旋膜式除氧器电厂锅炉给水系统内部结构设计分析 

     通过实例介绍了汽轮机甩负荷后旋膜式除氧器瞬态压力、闪蒸蒸汽、闪蒸蒸汽流速、通过平衡管的压降以及淋水盘堆压降与时间的关系，评估汽轮机甩负荷对旋膜式除氧器的运行影响，从而获得旋膜式除氧器内部结构设计的关键点。
概述
    火电发电厂的热力旋膜式除氧器是利用汽轮机的抽汽加热锅炉进行给水的，该水路能够使锅炉给水达到工作压力下相应的饱和温度。不同的饱和温度可以除去溶于水中的氧气和其它不凝结气体，保证给水的品质，防止锅炉、汽轮机和管道等热力设备遭受腐蚀;另一方面，旋膜式除氧器是汽水直接接触式加热器，它是给水加热系统中的一环，利用汽轮机的抽汽加热锅炉给水，能够提高电厂设备热效率，同时节省燃料。
    旋膜式除氧器分为有头式旋膜式除氧器和无头式旋膜式除氧器。有头式旋膜式除氧器由对凝结水进行雾化、喷淋和加热的除氧头，以及门储存已完成加热除氧的凝结水储水箱两部分组成。本文主要介绍有头式旋膜式除氧器（淋水盘喷雾式除氧头与储水箱相连通）在汽轮机瞬态负荷降低时对旋膜式除氧器的瞬态压力、水箱中的闪蒸蒸汽量、通过蒸汽平衡管的闪蒸速度和压降以及淋水盘的压差进行计算，以此评估所设计的旋膜式除氧器内部结构的合理性。
1卧式喷雾淋水盘式旋膜式除氧器的结构及除氧过程
    本项目采用卧式喷雾淋水盘式旋膜式除氧器，其结构和流程如图1所示。旋膜式除氧器由一个除氧头和一个水箱组成。除氧头内装有若干弹簧喷嘴、淋水盘以及一些支撑部件等，其作用是除去冷凝水中的氧气和不凝结气体;位于下部的水箱把满足要求的给水图1火电厂旋膜式除氧器的流程图
    除氧头壳体内顶部由一弧形板焊至封头形成水室，来自低压加热器的主凝结水与其他输水或补充水水源进入顶部水室混合，经弹簧喷嘴喷出成伞状水膜，它与由下而上的加热蒸汽接触而进行直接接触传热和传质，以进行初步除氧。初步除氧后的水经多孔式淋水盘均匀播散进入一层配水盘，再逐次向下流经下面几层配水盘。加热蒸汽从壳体下部进入旋膜式除氧器，经挡板导向进入下面几层配水盘水平流动,再经挡板阻挡而转弯180°,然后水平流动经过上面几层配水盘,再转弯流向喷雾室。在加热蒸汽流经配水盘时与水作直接接触进行加热和传质,此过程为深度除氧，可使溶解于水中的氧气等不凝结气体得以彻底排除。顶部的蒸汽携带着氧气从排气口不断排出，而加热蒸汽放出热量后被冷凝为凝结水,与经除氧后的水混合，一起流入水箱。
2汽轮机瞬态负荷降低时旋膜式除氧器的运行
    在研究旋膜式除氧器的瞬态运行工况时，除氧头的平衡管和淋水盘是需要考虑的两个重要因素。在汽轮机负荷减低(或跳闸)时，汽轮机的抽汽无法到达旋膜式除氧器。此刻,旋膜式除氧器压力高于汽轮机抽汽部分的压力。这将导致安装在抽汽管道上的止回阀自动打开，止回阀是一个阻止将储存能量通过抽汽管道从除氧头进入汽轮机的安全装置。随着止回阀自动打开，旋膜式除氧器将出现压力衰减。
    这种压力衰减通过平衡管传递到水箱,将导致水箱水位线以上的空间中产生大量闪蒸蒸汽。这些闪蒸蒸汽会通过平衡管到达除氧头。大量的闪蒸蒸汽对淋水盘造成冲击，同时也打破了原有质量和能量的平衡关系。旋膜式除氧器在汽轮机负荷稳定工况下运行时，从汽轮机循环热平衡关系中很容易就可以确定旋膜式除氧器的质量与能量平衡;但在瞬态工况时，旋膜式除氧器内蒸汽和水的性质经历了一个相变过程，完全不同于稳态载荷时的运行情况。所以，旋膜式除氧器的内部件设计不仅要满足汽轮机的大载荷工况，还必须满足汽轮机的快速甩负荷运行工况。
    在瞬态负荷减低的情况下，闪蒸蒸汽已经通过平衡管流动经过淋水盘到达喷雾室，在喷雾室与进入的冷凝水混合建立起一个新的平衡饱和压力。
3实例
    下面以某火电厂发电机组工程为例，考虑的瞬态工况为:汽轮机甩负荷,所有抽汽停止供汽而凝结水继续进入旋膜式除氧器。瞬态开始时，低压加热器和它们之间的连接管道中的暖水继续进入旋膜式除氧器，之后进入旋膜式除氧器的水是来自于凝汽器的冷水⑴。在整个瞬态过程中，假设进入旋膜式除氧器的凝结水流量。
    从凝汽器来的冷流体开始进入旋膜式除氧器后，旋膜式除氧器的压降幅度更大，如图2所示。从凝汽器来的冷流体开始进入旋膜式除氧器的瞬间，旋膜式除氧器的闪蒸蒸汽量达到大值，如图3所示。通过平衡管的闪蒸蒸汽速度随着时间推移不断增大，在瞬态运行结束时达到大值。同时，只要从凝汽器来的冷流体能够达到旋膜式除氧器,那么,闪蒸蒸汽的大流速不受热流体的影响，如图4所示。通过平衡管的大压降小于下水管的有效静压头,这样才能保证旋膜式除氧器内的流体在重力作用下到达除氧水箱，如图5所示。与汽轮机大运行工况的抽汽压降相比,在瞬态载荷运行时通过淋水盘的压降相对而言是非常高的，如图6所示。
    从图2?图6可看出，低压加热器和连接管道中的热流体完全进入旋膜式除氧器，同时从凝汽器来的冷流体开始进入旋膜式除氧器时的该时间节点是一个转折点，在该时间点前后各参数的走势不同。因此，在确定了凝结水流量和旋膜式除氧器终压力力2后，研究在瞬态运行期间凝汽器中的冷凝水能否到达旋膜式除氧器是很有必要的。本文提供了一种旋膜式除氧器甩负荷情况下旋膜式除氧器内部压力变化的计算方法，以供旋膜式除氧器设计中考虑防止供水系统失效以及旋膜式除氧器损坏的相关计算参考与借鉴。