓力補償能防止水向相反的方向流動。能夠有效地防止回水倒流入汽輪機造成事故。
在水箱內部設有3塊擋板,可防止水箱內出現流量分層現象,噴嘴擋板設在噴嘴的附近,同時可增強霧化除氧效果,另外2塊流量擋板分別設在水箱中部和出水管附近,同時可起到分流作用。
為了防止內部壓力過大,除氧器設有2個DN200的安全閥。
除氧器的運行采取物理除氧方式。分為兩個階段:初級除氧階段和深度除氧階段。
初級除氧階段,是由噴霧裝置來完成的。在各種工況下,噴霧裝置均能將凝結水充分霧化,并且和蒸汽進行充分地接觸,加熱到飽和溫度。在飽和狀態下,氧氣及不凝結氣體從水中析出,進入蒸汽空間中,并聚集在噴霧裝置附近,當離析出來的氧氣積聚到一定濃度后,隨同少量的蒸汽一起由運行排氧口排出。
深度除氧階段,是通過主蒸汽噴射入水箱下部來實現的。根據不同情況,蒸汽、加壓熱水和汽水混合物均能夠充當除氧介質。
大氣式除氧器（無頭除氧器）制造過程中,各泡沸管孔位置應正確。除氧器各內件焊接嚴格按圖紙要求進行,支撐件嚴格按要求加工、裝配及焊接,泡沸管排列按圖紙位置裝配。
4 大氣式除氧器（無頭除氧器）系統及附件
4.1大氣式除氧器（無頭除氧器）的安全保護系統
4.1.1水位調節系統
除氧器上設有平衡容器,通過它發出的信號,推動執行機構,能夠實現自動調節和報警。當水位在正常水位變動時,平衡容器發出信號,通過水位自動調節器(閥)進行水位調節。當水位達到高水位時,發出報警信號,同時打開溢流閥(電動閘閥),當水位降到高水位以下時,自動關閉溢流閥;當水位達到危險高水位時,發出報警信號,同時關閉加熱蒸汽管道上的抽汽逆止閥以及其它供汽閥;當水位降到低水位時發出報警信號;當水位降到危險低水位時,發出報警信號同時關停給水泵。
4.1.2 大氣式除氧器（無頭除氧器）安全保護系統
大氣式除氧器（無頭除氧器）設有2個DN200的彈簧全啟式安全閥;當安全閥打開后,除氧器內的壓力繼續升高,保護裝置發出報警信號,同時自動打開超壓電動截止閥并關閉進汽電動截止閥,確保除氧器的安全運行。
4.2 大氣式除氧器（無頭除氧器）附件
4.2.1安全閥2只,裝在水箱上部。
4.2.2電接點壓力表1個,可在遠方和現場對壓力進行監視。
4.2.3雙金屬溫度計1只,可就地顯示溫度,另有1只鉑熱電阻溫度計(帶記錄),可在遠方對溫度進行監視。
4.2.4磁翻轉液位計一套,用于水箱水位的就地監視。
4.2.5平衡容器2件,用它來獲得水箱高低水位信號,通過差壓發送器轉變成電信號,來控制水位自動調節器的開度,用它來調節水箱內水位的高低。
4.2.6J41H-16CDN50截止閥9個,安裝在水位計、平衡容器、啟動排氣口與水箱之間。
4.2.7J41H-16CDN200截止閥1個,安裝在溢流管上,進行高水位溢流。
4.2.8J41H-16CDN25,PN1.6截止閥4個,安裝在運行排氧口上。
4.2.9節流孔板4個,安裝在運行排氧口處截止閥和反向法蘭之間,控制排氣量。
4.2.10SOR液位開關控制和調節水位。
5 大氣式除氧器（無頭除氧器）安裝和調試及維護
5.1 大氣式除氧器（無頭除氧器）安裝
安裝除氧器時,一般用2根鋼索鏈繞著殼體吊起。每1根鋼索的位置必須盡可能靠近支座。當使用鋼索時,必須在鋼索與殼體之間放置保護材料,以防止損傷殼體。不允許將接管作為起吊吊耳抬升除氧器。在抬升除氧器時要特別小心,防止接管、支座等碰撞或損壞。
為了更好地確保除氧器運行,除氧器必須水平放置。
當除氧器水平放置后,必須保證滾動支座處沒有障礙物,能夠移動,應避免由于安裝不當,而使除氧器產生附加應力及由于熱膨脹而產生應力。當除氧器安裝在室外時,必須考慮風載荷影響。要確保各種固定件和附屬件的法蘭連接部分安全可靠;當安裝應力消除后,除氧器的所有設備裝置(閥門、儀表等)都應處于正確位置(打開或關閉)。在排氣管路上要安裝節流孔板。
在進入除氧器之前,先要通風一段時間,防止因為設備內部由于保護而使用了化學試劑積存的殘余氣體傷害。檢查除氧器內部,不準有任何雜物,并且所有的螺栓都已緊固到位。除氧器中的高水位,正常水位,低水位等液位標注,都必須清晰明了。
5.2大氣式除氧器（無頭除氧器）調試及運行
設備在投入進行前,確保除氧器的連接管道正確連接,并且進行適當清洗。噴霧裝置在清理之后,才允許組裝。
在對除氧器預熱前,應確認整個冷凝系統已注水,包括通到噴霧裝置管路中及噴霧裝置在內,已排凈空氣,要嚴防由于水的沖擊而損壞噴霧裝置。啟動除氧器一般有3個階段:(除氧器運行過程排氣閥應一直打開)
(1)向除氧器充水至正常水位的30%,充水量大約為48m3,溫度約20℃。此時可開始加熱除氧器。
(2)提升除氧器的壓力和溫度。按照允許溫度上升速度(大與小)控制。
(3)當除氧器達到要求的溫度與壓力時,可以開始緩慢打開冷凝水供給閥,進一步給除氧器充水至正常水位。在充水階段,鍋爐給水可以從除氧器中抽取,但多數情況下不向鍋爐供水,這時若向鍋爐供水則要求取水化驗,給水含氧量應≤7μg/L(一般按電廠進行規程),但供水量應小于凝結水進水量。這段時間繼續充水。當充水達到正常水位時,要求取水化驗給水含氧量,當給水中含氧量≤7μg/L時,即可正常向鍋爐供水。
5.3大氣式除氧器（無頭除氧器）維護
除氧器正常運行時,應定期檢查各個系統工作是否正常。調節閥等工作是否正常,各管口有無漏水現象,法蘭接口處螺栓、螺母是否松動,受壓主要部件及所有焊縫處是否有裂紋、泄漏現象,如發現后應及時處理。對于安全附件應加強維護并定期檢驗整定,使其經常保持靈敏、可靠的狀態。對所用壓力表、溫度計及記錄儀表應進行定期校驗。除氧器運行一段時間后,可隨機組進行大、小修。除氧器檢修的主要內容是:噴嘴處是否有堵塞物。水箱水位計應定期沖洗。
除氧器在停運期間應進行保護,若停運時間在一周以內,可稍開啟備用汽汽門和排汽門,關閉其它進出水、進出汽閥門,進行熱態保護。若停運時間超過一周,就應放凈內部積水,用防銹劑或充氮保護。
干燥保護措施要適當,必要時檢查除氧器是否保持干燥并防止銹蝕生成。
6噴霧裝置
除氧器所配的盤形給水噴霧裝置為1200t/h型(見圖2)。
盤形噴霧裝置的性能可靠,設計簡潔。盤形噴霧裝置不易結垢、堵塞,沒有填料箱通道穿過除氧器壓力零部件。
6.1盤型噴霧裝置
盤型噴霧裝置的主要元件是動力平衡盤(見圖2),由不銹鋼板制成,這些圓盤通過周邊鉆孔的環片夾持,并通過拉桿使其壓緊到一起。圓盤沿著外圍均勻地加工了一些凹坑,可在介質的較高壓力下起到加強和支撐作用。在噴霧裝置內安裝有分流裝置,該分流裝置包括1個鉆孔區域和1個臟物收集區域,后者裝在分流裝置的底部,包括一防旋裝置。在噴霧裝置的周邊裝有一定數量的定位環,防止在運輸過程中以及在除氧器內裝拆過程中損壞平衡盤。
6.2盤形噴嘴的作用
冷凝水通過主冷凝管路進入噴霧裝置。借助分流裝置與夾緊環上的小孔,主冷凝水到達平衡盤之間,依靠噴霧裝置中冷凝水的壓力和除氧器內蒸汽空間的壓力相互作用迫使圓盤相互分開,冷凝水幾乎全部被分成象水片一樣的水簾,通過平衡盤周邊的齒確保水簾被斷開,形成水珠并噴射到蒸汽空間,相同的部分沿著周邊被有規律地分開,可以抵消外部的擠壓載荷。
6.3除氧器中盤型噴霧裝置的安裝
噴霧裝置的接口與相接的接管為法蘭連接,主冷凝水管路的連接須進行選擇設計,以利于維修時,能夠容易地安裝和拆除噴霧裝置。除氧器噴霧裝置,安裝在彎管處內部的連結法蘭面上。噴霧裝置運至現場開箱后,應檢查噴霧裝置的各件齊全,將噴霧裝置組合體裝入(噴嘴)接管內連接法蘭上,在裝配噴霧裝置時,應保證其中心線與除氧器水箱本體中心線垂直,通過鎖緊板和螺栓固定。
6.4分流裝置清理
分流裝置象一臟物收集器,它能阻止冷凝水中的粗糙顆粒物進入噴霧裝置的平衡盤并將其收集起來。只有泥類細流能通過分流裝置進入噴霧裝置的平衡盤,這些細小雜物不會損壞平衡盤的正常功能或導致平衡盤堵塞。清理分流裝置收集臟物的方式,一般是2次計劃停車的檢修期間,這時可拆下接管連接處彎頭,取出分流裝置進行清理(一般情況不需要清理和檢修噴霧裝置)。
6.5噴霧裝置的拆除
當噴霧裝置需要檢修或調整時,松開固定螺栓,利用吊耳可將噴霧裝置從除氧器中取出。拆除分流裝置后,松動壓緊拉桿把完整的噴霧裝置整體拆開,在松動拉桿前,分流裝置必須用吊耳起吊。在每一平衡盤的寬齒上帶有1個數字,重新安裝平衡盤時注意這些數字。
6.6噴霧裝置的重新裝配
在重新裝配盤形噴霧器時,與拆除的順序相反。每一平衡盤都有齒和凹槽,每一平衡盤上有2個稍大些的齒和2個稍微寬的凹槽,在裝配這些盤時,保證這些寬齒和凹槽相互匹配。將各零部件小心地滑動到拉桿周圍的位置上(注意平衡盤的數目)再上蓋完成這項工作。在緊固拉桿上的螺帽時,須交錯進行。這樣可以保證平衡盤和中間環均勻承受負載。
通過大氣式除氧器（無頭除氧器）產品設計開發和試制成功,為電站行業的除氧器產品拓寬了新的市場。該類產品經現場調試后,運行狀況良好,贏得了用戶的青睞。