热力除氧器改变，旋射膜式除氧器技术的应用 

摘　要：随着高参数大容量发电机组的发展，对热力除氧器的技术性能和特殊功能的要求愈来愈高，为使除氧水中溶氧趋于零，除氧器适应范围更宽，提高运行经济性和安全性，我国的科研人员进行了大量的研究工作，取得了很多成果，得到了良好的效益和较为成功的经验，以下是详细的情况介绍。
关键词：旋膜除氧器；淋水密度；淋水篦子；规整填料液汽网；旋射起膜器
概  述：以回热抽汽来加热除去锅炉给水中溶解汽体的混合式加热器，一般称为除氧器，它既是回热系统的一级，又用以汇集主凝结水、补充水、疏水、生产返回水、锅炉连排扩容蒸汽、汽轮机门杆漏汽等各项汽水流量成为锅炉给水，并要保证给水品质和给水泵的安全运行，是影响热力发电厂安全经济运行的一个重要的热力辅助设备。
1、给水中带入气体的危害：当水与空气接触时，就会有一部分溶解到水中，溶解于水中的气体主要来源有两个：一是补水带入；二是处于真空状态下的热力设备及管道附件不严密进入。给水带入气体的主要有以下危害：
（1）腐蚀热力设备及其管道，降低其其工作可靠性与使用寿命，给水中溶解气体危害最大的是氧气，他会对热力设备及管道材料产生腐蚀，所容二氧化碳会加快氧的腐蚀，而在高温条件下，及水的碱性较弱是氧腐蚀将加快。
（2）阻碍传热，影响传热效果，降低热力设备的热经济性，不凝结气体附着在传热面上，以氧化物沉积形成的盐垢，会增大传热热阻，使热力设备传热恶化。同时，氧化物沉积在汽轮机叶片上，会导致汽轮机出力下降和轴承推动力增加。
2、热除氧的机理分压定律（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，即除氧器内水面上混合气体的全压力，应等于溶解水中各气体（N2、O2、CO2、水蒸气等）的分压力之和。如定压下加热水至沸腾并使水蒸气分压力趋近于全压力，则水面上所有其他气体的分压力趋近于零，就可降低氧气的分压力，为除氧创造条件。亨利定律指出，气体在水中的溶解度，与该气体在水面上的饿分压力成正比，即单位体积水中溶解某气体量与水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，其它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。
3、旋膜除氧器的特点
当前热力除氧器从传热传质的机理上可分为雾化、泡沸和旋转膜3种，从形式上可分为立塔、卧塔和隐塔（亦称无塔）3种。
　　旋膜除氧器是80年代初在原膜式除氧器的基础上制造的。旋膜除氧器、雾化除氧器和泡沸除氧器主要参数比较见表1。由表1可知，与雾化除氧器和泡沸除氧器相比，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。
表1  3种除氧器性能比较
项目 雾化除氧器 泡沸除氧器 旋膜除氧器
淋水密度 68—87 85—159 133—177
提升温度/℃ 40 40 97
浓度差/ｕg*L-1 (50—200)/7 2200/7 7600/7
排汽量/ ‰ <3 <1 <1
滑压率 30%负荷以上 — 全滑压
4、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。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：
　　射流、旋膜和悬挂式泡沸3种传热传质方式源于石化系统设备的喷射、降膜、泡沸传热传质方式。旋膜除氧器将射流、旋转膜和悬挂式泡沸3种传热、传质方式缩为一体，在一个单元的部件内完成，提高了除氧效率。与雾化除氧器和泡沸除氧器相比，旋膜除氧器在技术上是一种创新。
5、MCY-、MCYG-系列新型旋射膜式除氧器的构造　
除氧器的结构型式主要由外壳、汽水分离器、新型旋射起膜器、淋水篦子、规整液汽网、水箱组成。
 1、外壳：是由筒身和冲压椭圆形封头焊制成。
 2、汽水分离器：该种装置取代了原老式除氧器内草帽锥式结构设计，使除氧器消除了排汽带水现象。
 3、新型旋射起膜器：由水室、汽室、起膜管、凝结水接管、补充水管、疏水接管和一次进汽接管组成。新型旋射起膜器的旋射膜管内增加了水膜导向装置，即使低负荷运行时也能强力降膜，保持旋射膜裙。
 凝结水、化学补水、经起膜管呈螺旋状按一定的角度喷出，形成水膜裙，并与一次加热蒸汽接管引进的加热蒸汽和由水箱经液汽网，水篦子上升的二次加热蒸汽接触被加热到接近除氧器工作压力下的饱和温度（即低于饱和温度2-3℃）并进行粗除氧。一般经此起膜段可除去给水中含氧量的90-95%左右。
 4、淋水篦子：是由数层交错排列的角形钢制件组成，经起膜段粗除氧的给水及由高加疏水在这里混合时行二次分配，呈均匀淋雨状落到装在其下的液汽网上。
 5、规整填料液汽网：是由许多开状尺寸相同的单元组成的SW型网孔波纹填料，组成的一个圆筒体，该规整填料保持丝网波纹填料和孔板波纹填料的优点外，而且比表面积大，压降小，操作弹性大，分离效率高、能耗低，永远不脱落等特点。给水在这里与二次蒸汽充分接触，加热到饱和温度并时行深度除氧，低压大气式除氧器≤10PPb，高压除氧器≤5PPb。
 6、水箱：除过氧的给水汇集到除氧头的下部容器的给水箱内，除氧水箱内装有新科学设计的强力换热再沸腾装置，该装置具有强力换热，迅速提升水温，更深度除氧，减小水箱振动，降低噪音等优点，提高了设备的使用寿命，保证了设备运行的安全可靠性。
6、旋膜除氧器在我厂的应用
由于我厂今年没有联网线，冬季承担着供暖任务，由于没有汽源，现阶段临时接在热网蒸汽母管上加一根蒸汽管道温度150℃，压力0.2MPa，对锅炉给水进行加热除氧，如果除氧效果不好将会腐蚀热力设备及其管道并且阻碍传热，影响传热效果，降低热力设备的热经济性。
我厂与原热电厂除氧器的参数比较见表2：
表2
项目 雾化除氧器 泡沸除氧器 旋膜除氧器
除氧头压力/ MPa 0.06 0.06 0.06
水箱温度/℃ 104 104 104
含氧量/ｕg*L-1 960 1500 1.58
由此可见：在同等温度、压力情况下雾化除氧器和泡沸除氧器含氧量将达到1000ｕg/L，无法满足需要，高压除氧器含氧量达到7ｕg/L已经合格，低压除氧器含氧量达到15ｕg/L已经合格，而我厂高压除氧器当低压除氧器使用，除氧头仅有0.06MPa，水箱温度为104℃，含氧量就达到了1.58ｕg/L，达到了良好的除氧效果，旋膜除氧器在我厂得到了很好的应用。