“除氧器”的結(jié)構(gòu)及其工作原理

除氧器

除氧器是鍋爐及化工廠余熱回收系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)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(shè)備的腐蝕造成的嚴(yán)重?fù)p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(xì)講解!

一、概述

凝結(jié)水在流經(jīng)負(fù)壓系統(tǒng)時，在密閉不嚴(yán)處會有空氣漏入凝結(jié)水中，加之凝結(jié)水補(bǔ)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(tǒng)中的設(shè)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(tǒng)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(dāng)增加溶解氧，緩解氧腐蝕，并適當(dāng)提高給水PH值，消除CO2腐蝕。

二、分類

除氧方法分為化學(xué)除氧和熱力除氧兩種，常用以熱力除氧為主，化學(xué)除氧為輔的方法進(jìn)行除氧。除氧器是利用熱力除氧原理進(jìn)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(jié)水與給水的流量不平衡。在熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，也用除氧器回收高品質(zhì)的疏水。

除氧器的汽源設(shè)計(jì)決定于除氧器系統(tǒng)的運(yùn)行方式。當(dāng)除氧器以帶基本負(fù)荷為主時，多采用定壓運(yùn)行方式，這時，供汽汽源管路上設(shè)有壓力調(diào)節(jié)閥，要求汽源的壓力略高于定壓運(yùn)行壓力值，并設(shè)有更高一級壓力的汽源作為備用。這種方式節(jié)流損失大，效率較低；而以滑壓運(yùn)行為主的除氧器，其供汽管路上不設(shè)調(diào)節(jié)閥，除氧器的壓力隨機(jī)組負(fù)荷而改變。因不發(fā)生節(jié)流，其效率較高。

三、工作原理

亨利定律指出：當(dāng)液體和氣體處于同一平衡狀態(tài)時，在溫度一定的情況下，單位體積液體內(nèi)溶解的氣體量與液面上該氣體分壓力成正比。當(dāng)水溫升高時，水的蒸發(fā)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(dǎo)致水中的氣體不斷析出，達(dá)到新的動平衡狀態(tài)，除氧器就是利用這種原理進(jìn)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?dāng)增加水面上混合氣體中水蒸汽的量時，就可降低氧氣的分壓力，為除氧創(chuàng)造條件。

水達(dá)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(jié)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(dá)到此溫度和壓力下的平衡狀態(tài)。

熱力除氧過程是個傳熱和傳質(zhì)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(zhì)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(kuò)散形式從水中逸出。經(jīng)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(dá)到深度除氧目的，可適當(dāng)增加水的表面積，縮短氣體析出路徑，強(qiáng)化水中氣體的析出。

為達(dá)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(zhì)時間。

在初級除氧階段，凝結(jié)水經(jīng)過高壓噴嘴形成發(fā)散的錐形水膜向下進(jìn)入初級除氧區(qū)，在初級除氧區(qū)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(shè)有排氣口，以及時排出析出的氧氣；經(jīng)初級除氧的水在水箱下部匯集，深度除氧在水面以下進(jìn)行的，利用引入水面以下的蒸汽將水加熱、沸騰，實(shí)現(xiàn)深度除氧。除氧過程析出的氣體經(jīng)排氣管排出，除氧后的水則在水箱內(nèi)與回收的疏水等混合。這種噴霧除氧的優(yōu)點(diǎn)在于其除氧效率幾乎不受水溫的影響。

三、結(jié)構(gòu)

1、噴嘴

除氧器的兩側(cè)分別安裝有一個蝶型噴嘴，凝結(jié)水分兩路引入這兩個噴嘴。噴嘴使凝結(jié)水形成適當(dāng)?shù)乃?，以獲得最佳直徑的水滴，達(dá)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(nèi)部結(jié)構(gòu)

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

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(dāng)除氧器水位失控甚至滿水時可能使汽輪機(jī)進(jìn)水，造成惡性事故。因此除氧器內(nèi)設(shè)有除氧器溢流與放水口，并在順序控制中設(shè)有高水位限制。

當(dāng)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(jīng)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(yùn)行的除氧器，在負(fù)荷發(fā)生變化時，均有可能產(chǎn)生“返氧”或“再沸騰”現(xiàn)象，尤其滑壓運(yùn)行的除氧器發(fā)生的可能性更大。

當(dāng)負(fù)荷上升時，除氧器內(nèi)壓力隨之上升，而除氧器內(nèi)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(jīng)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(xiàn)象。

返氧的發(fā)生不會造成給水泵發(fā)生汽蝕。在運(yùn)行中除氧器的壓力激增的可能性較小，而壓力突降則經(jīng)常發(fā)生，這時易發(fā)生除氧器的“再沸騰”現(xiàn)象。

2、除氧器排汽量的調(diào)節(jié)

除氧器排汽量的多少直接與除氧效果和經(jīng)濟(jì)性相關(guān)，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(jīng)過現(xiàn)場運(yùn)行調(diào)整后確定。