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    “除氧器”的結構及其工作原理

    發布時間:2019-8-22 10:06:09

    除氧器

    除氧器是鍋爐及化工廠余熱回收系統關鍵設備之一,若除氧器除氧能力差,將對鍋爐給水管道、省煤器和其它附屬設備的腐蝕造成的嚴重損失。那么,除氧器的工作原理是什么呢?僅僅是“通汽排氣”嗎這么簡單嗎?我們先來看視頻簡單了解下。

    “簡單”的除氧器到底怎么回事呢?且看下面詳細講解!

    一、概述

    凝結水在流經負壓系統時,在密閉不嚴處會有空氣漏入凝結水中,加之凝結水補給水中也含有一定量的空氣,這部分氣體在滿足一定條件下,不僅會腐蝕系統中的設備,而且使加熱器及鍋爐的換熱能力降低。

    為了防止給水系統的腐蝕,主要的方法是減少給水中的溶解氧,或在一定條件下適當增加溶解氧,緩解氧腐蝕,并適當提高給水PH值,消除CO2腐蝕。

    二、分類

    除氧方法分為化學除氧和熱力除氧兩種,常用以熱力除氧為主,化學除氧為輔的方法進行除氧。除氧器是利用熱力除氧原理進行工作的混合式加熱器,既能解析除去給水中的溶解氣體;又能儲存一定量給水,緩解凝結水與給水的流量不平衡。在熱力系統設計時,也用除氧器回收高品質的疏水。

    除氧器的汽源設計決定于除氧器系統的運行方式。當除氧器以帶基本負荷為主時,多采用定壓運行方式,這時,供汽汽源管路上設有壓力調節閥,要求汽源的壓力略高于定壓運行壓力值,并設有更高一級壓力的汽源作為備用。這種方式節流損失大,效率較低;而以滑壓運行為主的除氧器,其供汽管路上不設調節閥,除氧器的壓力隨機組負荷而改變。因不發生節流,其效率較高。

    三、工作原理

    亨利定律指出:當液體和氣體處于同一平衡狀態時,在溫度一定的情況下,單位體積液體內溶解的氣體量與液面上該氣體分壓力成正比。當水溫升高時,水的蒸發量增大,水面上水蒸汽的分壓力升高,氣體分壓力相對下降,導致水中的氣體不斷析出,達到新的動平衡狀態,除氧器就是利用這種原理進行除氧的。

    道爾頓定律指出:混合氣體的全壓力等于各組分氣體分壓力之和。對于給水而言,水面上混合氣體的全壓力,等于氣體的分壓力與蒸汽的分壓力之和??梢姰斣黾铀嫔匣旌蠚怏w中水蒸汽的量時,就可降低氧氣的分壓力,為除氧創造條件。

    水達到飽和溫度時,水面上蒸汽的分壓力接近于其混合氣體的總壓力,而不凝結氣體的分壓力接近于零,這樣水中溶解的氣體就會不斷的排出水面,直至達到此溫度和壓力下的平衡狀態。

    熱力除氧過程是個傳熱和傳質的過程,傳熱過程是把水加熱到除氧器壓力下的飽和溫度,傳質過程是將水中的氣體分離析出。

    氣體的析出方式大致有兩種:

    一種是在除氧的初始階段,氣體以小氣泡的形式從水中逸出。此時水中氣體的含量較多,其分壓力大于水面以上氣體的分壓力,氣體會以氣泡的形式克服水的粘滯力和表面張力析出,如此除去水中80%-90%的氣體。

    另一種是氣體以擴散形式從水中逸出。經過初級除氧的給水中仍含有少量氣體,這部分氣體的不平衡壓差很小,氣體離析的能力較弱,為達到深度除氧目的,可適當增加水的表面積,縮短氣體析出路徑,強化水中氣體的析出。

    為達到良好的熱力除氧效果,必須滿足以下條件:

    第一:有足夠量的蒸汽將水加熱到除氧器壓力下的飽和溫度;

    第二:及時排走析出的氣體,防止水面的氣體分壓力增加,影響析出;

    第三:增大水與蒸汽接觸的表面積,增加水與蒸汽接觸的時間,蒸汽與水采用逆向流動,以維持足夠大的傳熱面積和足夠長的傳熱、傳質時間。

    在初級除氧階段,凝結水經過高壓噴嘴形成發散的錐形水膜向下進入初級除氧區,在初級除氧區水膜與上行的蒸汽充分接觸,迅速將水加熱到除氧器壓力下的飽和溫度,大部分氧氣從水中析出,聚集在噴嘴附近。為防止氧氣積聚過多,在每個噴嘴的周圍設有排氣口,以及時排出析出的氧氣;經初級除氧的水在水箱下部匯集,深度除氧在水面以下進行的,利用引入水面以下的蒸汽將水加熱、沸騰,實現深度除氧。除氧過程析出的氣體經排氣管排出,除氧后的水則在水箱內與回收的疏水等混合。這種噴霧除氧的優點在于其除氧效率幾乎不受水溫的影響。

    三、結構

    “除氧器”的結構及其工作原理

    1、噴嘴

    除氧器的兩側分別安裝有一個蝶型噴嘴,凝結水分兩路引入這兩個噴嘴。噴嘴使凝結水形成適當的水膜,以獲得最佳直徑的水滴,達到既增大水與蒸汽的接觸表面積,又縮短了氣體離析路徑的效果。

    除氧器內部結構

    2、蒸汽平衡管與逆止閥

    除氧器的兩路汽源四抽和輔汽均引入底部,任一路均能滿足除氧和加熱的要求。

    為避免蒸汽管內返水,在每個加熱蒸汽管路上均設一路蒸汽平衡管,平衡管上裝有逆止閥,正常運行時供汽管內的壓力大于除氧器內部壓力,逆止閥關閉,蒸汽經供汽管引入水面以下;當供汽壓力突降使除氧器內部壓力高于供汽管道內壓力時,在此壓差的作用下逆止閥打開,使除氧器內部壓力降至供汽管內的壓力,防止因除氧器的壓力過高,使水箱內的給水返入蒸汽管內。如下圖:

    “除氧器”的結構及其工作原理

    3、安全閥

    為防止除氧器超壓,除氧器裝有安全閥。

    4、溢流管

    除氧器水位過高可能引起除氧器超壓,當除氧器水位失控甚至滿水時可能使汽輪機進水,造成惡性事故。因此除氧器內設有除氧器溢流與放水口,并在順序控制中設有高水位限制。

    當水位上升至較高值時,先打開放水閥放掉部分給水;在除氧器水位上升至溢流水位時,水經溢流口排掉。

    除氧器溢流管

    1、除氧器的“返氧”和“再生沸騰”

    無論采用定壓還是滑壓運行的除氧器,在負荷發生變化時,均有可能產生“返氧”或“再沸騰”現象,尤其滑壓運行的除氧器發生的可能性更大。

    當負荷上升時,除氧器內壓力隨之上升,而除氧器內的水溫變化滯后于壓力的變化,不能立即升高,而變成欠飽和水。由于氣體在不飽和水中的溶解度大于在飽和水中的溶解度,于是已經析出的氣體又重新返回到給水中,使除氧效率下降,此即“返氧”現象。

    返氧的發生不會造成給水泵發生汽蝕。在運行中除氧器的壓力激增的可能性較小,而壓力突降則經常發生,這時易發生除氧器的“再沸騰”現象。

    2、除氧器排汽量的調節

    除氧器排汽量的多少直接與除氧效果和經濟性相關,其排氧門的開度過大,排汽損失加大;過小則降低除氧能力,其開度必須經過現場運行調整后確定。


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