管徑
mm
孔徑
Dmm
孔間距
Smm
相對孔間
距SD
孔數(shù)
〃個(gè)
開孔總面積Amm2 |
1號
076X5
10
25
2510
49
3846.50 |
2號
076X5
8
20
208
77
3870.44 |
…alBL気f
4 |
J
t
i— |
A」B」
k—XBB
| |
目前，市場上主流的真空除氧器型式是一體化真空除氧器。通過試驗(yàn)，模擬了一體化真空除氧器的除氧過程，研究水下加熱裝置、給水含氧童、給水過冷度、給水流量對一體化真空除氧器除氧遙遙能的影響。
1概述一體化真空除氧器集除氧與儲水于一身，是火電和核電機(jī)組中處理給水的關(guān)鍵設(shè)備，其除氧遙遙的優(yōu)劣，直接影響著機(jī)組的安全運(yùn)行。現(xiàn)以一體化真空除氧器為研究對象，對一體化真空除氧器的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及影響其除氧遙遙能的主要因素進(jìn)行了分析,通過一體化真空除氧器試驗(yàn)系統(tǒng)，對影響除氧遙遙能的各項(xiàng)因素進(jìn)行了研究。
2試驗(yàn)過程一體化真空除氧器的除氧遙遙，主要與真空除氧器霧化噴嘴、給水溫度、工作壓力、負(fù)荷、給水含氧量、水下加熱方式等因素有關(guān)。通過試驗(yàn),模擬了一體化真空除氧器的除氧過程。在試驗(yàn)過程中，給水從真空除氧器頂部的彈簧噴嘴噴入,并被霧化。加熱蒸汽通過水下加熱裝置，從真空除氧器的水空間送入，對給水進(jìn)行加熱，實(shí)現(xiàn)對給水的除氧。試驗(yàn)中，利用蒸汽作為水下加熱熱源，在給定的給水流量下，通過2種不同結(jié)構(gòu)的水下蒸汽加熱裝置，試驗(yàn)研究了給水過冷度、給水含氧量等參數(shù)的變化,尋找影響一體化真空除氧器除氧遙遙能的規(guī)律。
3試驗(yàn)裝置真空除氧器筒體為臥式圓筒形容器，如圖1所示。筒體的直段長度為3000mm,直徑為2400mm。在真空除氧器頂部布置有給水入口、蒸汽與熱水入口、排氣孔、壓力測量孔及溫度測量孔。取樣口編號為1〜4,卩〜匸分別代表1〜4號取樣口水艙內(nèi)除氧水含氧量及溫度測點(diǎn),T5代表噴嘴霧化空間內(nèi)的溫度真空除氧器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如圖2所示。真空除氧器的頂部為水室,水室底部安裝有額定流量為13.5th的彈簧噴嘴，給水通過噴嘴霧化后進(jìn)行初步除氧。噴嘴下方為霧化空間，霧化空間之下是真空除氧器的水空間，水空間內(nèi)安裝了水下加熱裝置。為了研究真空除氧器中除氧水沿流程的含氧量及與溫度變化，結(jié)合試驗(yàn)實(shí)際情況，在水空間內(nèi)，設(shè)置了3塊隔板，將水空間分割為4個(gè)水艙，如圖3所示。真空除氧器的除氧水出口，位于真空除氧器內(nèi)除氧水流程的末端，即4號水圖2真空除氧器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3真空除氧器內(nèi)部水艙的布置圖在水下加熱裝置中，試驗(yàn)時(shí)選用J2種不同結(jié)構(gòu)的噴管。噴管的管徑、孔徑與孔間距等參數(shù)，如表1所示。噴管的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示。圖4噴管的結(jié)構(gòu)示意圖4試驗(yàn)工況進(jìn)行水下蒸汽加熱除氧試驗(yàn)時(shí),設(shè)定了各項(xiàng)參數(shù)及試驗(yàn)裝置。
（1）真空除氧器內(nèi)參數(shù)壓力約0.4MPa（飽和溫度約為143.6°C）；水位0.8m。
（2）給水參數(shù)霧化裝置為2個(gè)彈簧噴嘴，流量約27th；給水過冷度分別為3O°C、5O°C；給水含氧量分別為50fzgL、200"gL'760昭L。
（3）加熱蒸汽參數(shù)壓力約為0.7MPa；溫度約170°Co
（4）水下加熱裝置噴管1號噴管、2號噴管。為使試驗(yàn)結(jié)果更地反映一體化真空除氧器的實(shí)際運(yùn)行情況,試驗(yàn)中，給水經(jīng)噴嘴噴入真空除氧器經(jīng)除氧后排出真空除氧器所需時(shí)間，應(yīng)與真空除氧器實(shí)際運(yùn)行所需時(shí)間遙遙。基于此原則，并結(jié)合試驗(yàn)實(shí)際情況,經(jīng)計(jì)算后，確定試驗(yàn)過程中真空除氧器筒內(nèi)水位維持在0.8m左右較為合適。
5調(diào)節(jié)試驗(yàn)參數(shù)的方法
（1）水下加熱蒸汽的參數(shù)在試驗(yàn)中，通過調(diào)節(jié)鍋爐分汽缸出口處的閥門，控制蒸汽的壓力，采用調(diào)節(jié)閥自動(dòng)或手動(dòng)控制蒸汽的流量。當(dāng)加熱蒸汽經(jīng)噴管進(jìn)入真空除氧器水空間時(shí),加熱蒸汽與除氧水進(jìn)行熱交換，加熱蒸汽會發(fā)生凝結(jié)和放熱現(xiàn)象。除氧水吸收熱后，部分除氧水產(chǎn)生汽化,汽化后蒸汽穿過水層進(jìn)入真空除氧器的汽空間，繼續(xù)對給水進(jìn)行加熱。當(dāng)加熱蒸汽流量較大時(shí)，可能有部分加熱蒸汽直接穿過水層進(jìn)入汽空間。
確定水下蒸汽的流量，計(jì)算方法為Qw=Gw(id—hw)(1)Qv=Gv(hv—hd)(2)Qw=Qv(3)由式(1)〜式(3)得C(hahw)o5=(知一膈)Gw式(1)中(丄為給水吸收的總熱量,kJ;Q。為水下加熱蒸汽放出的熱量，心；如為除氧水的比培,kJkg；知為蒸汽的比焙,kJkgMw為給水的比焰,kJkg；G。為蒸汽流量,th；G.為給水的流量,th。G”可由流量計(jì)測得，娘、幻、隊(duì)可根據(jù)其溫度查水蒸氣熱力遙遙質(zhì)表得到，由此可算出水下蒸汽加熱所需的流量G.。給水含氧量試驗(yàn)中，采用除氧水回水與自來水以不同比例混合的方法，調(diào)節(jié)給水的含氧量，根據(jù)質(zhì)量守恒原理，計(jì)算所需自來水的混入量，計(jì)算方法為GbwIObw,Gbw+Otw,GwQwGw由式(5)、式(6)得Ow=^hw(Qbw—OTO)+OwLrw式(5)〜式(7)中Ow為給水含氧量,igL;Obw為除氧水含氧量,figL}Om為自來水含氧量，昭L；Gbw為除氧水回水流量,tbuGw為自來水流量,th。Gw、Obw、CL可由儀表測量得到,在給水流量不變的條件下，調(diào)節(jié)除氧水回水和自來水的流量，使其比例發(fā)生變化，達(dá)到對給水含氧量進(jìn)行調(diào)節(jié)目的。給水溫度將除氧水的回水通過冷卻器降溫后，再與自來水混合。通過調(diào)節(jié)冷卻器流量的大小，控制給水的溫度，達(dá)到試驗(yàn)工況的要求。除氧水回水與自來水混合前溫度Gw計(jì)算方法Gbc,九beIGg,itw•hw式(8)中知e為除氧水回水被冷卻后的比焰,kjkg；A為自來水的比焙,kJkg；Gw、0晾、CU等參數(shù)，在確定給水的含氧量后，即可獲得；Mw可根據(jù)給水溫度,查水的熱力遙遙質(zhì)表得到，由此，可以算出砧。再依據(jù)水的熱力遙遙質(zhì)表,就可得出除氧水回水冷卻后的溫度，通過調(diào)節(jié)冷卻水量，實(shí)現(xiàn)除氧水回水溫度的調(diào)節(jié)，使得給水溫度達(dá)到試驗(yàn)工況的要求。
6試驗(yàn)結(jié)果與分析
6.1加熱給水的遙遙能分析真空除氧器運(yùn)行時(shí)，對于不同的給水過冷度,需有足夠的遙遙能將其加熱至飽和狀態(tài)，才有利于給水的除氧。為研究一體化真空除氧器對給水加熱的能力，當(dāng)給水流量一定時(shí)，通過試驗(yàn)，研究一體化真空除氧器對于不同給水過冷度的加熱能力。當(dāng)水下蒸汽加熱裝置分別采用1號、2號噴管，給水流量約為27th,給水過冷度為30°C與50°C時(shí),一體化真空除氧器筒內(nèi)溫度分布情況，如表2所示。從表2可知，該一體化真空除氧器對給水的加熱遙遙能良。對于2種不同的水下蒸汽加熱裝置，當(dāng)給水流量為27th、給水過冷度分別為30°C與50°C時(shí)，給水均能被真空除氧器內(nèi)蒸汽加熱至真空除氧器內(nèi)壓力相應(yīng)的飽和溫度。真空除氧器的給水被彈簧噴嘴霧化后，給水的受熱表面積增加，隨后被霧化空間內(nèi)的蒸汽充分加熱，達(dá)到了飽和溫度，滿足初步的除氧要求。真空除氧器內(nèi)各水艙的除氧水溫度,均達(dá)到了飽和溫度，在水下加熱蒸汽的擾動(dòng)下，進(jìn)行了深度除氧。
6.2給水含氧畳對除氧遙遙能的影響水下加熱裝置給水過冷度°c給水流量t・h1真空除氧器內(nèi)飽和溫度°c真空除氧器內(nèi)水艙溫度笆霧化空間溫度笆
1號取樣口2號取樣口3號取樣口4號取樣口
1號30141.87142.68142.45142.27142.49142.36
5027142.15142.69142.45142.62142.82142.62
2號30142.15143.29143.06143.15143.35143.13
50142.05142.69142.49142.62「142.82142.62
對于2種不同結(jié)構(gòu)的水下蒸汽加熱裝置，當(dāng)給水流量為27th、給水過冷度30°C與50°C時(shí)，不同給水含氧量對一體化真空除氧器除氧遙遙能影響曲線，如圖5所示。(d)2號噴管給水的過冷度為50笆
圖5除氧遙遙能的影響曲線通過試驗(yàn),從幾個(gè)方面分析了試驗(yàn)結(jié)果。當(dāng)利用水下蒸汽進(jìn)行加熱時(shí)，在相同的給水過冷度、給水流量下，除氧水的含氧量隨著真空除氧器給水含氧量的增加而增加。盡管給水的流量不變，但進(jìn)入真空除氧器內(nèi)的氧氣總量在增加，使得真空除氧器內(nèi)傳質(zhì)的負(fù)荷增大。當(dāng)給水含氧量增大時(shí)，真空除氧器內(nèi)蒸汽與除氧水之間的氧傳遞的平衡被破壞，此時(shí)進(jìn)入真空除氧器內(nèi)的氧量大于排氣的排出氧量，使得真空除氧器內(nèi)蒸汽中氧氣濃度上升,蒸汽中氧氣的分壓力上升,會直接導(dǎo)致除氧水中氧濃度的上升。隨著真空除氧器的持續(xù)運(yùn)行，進(jìn)入真空除氧器的氧量將與排氣的排出氧量達(dá)到新的平衡，將除氧水向汽空間產(chǎn)生氧傳遞的平衡濃度，保持在一個(gè)較高的水平。此時(shí)，蒸汽中的氧濃度將維持在一個(gè)較高水平，也使除氧水的氧濃度維持在較高的水平。
試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),真空除氧器1號水艙內(nèi)的除氧水含氧量較高,沿除氧水流程(依次流經(jīng)2號、3號、4號水艙)，除氧水的含氧量依次遞減，在4號水艙內(nèi)除氧水的含氧量達(dá)到小值。這是因?yàn)檎婵粘跗鞯慕o水，經(jīng)彈簧噴嘴霧化并初步除氧后，先落入1號水艙,1號水艙的除氧負(fù)荷較大，且除氧時(shí)間不夠充分，但隨著除氧水依次經(jīng)過2號、3號、4號水艙，傳熱及傳質(zhì)不斷加深，除氧水中剩余的溶氧不斷被析出，使得除氧水的含氧量不斷下降，完成了對給水的深度除氧。當(dāng)真空除氧器的給水含氧量從50ptgL升至760MgL,4號水艙內(nèi)除氧水的含氧量增至7昭L以上。當(dāng)給水含氧量約為200、gL時(shí)，分別采用了2種不同結(jié)構(gòu)的水下加熱裝置,4號水艙內(nèi)除氧水的含氧量仍低于7MgLo此時(shí)，真空除氧器的出水滿足《火力發(fā)電廠及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》(GBT121452008)對鍋爐給水含氧量的要求。
6.3給水過冷度對除氧遙遙能的影響分別采用2種不同結(jié)構(gòu)的水下蒸汽加熱裝置、給水流量為27th,在不同的給水含氧量條件下,分析給水過冷度對一體化真空除氧器除氧遙遙能的影響，給水過冷度對除氧遙遙能的影響曲線，如圖6所示。(a)l號噴管的給水過冷度3O°C含氧量48僱L、過冷度50P含氧量57Mg(b)l號噴管給水過冷度30P含氧量217席L、過冷度.50笆含氧量205MgL真空除氧器筒內(nèi)水艙編號(f)2號噴管給水過冷度30P含氧量749昭L、過冷度50笆含氧量768卩gL圖6給水過冷度對除氧遙遙能的影響曲線!•3i、MIw«I嶠遂分析試驗(yàn)結(jié)果可知,在給水含氧量、給水流量、水下加熱裝置一定時(shí),給水過冷度較大，真空除氧器內(nèi)除氧水的含氧量。當(dāng)給水含氧量較小時(shí)，給水過冷度對除氧水含氧量的影響并不遙遙，但隨著給水(c)l號噴管給水過冷度3OP含氧量757昭L、
過冷度5(TC含氧量753昭L含氧量不斷增大，給水過冷度對除氧水含氧量的影響就越大。這是因?yàn)楫?dāng)給水過冷度較大時(shí),加熱給水所需的蒸汽量也較大，大量蒸汽從噴管噴入真空除氧器水空間時(shí)，對除氧水?dāng)_動(dòng)更加劇烈，使傳熱傳質(zhì)更加強(qiáng)烈，有利于除氧水中溶氧的析出。
6.4給水流對除氧遙遙能的影響當(dāng)進(jìn)行水下蒸汽加熱、給水過冷度為30C、給水含氧量不同時(shí)，給水流量分別為13.5th(單噴嘴)和27th(2個(gè)噴嘴),分析給水流量對真空除氧器遙遙能的影響,給水流量對真空除氧器遙遙能的影響曲線如圖7所示。(d)2號噴管給水過冷度300含氧量48昭L、過冷度50笆含氧量57MgL70(a)給水流量13.5th含氧量為61悠L、
給水流量27th含氧量為50jxgLT給水過冷度30P—給水過冷度50P真空除氧器筒內(nèi)水飽編號(e)2號噴管給水過冷度30°C含氧量210MgL,
過冷度50°C含氧量236agL(b)給水流量13.5th含氧量為208昭L、
給水流量27th含氧量為207«gL真空除氧器筒內(nèi)水艙編號(c)給水流量13.5th含氧量為752昭L、給水流量2?th含氧量為766昭L圖7給水流量對真空除氧器遙遙能的影響曲線由試驗(yàn)結(jié)果可知，利用相同的水下加熱裝置，在給水過冷度、給水含氧量給定的情況下，當(dāng)給水流量為13.5th時(shí),艙內(nèi)除氧水的含氧量比給水流量為27th時(shí)的含氧量低，當(dāng)給水流量增大，而真空除氧器內(nèi)的水位不變，除氧水在真空除氧器內(nèi)停留的時(shí)間為給水流量為27th時(shí)的兩倍，除氧水在真空除氧器筒體內(nèi)停留的時(shí)間更長，使除氧水中溶氧的析出更加遙遙，提高了除氧遙遙。單噴嘴的霧化遙遙要優(yōu)于2個(gè)噴嘴的霧化遙遙，會略微影響除氧的遙遙。本項(xiàng)目研究的一體化真空除氧器對給水的加熱遙遙能良。利用2種水下加熱裝置,在給水流量為27th、給水過冷度為30°C與50°C的工況下,給水均能被蒸汽加熱至與真空除氧器壓力相對應(yīng)的飽和溫度。真空除氧器的給水被彈簧噴嘴霧化后，給水的受熱表面積增加,隨后被霧化空間內(nèi)的蒸汽充分加熱,達(dá)到了飽和溫度，滿足了初步除氧的要求。本項(xiàng)目研究的一體化真空除氧器除氧遙遙能良。采用2種不同結(jié)構(gòu)的水下蒸汽加熱裝置，當(dāng)加熱方式為水下蒸汽加熱、給水流量為27th、給水過冷度為30°C與50°C時(shí)，給水的含氧量約為200MgL,經(jīng)真空除氧器處理后，出水的含氧量低于7gL。給水過冷度較大時(shí)，除氧的遙遙更,但過冷度的差異對除氧遙遙的影響并不遙遙。當(dāng)減小給水流量時(shí)，真空除氧器內(nèi)除氧水的含氧量比給水流量大時(shí)要更低，這是因?yàn)槌跛谡婵粘跗鲀?nèi)停留的時(shí)間比較長，使水中溶氧被充分析出，除氧的遙遙更。3.6換熱管材質(zhì)的選擇遙遙內(nèi)高加換熱管大多都采用SA—556Gr.C2碳鋼管，由于該種材質(zhì)的耐沖蝕能力較差，導(dǎo)致?lián)Q熱管的管壁減薄量比較大，影響了高加設(shè)備的運(yùn)行壽命。采用不銹鋼換熱管可提高換熱管的抗沖刷能力，延長換熱管的遙遙壽命,據(jù)統(tǒng)計(jì)，不銹鋼換熱管的遙遙壽命，可達(dá)20年，而碳鋼換熱管的遙遙壽命，僅為8〜10年。從長遠(yuǎn)計(jì)，不銹鋼換熱管的前期資金較大,但從設(shè)備長期運(yùn)行效益考慮，采用不銹鋼換熱管更加合理。通過分析高壓加熱器的遙遙管原因，對各種影響因素進(jìn)行了分析，解說了換熱管損壞的主要原因，為換熱管的損壞分析，提供了很的借鑒經(jīng)驗(yàn)。同時(shí),對機(jī)組的運(yùn)行調(diào)試,提出了一些操作方面的要求，也為換熱管的遙遙管分析提供了參考。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，模擬高壓加熱器運(yùn)行狀況的技術(shù)不斷出現(xiàn)，可更加充分地分析影響高壓加熱器遙遙壽命的各個(gè)因素，也為提高高壓加熱器的遙遙壽命提供了保障。
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