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旋膜除氧器與無頭除氧器的對比
旋膜除氧器與無頭除氧器的對比
一、 除氧器應(yīng)用現(xiàn)狀
目前國內(nèi)普遍采用的是帶有除氧頭的常規(guī)除氧器(以下簡稱有頭除氧器)，它的類型有噴霧填料式、淋水盤式及噴霧淋水盤式。除氧過程是在除氧頭中完成的，包括在噴霧層的初步除氧，可除去水中的大部分氣體，在下面的淋水盤層或填料層進(jìn)行深度除氧，除去水中的殘余氣體。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，技術(shù)創(chuàng)新已成為企業(yè)占領(lǐng)市場的重要一環(huán)，我公司也在新型無頭除氧器的開發(fā)上有了很大突破，尤其是在噴霧型無頭除氧器取得了較大發(fā)展，現(xiàn)將該產(chǎn)品的情況介紹如下：
二、無頭除氧器的工作原理及特點(diǎn)
工作原理
凝結(jié)水從盤式恒速噴嘴噴入除氧器汽空間，進(jìn)行初步除氧，然后落入水空間流向出水口；加熱蒸汽排管沿?zé)o頭除氧器筒體軸向均勻排布，加熱蒸汽通過排管從水下送入無頭除氧器，與水混合加熱，同時對水流進(jìn)行擾動，并將水中的溶解氧及其他不凝結(jié)氣體從水中帶出水面，達(dá)到對凝結(jié)水進(jìn)行深度除氧的目的。水在無頭除氧器中的流程越長，對水進(jìn)行深度除氧的效果越好。蒸汽從水下送入，未凝結(jié)的加熱蒸汽（此時為飽和蒸汽）攜帶不凝結(jié)氣體逸出水面，流向噴嘴的排汽區(qū)域（噴嘴周圍排汽區(qū)域為未飽和水噴霧區(qū)），在排汽區(qū)域未凝結(jié)的加熱蒸汽凝結(jié)為水，不凝結(jié)氣體則從排氣口排出。不凝結(jié)氣體在流向排氣口的流程中，在水容積一定的情況下，無頭除氧器筒體直徑越大，汽空間不凝結(jié)氣體分壓力越小，這樣就能有效控制不凝結(jié)氣體在液面的擴(kuò)散，避免二次溶氧的發(fā)生，因此，無頭除氧器筒體采用大直徑為佳。300MW及以上的無頭除氧器通常采用3800mm的直徑。
三、無頭除氧器與有頭除氧器"比較"
基本結(jié)構(gòu)和參數(shù)的比較
1、無頭除氧器
除氧形式：噴霧型。
無頭除氧器除氧原理：凝結(jié)水通過噴嘴充分霧化，進(jìn)行初步除氧，蒸汽從液面下的蒸汽分配管噴出，完成最終除氧。
結(jié)構(gòu)及材料：無頭除氧器結(jié)構(gòu)，除氧噴嘴內(nèi)置于水箱內(nèi)；噴嘴及鼓泡管采用不銹鋼材料，殼體采用碳鋼。
噴嘴及其容量：盤式恒速噴霧噴嘴；300MW機(jī)組配1個1200t/h噴嘴；600MW機(jī)組配2個1200t/h噴嘴。
無頭除氧器最大容量高達(dá)6000t/h（1300MW機(jī)組）。
壽命由于沒有除氧頭，從而避免了水箱上部大的集中載荷，筒體應(yīng)力大大減小，降低了產(chǎn)生應(yīng)力裂紋的可能性。
2、有頭除氧器
除氧形式：噴霧淋水盤或其他型式。
除氧原理：通過噴嘴霧化，去除大部分氧氣；深度除氧階段，凝結(jié)水一層層交錯向下流動，蒸汽從下部進(jìn)入淋水箱。
結(jié)構(gòu)及材料：雙容器結(jié)構(gòu)(除氧頭 水箱)，除氧頭采用不銹鋼復(fù)合板，水箱采用碳鋼。
凈質(zhì)量：水箱和除氧頭總質(zhì)量300MW機(jī)組約90t/臺；600MW機(jī)組約140t/臺。
噴嘴及其容量：彈簧噴嘴，配多個小流量噴嘴，單噴嘴最大流量25t/h。
最大容量：2400t/h（600MW機(jī)組）。
壽命：由于有除氧頭，水箱上部有比較大的集中載荷，筒體應(yīng)力大大增加，在運(yùn)行中將大量產(chǎn)生應(yīng)力裂紋，從而降低除氧器設(shè)備使用壽命。
機(jī)組安裝布置比較
檢修維護(hù)平臺：無頭除氧器只需沿水箱布置1個平臺，有頭除氧器至少需要2個平臺。
管路系統(tǒng)：無頭除氧器管路系統(tǒng)少，安裝簡單容易；有頭除氧器在除氧頭和水箱之間，需要接平衡管，管路較長，安裝相對較復(fù)雜。
保溫材料：無頭除氧器需用較少，有頭除氧器相對較多。
排汽凝汽器：無頭除氧器由于除氧時被帶走的蒸汽量很少，不需要排汽凝汽器；有頭除氧器由于除氧時被帶走的蒸汽量很多，需要安裝排汽凝汽器進(jìn)行再回收利用或防止冬天結(jié)冰。
高度尺寸：無頭除氧器300MW機(jī)組為4～5m，600MW機(jī)組為5～6m（總高度降低了3～4m）；有頭除氧器300MW機(jī)組為7～8m，600MW機(jī)組為8～9m。
抗震效果：無頭除氧器為單容器結(jié)構(gòu)，因此具有極佳的抗震能力；而有頭除氧器的除氧頭焊接在水箱的上部，總體高度較高，并且在除氧頭和水箱之間存在應(yīng)力，因此抗震效果相對較差。
基礎(chǔ)荷載：無頭除氧器由于質(zhì)量較輕，對基礎(chǔ)的荷載較小，300MW機(jī)組2支座，600MW機(jī)組支3座；有頭除氧器為相對較重，基礎(chǔ)荷載較大。
有效容積百分比：無頭除氧器有效容積占總?cè)莘e的70～72，由于將除氧頭和水箱合二為一，因此總體積大于有頭除氧器的水箱，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于有頭除氧器的除氧頭和水箱的總體積之和。有頭除氧器有效容積占總?cè)莘e的75～80。
除氧器尺寸對比見表1。
機(jī)組 類型 除氧頭 水箱
直徑 長度 直徑 長度
300MW 有頭 2.5 8.6 3.5 19.4
無頭 － － 3.8/4.0 20/21
600MW 有頭 2.5 15.0 3.9 26
無頭 － － 3.8 29
設(shè)備運(yùn)行及性能比較
1、無頭除氧器
無頭除氧器運(yùn)行壓力0.02～2MPa，適合于真空、大氣、過壓運(yùn)行，定滑、運(yùn)行。
可選擇過熱蒸汽、飽和蒸汽、濕蒸汽（90）、蒸汽/水混合物、熱水單一除氧介質(zhì)，也可混合使用，取決于用戶。
被除氧水種類有凝結(jié)水/給水、補(bǔ)充水/化學(xué)除鹽水，能夠?qū)⑤^低溫度的給水加熱到除氧器飽和溫度。
無頭除氧器負(fù)荷變化范圍在10～110，均保證出水含氧量小于5×10-6（即最低負(fù)荷可達(dá)10）。
水箱加熱由標(biāo)準(zhǔn)的蒸汽分配管完成，即在除氧過程中保持水箱加熱，無頭除氧器不需額外的水箱加熱裝置。
無頭除氧器正常運(yùn)行時的噪音不超過63.5dB（A）。
當(dāng)除氧器入口蒸汽在15～80m/s時，運(yùn)行的除氧器幾乎沒有振動或振動很�。ǖ驼駝邮莾�(nèi)置式無頭除氧器的顯著優(yōu)點(diǎn)）。
出水含氧量性能保證值不高于5×10?-6，正常運(yùn)行時2×10-6左右（國電石嘴山電廠2×300MW機(jī)組，正常運(yùn)行時不高于2×10-6；內(nèi)蒙準(zhǔn)格爾電廠2×300MW機(jī)組，正常運(yùn)行時只有1.5×10-6）。
在蒸汽區(qū)域沒有壓力差。
隨著壓力升高，水仍能保持飽和狀態(tài)。
無頭除氧器不需要啟動再循環(huán)泵。
2、有頭除氧器
運(yùn)行壓力0.049～0.83MPa或0.147～1.202MPa。
主要使用汽機(jī)低壓抽汽。
被除氧水種類有凝結(jié)水/給水、補(bǔ)充水/化學(xué)除鹽水，在將低溫給水加熱到除氧器飽和溫度時會遇到一些困難。
負(fù)荷變化范圍在35～105，出水含氧量小于等于7×10-6。
需額外的水箱加熱裝置。
符合國內(nèi)噪音工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)85dB（A）。
有些設(shè)計振動較大。
出水含氧量5×10-6～7×10-6。
隨著壓力升高，水可能出現(xiàn)過冷狀態(tài)。
需要啟動再循環(huán)泵。
機(jī)組可靠性比較
噴嘴的可靠性：無頭除氧器噴嘴無轉(zhuǎn)動部件，免維護(hù)，具有自身過濾功能以防堵塞，高度可靠；有頭除氧器除氧頭內(nèi)部存在轉(zhuǎn)動部件，機(jī)組故障率提高。
應(yīng)力集中：無頭除氧器由于采用單容器結(jié)構(gòu)取消了除氧頭，避免了水箱與除氧頭處的應(yīng)力裂紋；有頭除氧器在除氧頭和水箱之間采用焊接連接，因此不可避免地存在著應(yīng)力裂紋。
熱疲勞壽命：無頭除氧器的加熱蒸汽從水下送入，使除氧器整體工作溫度水平降低，金屬熱疲勞壽命大大提高；有頭除氧器的加熱蒸汽直接與筒體接觸，除氧器整體工作溫度高，金屬熱疲勞壽命較短。
低負(fù)荷/過負(fù)荷運(yùn)行：無頭除氧器保證機(jī)組在10～110的運(yùn)行工況下可靠運(yùn)行；在低于30負(fù)荷的惡劣工況下，有頭除氧器難以保證出口水含氧量。
使用壽命：無頭除氧器大于30年，有頭除氧器不超過20年。
四、結(jié)論
從以上的分析和對比看，旋膜無頭除氧器采用先進(jìn)的設(shè)計方案和制造工藝，同常規(guī)除氧器相比具有很多優(yōu)點(diǎn)。除氧效果好，可靠性高，能保證各工況下除氧水含氧量≤5μg/L，正常運(yùn)行時通常在1μg/L左右。適應(yīng)負(fù)荷變化能力強(qiáng)，采用定、滑壓運(yùn)行方式，負(fù)荷在額定負(fù)荷的10～110％之間變化時均能保證上述除氧效果。內(nèi)置式無頭除氧器啟動時不存在常規(guī)除氧器啟動時振動現(xiàn)象。加熱蒸汽從上面下送入，使除氧器整體工作溫度降低，金屬熱疲勞壽命大大提高。此外其系統(tǒng)設(shè)計簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，檢修維護(hù)方便。工作過程中，排氣損失極少，大大節(jié)約了運(yùn)行費(fèi)用。