高压除氧器含氧量超标原因分析及调整改进

高压除氧器含氧量超标原因分析及调整改进

陶新宇

大唐长春第二热电有限责任公司  吉林长春  130031

摘 要：通过叙述除氧器的工作原理，结合热电厂除氧器的工作环境，对含氧量超标原因进行分析及改进，使得除氧器的出力达到设计水平，以达到应有的经济效益。

关键词：除氧器；含氧量；超标；改进

火电厂锅炉给水中经常含有大量的溶解气体，如氧气、二氧化碳等，其中危害最大的是氧气，氧对钢铁构成的热力设备及管道会产生的氧腐蚀，对整个热力系统的安全构成重大威胁。作为除氧的主要设备，除氧器利用汽轮机的抽气加热锅炉给水，使得锅炉的给水达到该压力下相应的饱和温度，以除去溶于水中的氧气等气体，防止锅炉、汽轮机和管道等热力设备遭到腐蚀。如何保证除氧器的除氧效果是一项十分有意义的工作。

1 除氧器分类及其工作原理

根据其构造除氧器分为旋膜式除氧器、喷雾填料式除氧器，根据其外观分为有塔和无塔型除氧器，热电厂高压除氧器有三种类型，分为有塔型喷雾填料式除氧器、有塔型旋膜式除氧器、无塔型一体化除氧器。根据亨利定律和道尔顿分压定律可知：高压除氧器内液体中氧气的含量与液面蒸汽中氧气的压力成正比，在除氧器液面上随着水蒸气的增多，水蒸汽压力越来越大，氧气压力越来越小，液体中的氧气也就逐步析出来，通过排汽口排入大气，达到除氧的效果，这就是除氧器的工作原理。除氧原理依据亨利定律、道尔顿定律、传热传质定律。

1）亨利定律：在一定温度下，当溶于水中的气体与水中离析的气体处于动态平衡时，溶于单位容积液体中该气体的质量b，与液面上该气体的分压力Pb成正比。

2）道尔顿定律：混合气体的全压力等于各组成气体的分压力之和。

P=∑Pi +Ps（MPa）

随着水流被蒸汽不断加热，水逐渐蒸发，水表面的水蒸汽压力就逐步增大，其他气体的分压力就逐步减小，水中的气体分子逐渐脱出，并随余汽排出；当水被加热到除氧器工作压力下的饱和温度时，水表面的水蒸汽分压力等于除氧头的压力，也即蒸汽分压力等于总压力，其他气体的分压力近似为0，就可以让水中的各气体完全脱出，水中气体的溶解量接近0。

3）传质定律：气体从水中离析脱出的量与水的表面积A，不平衡压差ΔP成正比例，传质系数或离析系数Km，即G=KmAΔP。

除氧过程的两个阶段：

（1）初期除氧阶段：水中气体较多，不平衡压差ΔP较大，气体以小汽泡的形式逸出。除去80%-90%的气体。

（2）深度除氧阶段：水中气体较少，不平衡差压ΔP很小，气体以单个分子扩散作用离析。可利用加大汽水的接触面积形成水膜，以减少其表面张力或制造蒸汽在水中的鼓泡作用，使气体分子附着在汽泡上逸出。

除氧器(热力除氧器)必须满足的两个条件:

亨利定律：当液体表面的某种气体与溶解于液体中该气体处于正比，即  b=KPb/Po  ( mg/L )。当液面上不凝结气体的分压力一直维持零值，小于水中该溶解气体的平衡压力Pb时，该气体就会在不平衡压力差△P的作用下，自水中离析出来。即要及时将液面上的气体排出，使液面上不凝结气体的分压力近似为零。

    道尔顿定律：混合气体的全压力等于各组成气体的分压力之和，除氧塔空间的总压力P等于水中所溶解各种气体在水面上不凝结气体的分压力Pi与水面上蒸汽分压力Ps之和，即：P=∑Pi﹢Ps。在除氧器中，将水加热至工作压力下的饱和温度，水逐渐蒸发，水表面的蒸汽压力逐渐增大，近似等于总压力，其它气体的分压力近于或等于零，就可能让水中的各种气体完全析出。

2  含氧量超标常见影响因素

    含氧量也叫溶氧量，就是水中氧气的溶解量。在锅炉、压力管道等高温设备中，氧极易与之发生化学反应，将对锅炉、给水管道和其它附属设备腐蚀造成的严重损失。影响含氧量因素很多，其主要原因有：蒸汽阀门开度不够，中继水温度过低且流量过大；凝结水水质运行中不合格。除氧器过负荷，水位不稳；排气阀门开度太小；5）氧含量取样传感器故障；6）除氧器设备本身故障。

3  含氧量超标的调整措施及案例分析

满足含氧量合格的两个主要因素：被加热液体一定要加热到饱和温度；液体中析出的氧气必须及时排出。提出一种简单快捷的方法来判断含氧量不合格的原因。1发现含氧量不合格首先判断是哪个环节出现问题，是本岗位由于整体需要而调整了一些参数还是主机岗位相关参数调整或者是系统有所变动；采用了一种多因素分析法对含氧量的影响因素进行分解，把可能影响含氧量的主要因素同时列出，通过因素的变化有无来初步判断影响含氧量的主要因素，通过运行调整逐步细化，最终得出原因。

含氧量超标案例很多，现以热电厂高压除氧器的案例进行分析。

高压除氧器含氧量调整案例1：从含氧量趋势曲线可以看出，高压除氧器含氧量一天之中突然从5ug/L增大17ug/L，到6小时之后又突然增大到50ug/L，。经化验，凝结水合格，锅炉疏水合格，最后验证是除氧器本身出现故障。后经检修发现，除氧塔中凝结水水箱和中继水水箱均有较大的裂缝，且在凝结水和中继水分配管上的部分喷嘴弹簧由于老化已经失去弹性，达不到设计使用要求，同时发现一次加热蒸汽分配管根部也有裂缝。正是这些设备的故障，严重影响了凝结水、中继水的雾化效果和加热蒸汽的分配不均匀，而最终导致除氧不彻底，含氧量不合格。

高除含氧量调整案例2：当高压除氧器发生含氧量不合格现象之后，通过历史曲线看出，是由于运行班组调整加热蒸汽阀门开度过小所致。当蒸汽阀门开度较小时，含氧量处于不合格水平，当蒸汽阀门开度增大后，除氧器含氧量初步趋于合格水平，此后蒸汽阀门一值保持40%的开度，含氧量也一直维持在1.5ug/L～2ug/L之间的合格水平。

对待除氧器的含氧量不合格现象，要注意以下几点：1）在除氧器含氧量调整上，要注意高除不宜过负荷运行，发现过负荷现象，立即转移多余负荷，保证除氧器安全平稳运行；2）保持高低除水位、压力、温度稳定，监盘人员提高注意力，防止水位大量波动，从而影响其他除氧器的水位；3）水质要合格，尤其凝结水的水质要符合要求，运行人员密切关注机组真空，保证凝结水生成的压力和温度；4）低压除氧器的中继水温度不宜过低，及时调整低压除氧器的压力和温度，保证水质合格；5）对设备定期检验检修，及时更换发现有问题的管道和喷嘴以及超出使用安全年限的零部件。

4 结论

   除氧器的含氧量调整涉及的因素很多，并且是一个动态的不断变化的过程，因此合理的参数配合是一个调整的关键。但只要保证除氧器的压力、温度、水位这个动态的变化是合理的，除氧器的含氧量调整也是可控的。含氧量合格为锅炉设备的安全运行提供了更有力的保障，实现了电厂运行的经济性、安全性原则。

作者简介：陶新宇，（1993-  ），男，助理工程师，从事火电厂汽轮机运行工作。