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“除氧器”的结构及其工作原理

发布时间:2019-8-22 10:06:09

除氧器

除氧器是锅炉及化工厂余热回收系统关键设备之一,若除氧器除氧能力差,将对锅炉给水管道、省煤器和其它附属设备的腐蚀造成的严重损失。那么,除氧器的工作原理是什么呢?仅仅是“通汽排气”吗这么简单吗?我们先来看视频简单了解下。

“简单”的除氧器到底怎么回事呢?且看下面详细讲解!

一、概述

凝结水在流经负压系统时,在密闭不严处会有空气漏入凝结水中,加之凝结水补给水中也含有一定量的空气,这部分气体在满足一定条件下,不仅会腐蚀系统中的设备,而且使加热器及锅炉的换热能力降低。

为了防止给水系统的腐蚀,主要的方法是减少给水中的溶解氧,或在一定条件下适当增加溶解氧,缓解氧腐蚀,并适当提高给水PH值,消除CO2腐蚀。

二、分类

除氧方法分为化学除氧和热力除氧两种,常用以热力除氧为主,化学除氧为辅的方法进行除氧。除氧器是利用热力除氧原理进行工作的混合式加热器,既能解析除去给水中的溶解气体;又能储存一定量给水,缓解凝结水与给水的流量不平衡。在热力系统设计时,也用除氧器回收高品质的疏水。

除氧器的汽源设计决定于除氧器系统的运行方式。当除氧器以带基本负荷为主时,多采用定压运行方式,这时,供汽汽源管路上设有压力调节阀,要求汽源的压力略高于定压运行压力值,并设有更高一级压力的汽源作为备用。这种方式节流损失大,效率较低;而以滑压运行为主的除氧器,其供汽管路上不设调节阀,除氧器的压力随机组负荷而改变。因不发生节流,其效率较高。

三、工作原理

亨利定律指出:当液体和气体处于同一平衡状态时,在温度一定的情况下,单位体积液体内溶解的气体量与液面上该气体分压力成正比。当水温升高时,水的蒸发量增大,水面上水蒸汽的分压力升高,气体分压力相对下降,导致水中的气体不断析出,达到新的动平衡状态,除氧器就是利用这种原理进行除氧的。

道尔顿定律指出:混合气体的全压力等于各组分气体分压力之和。对于给水而言,水面上混合气体的全压力,等于气体的分压力与蒸汽的分压力之和。可见当增加水面上混合气体中水蒸汽的量时,就可降低氧气的分压力,为除氧创造条件。

水达到饱和温度时,水面上蒸汽的分压力接近于其混合气体的总压力,而不凝结气体的分压力接近于零,这样水中溶解的气体就会不断的排出水面,直至达到此温度和压力下的平衡状态。

热力除氧过程是个传热和传质的过程,传热过程是把水加热到除氧器压力下的饱和温度,传质过程是将水中的气体分离析出。

气体的析出方式大致有两种:

一种是在除氧的初始阶段,气体以小气泡的形式从水中逸出。此时水中气体的含量较多,其分压力大于水面以上气体的分压力,气体会以气泡的形式克服水的粘滞力和表面张力析出,如此除去水中80%-90%的气体。

另一种是气体以扩散形式从水中逸出。经过初级除氧的给水中仍含有少量气体,这部分气体的不平衡压差很小,气体离析的能力较弱,为达到深度除氧目的,可适当增加水的表面积,缩短气体析出路径,强化水中气体的析出。

为达到良好的热力除氧效果,必须满足以下条件:

第一:有足够量的蒸汽将水加热到除氧器压力下的饱和温度;

第二:及时排走析出的气体,防止水面的气体分压力增加,影响析出;

第三:增大水与蒸汽接触的表面积,增加水与蒸汽接触的时间,蒸汽与水采用逆向流动,以维持足够大的传热面积和足够长的传热、传质时间。

在初级除氧阶段,凝结水经过高压喷嘴形成发散的锥形水膜向下进入初级除氧区,在初级除氧区水膜与上行的蒸汽充分接触,迅速将水加热到除氧器压力下的饱和温度,大部分氧气从水中析出,聚集在喷嘴附近。为防止氧气积聚过多,在每个喷嘴的周围设有排气口,以及时排出析出的氧气;经初级除氧的水在水箱下部汇集,深度除氧在水面以下进行的,利用引入水面以下的蒸汽将水加热、沸腾,实现深度除氧。除氧过程析出的气体经排气管排出,除氧后的水则在水箱内与回收的疏水等混合。这种喷雾除氧的优点在于其除氧效率几乎不受水温的影响。

三、结构

“除氧器”的结构及其工作原理

1、喷嘴

除氧器的两侧分别安装有一个蝶型喷嘴,凝结水分两路引入这两个喷嘴。喷嘴使凝结水形成适当的水膜,以获得最佳直径的水滴,达到既增大水与蒸汽的接触表面积,又缩短了气体离析路径的效果。

除氧器内部结构

2、蒸汽平衡管与逆止阀

除氧器的两路汽源四抽和辅汽均引入底部,任一路均能满足除氧和加热的要求。

为避免蒸汽管内返水,在每个加热蒸汽管路上均设一路蒸汽平衡管,平衡管上装有逆止阀,正常运行时供汽管内的压力大于除氧器内部压力,逆止阀关闭,蒸汽经供汽管引入水面以下;当供汽压力突降使除氧器内部压力高于供汽管道内压力时,在此压差的作用下逆止阀打开,使除氧器内部压力降至供汽管内的压力,防止因除氧器的压力过高,使水箱内的给水返入蒸汽管内。如下图:

“除氧器”的结构及其工作原理

3、安全阀

为防止除氧器超压,除氧器装有安全阀。

4、溢流管

除氧器水位过高可能引起除氧器超压,当除氧器水位失控甚至满水时可能使汽轮机进水,造成恶性事故。因此除氧器内设有除氧器溢流与放水口,并在顺序控制中设有高水位限制。

当水位上升至较高值时,先打开放水阀放掉部分给水;在除氧器水位上升至溢流水位时,水经溢流口排掉。

除氧器溢流管

1、除氧器的“返氧”和“再生沸腾”

无论采用定压还是滑压运行的除氧器,在负荷发生变化时,均有可能产生“返氧”或“再沸腾”现象,尤其滑压运行的除氧器发生的可能性更大。

当负荷上升时,除氧器内压力随之上升,而除氧器内的水温变化滞后于压力的变化,不能立即升高,而变成欠饱和水。由于气体在不饱和水中的溶解度大于在饱和水中的溶解度,于是已经析出的气体又重新返回到给水中,使除氧效率下降,此即“返氧”现象。

返氧的发生不会造成给水泵发生汽蚀。在运行中除氧器的压力激增的可能性较小,而压力突降则经常发生,这时易发生除氧器的“再沸腾”现象。

2、除氧器排汽量的调节

除氧器排汽量的多少直接与除氧效果和经济性相关,其排氧门的开度过大,排汽损失加大;过小则降低除氧能力,其开度必须经过现场运行调整后确定。