b=k
pf p
b——气体在水中的溶解量，mg/L； pf——动平衡状态下水面上气体的分压力，Pa； p——水面上的全压力，Pa； k——气体的质量溶解度系数，mg/L。
平衡压力pb：除氧器中，某气体在水中的溶 解与离析处于动态平衡时的分压力
b pb = p k
不平衡压差：
∆p = p b − p f
旋膜管的结构
在离心力和重力的作用下,旋转水流于旋膜管的出 口形成张开的水膜裙。由于水膜裙自上而下运动,加热蒸 汽自下而上运动,强化了水膜裙的波动,使水膜裙迅速进入 紊流状态,增强了加热蒸汽的凝结放热。旋膜管的结构和 工作过程如图所示
旋模式除氧器整体
一体化除氧器
除氧器的运行
运行方式： 定压运行：存在节流损失 滑压运行：不存在节流损失 除氧器滑压运行对机组安全性的影响： 负荷骤变对除氧效果和给水泵汽蚀的影响
火电厂汽轮机设备及运行
第五章 回热加热系统
•回热加热器 •除氧器 •凝汽器
第一节
回热加热器
利用汽轮机抽汽加热进入锅炉给水，从 而提高热力循环效率的换热设备 回热加热器的类型： • 按传热方式分：混合式和表面式 • 按布置方式：卧式和立式 • 按水侧承受压力分：高加和低加
表面式加热器疏水的连接方式
回热加热器的运行
• 回热加热器的投停原则 原则上随机组滑启、滑停 先投水侧后投汽侧 投运过程中严格控制加热器出水温度变化率 加热器正常运行中的监视项目 疏水水位 传热端差 汽侧压力与出口水温 加热器负荷
•
运行过程中影响加热器端差的主要因素 • • • • 传热面结垢 汽侧集聚了空气 疏水水位过高 旁路阀漏水
运行特性：除氧器抽汽量、抽汽温度、 抽汽压力、主凝结水温度、出口给水温 度等参数与机组负荷之间的变化关系
除氧器的运行维护
正常运行维护和监视 （1）溶氧量 （2）压力和温度 （3）给水箱水位
高压喷雾填料式除氧器
高压喷雾淋水盘式除氧器
旋膜除氧器
旋膜除氧器是80年代初在原膜式除氧 器的基础上制造的。与雾化除氧器相比,旋 膜除氧器具有淋水密度大、提升温度高、 出入口氧浓度差大、排汽量小和全滑压的 特点,适于补水率大、入口水溶氧高、入口 水温低、负荷变化大的调峰机组和热电厂, 更适于凝汽式机组配套使用。旋膜除氧器 在国内300MW以下机组已应用百余台。
机组负荷骤降时给水泵不汽蚀的条件式 给水泵不汽蚀的基本条件是泵人口的有效汽蚀余量 NPSHa应大于必需的汽蚀余量 NPSHa应大于必需的汽蚀余量NPSHr NPSHa＞ NPSHa＞NPSHr
骤降电负荷给水泵汽蚀的H 骤降电负荷给水泵汽蚀的H-て图分析
滑压除氧器防止给水泵汽蚀的技术
提高静压头H （1） 提高静压头Hd 改善泵的结构， （2）改善泵的结构，采用低转速前置泵 降低下降管道的压降Δp （3）降低下降管道的压降Δp (4）缩短滞后时间T (4）缩短滞后时间T。 （5）减缓暂态过程滑压除氧器压力Pd下降。 减缓暂态过程滑压除氧器压力P 下降。
旋膜除氧器的优点
没有弹簧，无须维护，运行稳定可靠, 具有淋水密 度大、提升温度高、出入口氧浓度差大、排汽量小和 全滑压的特点 旋膜喷管长度通常为500－900mm，它是在不锈 钢管的一端管壁上沿圆周钻有适当数量的进水孔制成， 进水孔与管内壁相切，并向下倾斜1度左右。安装时喷 管垂直安放，有进水孔的一端在上，凝结水和补水由 进水孔切向射人喷管，然后沿管内壁旋流而下，形成 高速旋转的水膜，当水由喷管喷出时，由于离心力的 作用，形成具有一定角度的锥形旋转水膜裙，这时加 热蒸汽由下而上通过喷管中部，同时加热锥形旋转水 膜裙内、外两个表面，不仅使传热面积较弹簧喷嘴增 加一倍，而且由于水膜的旋转作用将水变为湍流状态， 大大提高了传热能力。另一方面由于旋转的水膜对氧 的解析和扩散也非常有利，使得这种喷管的传热传质 效率都很高。
给水除氧的方法
• 化学除氧 原理： 联胺（N2H4) N2H4+O2=N2+2H2O N2H4+4H2O=2NH4++4OH-(增加碱度） • 物理除氧（热力除氧） 原理：亨利溶解定律和道尔顿分压定律
亨利溶解定律
在一定温度下，当溶于水中的气体与自水中离析 的气体处于动态平衡时，单位体积水中溶解的 气体量和水面上该气体的分压力成正比。
（1）水封管 利用U型管中水高度平衡加热器压差， 利用U型管中水高度平衡加热器压差，自动排水 （2）浮子式疏水器 由浮子、 由浮子、滑阀及其相连接的一套转动连杆机构组成 疏水调节阀 （3）疏水调节阀 高压加热器多采用疏水调节阀， 高压加热器多采用疏水调节阀，它的动作由一套水位控制 操作系统来操纵，常用的有电动、气动控制系统。 操作系统来操纵，常用的有电动、气动控制系统。 （4）新型水位控制器 基于汽液两相流动特性设计的大机组加热器水位调节的新 方法和设备， 方法和设备，靠汽液两相流的自反馈特性改变流量达到控制水位的 目的。 目的。
除氧器的类型
按工作压力： • 大气压力式除氧器 • 真空除氧器 • 高压除氧器 高压除氧器的优点： （1）节省投资 （2）提高锅炉的安全可靠性 （2）除氧效果好 （3）可防止除氧器内发生“自生沸腾”
除氧器的结构Байду номын сангаас
• • • • • • 淋水盘式 喷雾式 喷雾填料式 喷雾林水盘式 旋膜式 一体化除氧器
疏水调节阀
• 电动疏水调节阀和汽动疏水调节阀
高加自动保护旁路
• 作用：当高加发生故障或管束泄漏时，迅 速自动切断高压加热器的进水，同时给水 经旁路直接向锅炉供水。 • 形式：水压液动控制式和电气控制式
水压液动控制式旁路保护装置
电气控制式旁路保护装置
回热加热器的运行特性
抽汽压力、抽汽温度、进口水温、出口 水温等参数与机组负荷之间的关系
• 逐级自流 • 采用疏水泵
高压加热器的结构
• 联箱——螺旋管式 • 管板——U型管式（水室、壳体、U型管束）
低压加热器的结构
立式低压加热器
内置式低加
轴封加热器
回热加热器的疏水装置
作用：（疏水、阻汽）可靠地将加热器中的 凝结水及时排出、同时不让蒸汽随同疏水一 起流出，以维持加热器汽侧压力和疏水水位 稳定 类型：浮子式疏水器、疏水调节阀、U型水封 管
热力除氧满足的条件
热力除氧是传热和传质过程，必须满足如下 条件： （1）将水加热到除氧器压力下的饱和温度 （2）及时排走水中离析的气体(不平衡压差 较大） （3）被除氧的水与加热蒸汽应有足够的接触 面积 （4）汽水应该逆向流动
热力除氧分两个阶段
• 除氧初期 主要依靠不平衡压差推动气体离析 • 深度除氧阶段 主要靠气体分子的扩散
道尔顿分压定律
混合气体的全压力等于各组成气体的分 压力之和。在除氧器中：
p = p f + p H 2o
当给水被定压加热时，随着蒸发过程的 进行，水面上的蒸汽量不断增加，蒸汽的 分压力逐渐升高，及时排出气体，相应地 水面上各种气体的分压力不断降低，达到 饱和温度时，
p ≈ p H 2o
pf ≈ 0
第二节 除氧器
• 给水中溶解气体的危害：腐蚀热力设备及管道， 阻碍传热，降低热力设备的经济性 • 给水中不凝结气体的来源：补充水带入，真空下 工作的设备及管道漏入 • 给水除氧的任务：出去水中的氧气和其它不凝结 气体，防止热力设备腐蚀和传热恶化，保证热力 设备的安全经济运行。 • 给水含氧量限制：《火力发电厂水汽质量标准》 规定 工作压力小于5.78MPa ,溶氧量小于15µg/L 工作压力大于5.78MPa ,溶氧量小于7µg/L 亚临界以上应彻底除氧
旋膜除氧器的原理
旋膜除氧器是将旋膜管垂直放置,内外壁用隔 板隔开,将一定压力的水引至喷管外壁,在压差的作 用下,水自小孔喷射入管内,形成短暂的射流,由于 管内充满了加热蒸汽,射流的水便卷吸了大量的蒸 汽,产生混合加热作用。射流结束后,旋转水流往往 很快进入紊流状态,加热蒸汽迅速加热旋转水流,析 出大量不凝结气体,由于旋转水流基本上是紧贴管 壁旋转而下,在旋膜管中间形成汽—气通道,不存在 气体流动死区,析出的不凝结气体被讯速排出。