【正文】 safety and reliability of the entire thermal system. Deaerator as the main equipment,played an important role to ensure the security,reliability and operational life of thermal system. Therefore,how to ensure the effect of thermal deaerator is a very meaningful work. This paper mainly checks thermal heat transfer process of the spray zone of 300 MW unit according to on the basic principles of spray studying heat and mass transfer process on the spray filldeaerator and the rotary film deaerator we pare the results and analyze the constant pressure of runningsliding pressure on the operation of thermal effects and deaerator for the entire unit of economi verification,parison and analysis,in the adequate heating steam circumstances,the sprayfilldeaerator can quickly heatpressure basicaly ensure the operation of Deaerator effects,but heat economy worse. Contrary to the former,sliding pressure of running is good， but when the load suddenly changes it can not guarantee Deaerator effect. Key words: thermal deaerator。 二 〇 一 〇年 四 月 六 日 本科畢業(yè)論文 題 目 ： 除 氧 器 熱 力 校 核 學(xué) 生 姓 名 ： 學(xué) 院 ： 系 別 ： 專(zhuān) 業(yè) ： 班 級(jí) ： 指 導(dǎo) 教 師 ： 合 肥 工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè) 論文 摘 要 火電廠 鍋爐給水中經(jīng)常含有大量 的 溶解氣體，如氧氣、二氧化碳等， 其中危害最大的是氧氣，氧對(duì)鋼鐵構(gòu)成的熱力設(shè)備及管道會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的氧腐蝕， 對(duì)整個(gè)熱力系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行形成了重大威脅。 定壓運(yùn)行基本能保證除氧效果，但熱經(jīng)濟(jì)性差，滑壓運(yùn)行熱經(jīng)濟(jì) 性 好，但在負(fù)荷驟變時(shí)不能保證除氧效果。近 年來(lái)又出現(xiàn)了一種旋膜式除氧器 ， 從理論分析 ， 它的除氧效果比前兩種要好。 合 肥 工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè) 論文 2 第一章 緒論 給水除氧的意義 火電廠中鍋爐給水主要由凝結(jié)水和補(bǔ)充水組成。鍋 爐給水除氧方法主要有物理方法、化學(xué)方法和 電化學(xué)方法 等 。真空除氧能利用低品位余熱 ， 可用射流加熱器加熱軟化水；又能分級(jí)及低位安裝 ， 除氧可靠 ，運(yùn)行穩(wěn)定 ， 操作簡(jiǎn)單 ， 適用范圍廣。 其化學(xué)反應(yīng)方程式為 : 2Ｎａ 2ＳＯ 3+Ｏ 2→2 Ｎａ 2ＳＯ 4 （ 1— 1） 它的除氧效果與水的溫度、氧的濃度及亞硫酸鈉的投入量有密切關(guān)系 ， 溫度愈高 ，反應(yīng)時(shí)間愈短 ， 除氧效果愈好。 N2H4的除氧效果受 pH 值 、 溶液溫度及過(guò)剩 N2H4量的影響。 樹(shù)脂除氧的基本原理是在除氧器內(nèi)利用氧化還原樹(shù)脂與水中溶解氧反應(yīng)生產(chǎn)除氧水 ， 樹(shù)脂失效后用水合肼再生。 當(dāng)水流經(jīng)海綿鐵時(shí) ， 水中的氧與鐵發(fā)生氧化反應(yīng)而使氧得 以 去除 ， 但是生成反應(yīng)產(chǎn)物 Fe(OH) Fe(OH)3為不易溶入水的絮狀沉淀 ， 需定期用反沖水流去除。 鍋爐給水除氧方法多種多樣 ， 必須根據(jù)鍋爐爐型和實(shí)際情況 ， 結(jié)合鍋爐的熱力參數(shù)、水質(zhì)、噸位、負(fù)荷變化、經(jīng)濟(jì)條件等情況綜合考慮 ， 因地制宜選用 ， 確保鍋爐高效安全運(yùn)行。 80年代初首先是聯(lián)邦德國(guó)和蘇聯(lián) ， 為滿(mǎn)足巨型汽 輪 機(jī)組發(fā)展的需要 ， 開(kāi)始批量生產(chǎn)出力為 4000～ 6000t/h的無(wú)塔型熱力除氧器。 當(dāng)前以霧化和泡沸為傳熱、傳質(zhì)的除氧器仍是國(guó)際上研究開(kāi)發(fā)的兩大主要方向。 泡沸除氧器 :淋水密度較大 ， 一般為 150m3/m2但這些除氧器都有某些個(gè)自 的不足之處 ， 其共同的弱點(diǎn)是淋水密度、提升溫度和氧濃度差等方面的問(wèn) 題 ，帶來(lái)的后果是在運(yùn)行中適應(yīng)性、穩(wěn)定性有些不足 ， 甚至影響到除氧器的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。g/L， 才保證出口水溶氧在 10181。g/L。隨后對(duì)熱力除氧器的運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行分析 ， 通過(guò)幾種熱力除氧器的傳熱、傳質(zhì)的分析比較 ， 得出其除氧效果的優(yōu)劣；分析運(yùn)行方式對(duì)熱力除氧器除氧效果的影響和對(duì)整個(gè)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響 ； 分析運(yùn)行中引起除氧器除氧惡化的因素 ， 提出改善措施 ，以達(dá)到提高除氧效果的目的。 亨利定律指出在一定溫度條件下 ， 氣體溶于水中和氣體自水中溢出是動(dòng)態(tài)過(guò)程 ， 當(dāng)處于動(dòng)態(tài)平衡時(shí) ，單位體積溶解的氣體量 b與水面上該氣體的分壓力 pb成正比。 熱力除氧的基本條件 [17] 熱力 除氧不僅是傳熱過(guò)程 ， 而且還是傳質(zhì)過(guò)程 ， 必須同時(shí)滿(mǎn)足傳熱和傳質(zhì)兩方面的條件。電廠中使用的除 氧器多為此種類(lèi)型。 （ 2） 大氣式除氧器 大氣式除氧器 ， 是 除氧器內(nèi)的工作壓力比大氣壓稍高一些（約 ） ， 以便離析出的氣體能在該壓力差的作用下自動(dòng)排出除氧器。 （ 1） 淋 水盤(pán)式除氧器 淋水盤(pán)式除氧器 ， 是使要除氧的水通過(guò)多層淋水盤(pán) ， 形成大量細(xì)水流 ， 在此水流被蒸汽加熱的同時(shí)除去溶氧。 典型 的熱力除氧器 除氧器一般是由除氧頭和貯水箱兩部 分組成。 合 肥 工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè) 論文 13 加熱蒸汽由除氧頭的下部進(jìn)入配汽室 ， 由最下層淋水盤(pán) 的中央通汽孔上升 ， 穿過(guò)下落的細(xì)水流 ， 然后從小盤(pán)圍緣 和除氧頭外殼間的環(huán)形通道穿過(guò)而繼續(xù)上升。填料一般由不易腐蝕且不會(huì)污染水質(zhì)的材料制成 ， 形式有 Ω 形填圈 ， 拉 西環(huán) 、角鋼、扁鋼等。當(dāng)進(jìn)水全部為溫度較低的補(bǔ)充水時(shí) ， 噴霧除氧后水中的溶氧通?？山档偷?100～ 1000μ g/L； 經(jīng)過(guò)填料層再次除氧， 又能除去殘余溶氧的 95%以上 ， 因此 ，合 肥 工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè) 論文 14 可使除氧器的出水溶氧降低到 5～ 10μ g/L 以下。旋膜式除氧器就是將原來(lái)的噴霧填料式除氧器的固定式或彈簧式噴嘴改為由噴管和通汽管組成的水室而成。在水箱底部設(shè)置輔 圖 23 旋膜式除氧器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1 填料 ； ； 3 水室 ； 4 排氣 ； ； ； 7 水蓖子 ； 8 蒸汽 ； 助加熱裝置 ， 以幫助啟動(dòng)時(shí)縮短啟動(dòng)周期 ， 以及在水溫發(fā)生極大變動(dòng)時(shí) ， 開(kāi)啟底部輔助加熱裝置進(jìn)行輔助加熱 ， 以保證除氧效果。水蓖子由 30 30mm 的角鋼制作 ， 相互交叉排列。 當(dāng)水到 達(dá)管口噴出時(shí) ， 由于離心力的作用 ， 形成具有 一定角度的旋轉(zhuǎn)的水膜裙 ， 其在起膜管內(nèi)及出口的狀態(tài) ， 如圖 25和圖 26所示 [10] 圖 25 起膜管內(nèi)的旋轉(zhuǎn)水膜 圖 26 起膜管出口的水膜裙 加熱蒸汽 則自下而上 ， 在管中通過(guò)與水進(jìn)行傳熱傳質(zhì)交換。 噴管 (旋膜器 )對(duì)壓力和流量變化不太敏感 ， 可以在較寬的壓力和流量范圍內(nèi)正常工作 ， 它的負(fù)荷變化范圍為 45%～ 120%。 四、 旋膜式除氧器的應(yīng)用及展望 旋膜式除氧器目前在石化和電力系統(tǒng)獲得了應(yīng)用 ， 尤其是在電 力系統(tǒng) ， 由于機(jī)組的大型化、高參數(shù)以及熱電聯(lián)產(chǎn) ， 參與調(diào)峰 ， 以噴霧式 除氧器為主的熱力除氧系統(tǒng)已 不能勝任 ， 而旋膜式除氧器卻能完全適應(yīng)上述機(jī)組的要求。 S =2cos?h 米 （ 3— 3） 圖 3－ 1 為噴霧受熱面積示意圖 ， 其中 h 為噴霧的高度 (米 )， 它是同噴 霧的初速度 ( 0c )、霧化的粒徑 ( 平d )以 及霧化水滴穿過(guò)汽層的阻力等因素 有關(guān)。 （ 7） 按照下式計(jì)算所需總加熱面積 ( 總F )： 總F =mtQ?? （ 3— 8） 其中： 比c — 除氧器出 水工況下水的比熱。 已知 D 疏 ＝ 噸 /時(shí) 混h =疏凝補(bǔ)疏疏凝凝補(bǔ)補(bǔ) DDD hDhDhD ?? ?? = 1 3 1 .9 8 2 2 .9 6 6 3 1 .4 1 61200 DD? ? ?? 凝汽 （ 3— 11） 根據(jù)除氧器的熱力平衡式： ))(()( 混除凝疏除汽汽 hhDDhhD ???? （ 3— 12） 這里 凝疏混 DDD ?? ， 混汽 DD ?? 1200 ， 所以上式可表示為： （ 1200－ 混D ） ）（）（ 混除混除汽 hhDhh ??? （ 3— 13） 聯(lián)立（ 3— 11）和（ 3— 12）求得： 混D = 噸 /時(shí) 合 肥 工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè) 論文 22 汽D =1200－ = 噸 /時(shí) 凝D =－ = 噸 /時(shí) 即： 混h =疏凝補(bǔ)疏疏凝凝補(bǔ)補(bǔ) DDD hDhDhD ?? ?? = 1 3 1 .9 8 2 2 .9 6 1 0 0 8 .5 7 5 6 3 1 .4 1 61 0 0 8 .5 7 5 1 3 1 .9? ? ??= 千焦 /千克 所以 ， 除氧器的總交換熱量 (Q )為： Q ＝ ）（ 混除混 hhD ? = 310 （ － ） = 610 千焦 /時(shí) = 610 大卡 /時(shí) 表 3－ 2 噴嘴參數(shù) 噴口 直徑 d （ mm） 進(jìn)水面積 F 入（ cm2） 噴口面積F(cm2) r 噴 / r 旋 比例常數(shù) K 水壓 （公斤 /厘米） 出水量 （ t/h） 霧化角 ? 霧化水滴直徑（ mm） 出流系數(shù) 21 65? ～ 高壓加熱器的疏水一般不經(jīng)噴嘴進(jìn)入除氧器 ， 根據(jù)表 3－ 2 知 ， 噴嘴出水量為 D 噴＝ ， 因此噴嘴的個(gè)數(shù) (n )為： n ＝噴凝DD = ≈84 個(gè) 取 n＝ 86 個(gè) 單只噴嘴的噴霧加熱面積 (F )， 按式（ 3— 3）計(jì)算： 其中 ： S =2cos?h =)265cos(?= 米 ， 這里取 h＝ 米 1r = ）（ 2?tgh? = ）（ 265?tg = 米 2r = 噴r = 米 所以 ， ）（ 21 rrSF ??? = （ ＋ ） = 2米 噴嘴噴霧的理論加熱面積 ( 理F )， 按式（ 3— 9）計(jì)算： 理F =n F =86 = 2米 因噴嘴方向是自下向上的 ， 實(shí)際噴 霧形成的加熱面積要比上述數(shù)字大。 霧化區(qū)內(nèi)霧化水滴的實(shí)際加熱面積 ( 霧F )， 按式（ 3— 10）計(jì)算： 霧F =平平 dcHD3600在該除氧器中 ， 噴嘴以霧的形式將水噴出 ， 液相霧滴與加熱蒸汽接觸 ， 因此汽、液相接觸面積很大。殘存在霧滴中的少量氣體 ， 因不平衡壓差很小 ， 雖然霧滴在除氧器的容積空間內(nèi)不停地運(yùn)動(dòng) ， 但氣體分子在霧滴中是相對(duì)靜止的 ， 只能靠分子擴(kuò)散 的方式漸漸逸出 ， 傳 動(dòng) 、傳質(zhì)效果差 ， 給深度除氧造成困 難 .據(jù)威爾克提出的非電介質(zhì)在稀溶 液中的擴(kuò)散關(guān)系式 ， 其擴(kuò)散系數(shù) DAB與 水溫的關(guān)系如圖 4－ 1所示。噴霧除氧器中的深度除氧層起強(qiáng)化 傳動(dòng) 、傳質(zhì)作用 ， 被除氧的水流經(jīng)不規(guī)則填料層時(shí) ， 處于紊流狀態(tài) ， 液膜表面不斷變換更新 ， 使水中的部分氣體分子有機(jī)會(huì)沖破液膜表面張力而逸出 。 由于起膜管在傳熱方面的如上特性 ， 在實(shí)踐中經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn)它的傳熱系數(shù)可以達(dá)到 30000w/(m2 綜上述 ， 旋膜 式 除氧 與噴霧式除氧相比 ， 傳熱的增強(qiáng)不明