总第１０７期 电 站辅机 ＶｏＬ １０７ ２００８年１２月第４期 Ｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ Ａｕｘｉｌｉａｒｙ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ．２００８，Ｎｏ．４ 文章编号：１６７２—０２１０（２００８）０４—０００６—０４ ２２０ＭＷ机组卧式除氧器的设计优化 何雨花，张华，封华进 （南京汽轮电机集团泰兴宁兴机械有限公司，江苏 泰兴 ２２５４４２） 摘要：２２０ＭＷ机组卧式除氧器经设计制造后并投入了运行，对运行中暴露出的某些缺陷。需做进一步改进和优 化。主要措施是加大了筒体直径．使喷雾距离增大，将圆弧板水室改成了支管式，增高填料层以提高深度除氧效 果．二次汽管道上装设阀门等，这些优化措施，将进一步提高除氧器的技术含量，也能提升除氧器的除氧性能。 关键词：除氧器；优化；产品；直径；喷雾；填料；支管式 ’ 中图分类号：ＴＭ６２１．７ 文献标识码：Ａ Ｏｐｔｉｍｕｍ Ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ ２２１１ＭＷ Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｄｅａｅｒａｔｏｒ ＨＥ Ｙｕｈｕａ．ＺＨＡＮＧ Ｈｕａ，ＦＥＮＧ Ｈｕａｊｉｎ （Ｎｉｎｇｘｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｔｕｒｂｉｎｅ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ Ｇｒｏｕｐ Ｔａｉｘｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ，２２５４４２，Ｃｈｉｎａ） ． Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ２２０ＭＷ ｈｏｒｉｚｏｎｔａ１ ｄｅａｅｒａｔｏｒ ｓｈａｌ１ ｆｕｒｔｈｅｒ ｂｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ａｆｔｅｒ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｓｏｍｅｔｉｍｅｓ． Ｔｈｅ ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ ａｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ．．ｔｏ ｅｎｌａｒｇｅ ｔｈｅ Ｓｈｅｌｌ ｄｉａｍｅｔｅｒ ＳＯ ａｓ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｓｐｒａｙｉｎｇ ｄｉｓｔａｎｃｅ；ｔｏ ｃｈａｎｇｅ ｔｈｅ ｂｒａｎｃｈ ｐｉｐｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｃｈａｍｂｅｒ ｉｎｓｔｅａｄ ｏｆ ｔｈｅ ａｒｃｈｅｄ ｂｏａｒｄ；ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｆｉｌｌｉｎｇ ｌａｙｅｒ ＳＯ ａｓ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｄｅｅｐ ｄｅａｅｒａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ；ｔｏ ｉｎｓｔａｌｌ ｖａｌｖｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｓｔｅａｍ ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ，ｅｔｃ．．ＡＩ１ ｔｈｅｓｅ ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ ｗｉｌｌ ｆｕｒｔｈｅｒ ｕｐｇｒａｄｅ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｔｅｎｔ Ｏｆ ｔｈｅ ｄｅａｅｒａｔｏｒ ａｎｄ ａｌｓｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｄｅａｅｒａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ｄｅａｅｒａｔｏｒ；ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ｐｒｏｄｕｃｔ；ｄｉａｍｅｔｅｒ；ｓｐｒａｙ；ｆｉｌｌｉｎｇ；ｂｒａｎｃｈ ｐｉｐｅ ｔｙｐｅ． 给水 给水备用口 １ 概述 口 对某２２０ ＭＷ机组工程的除氧器，需在原产品 结构的基础上予以优化。此种２００ ＭＷ除氧器，已 淋 在江西新余电厂１号机系统中运行，出水含氧量在 填 ３．５ ｆｆｇ／Ｉ 左右，能满足ＨＥＩ除氧器标准≤５ ｔ￣ｇ／Ｌ 的要求，如优化后，对此种除氧器存在一些不足之处 给水 予改进，将进一步提高除氧器的技术含量。优化后 的２２０Ｍｗ除氧器结构见图１。上部空间是喷雾 二次加 管 室，中部是淋水盘配水装置，下部位置是拉西环填料 热蒸汽 层，采取卧式布置。 优化前的原２００ ＭＷ除氧器也是卧式布置 有 ３个传热传质段，内置结构见图２。 图１优化后除氧器结构图 收稿日期：２００８—１０—８修回日期：２００８—１１—１１ 作者简介：何雨花（１９７７一），女，本科，工程师，从事高压加热器、除氧器等电站辅机的设计工作。 ６ ２２０ＭＷ机组卧式除氧器的设计优化 电站辅机总第１０７期（２００８ Ｎｏ，４） 给水 给水备用Ｅｌ ｌ Ｉ Ｊ 漏水，即使采用１Ｃｒ１８Ｎｉ９型的奥氏体不锈钢板，也仍 汽口 因强度不理想而担心开裂，这是因为水室不仅存在水 入子 圆弧板 室与汽室问的压差，还存在启动及负荷变动等造成的 孽帚 小生 水冲击，尽管用很多块肋板加强，仍会有所开裂和泄 漏。实际运行中证明了圆弧板水室很不理想。 因此，优化后的２２０ＭＷ除氧器，彻底改变水室 结构而采用羽翅支管式配水装置，见图４，它结构可 。一总排汽口 靠，配水均匀，很少产生问题，主管较粗大，支管直径 ／＿＜ 兰三 ＼ 较细，均需计算流速，才能确定合适的管径。 三热 蒸垫一汽一 塞 ＼一淋水茎 盘 加 ９ 支管 Ａ向 Ａ—Ｉ。 ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ］ ８ ８ ｌ ９ ６热蒸汽 图２原２００ＭＷ除氧器 其筒壳直径０２ ５００ ｍｍ，从圆弧板水室的喷嘴 图４羽翅支管式配水装置 出口至淋水盘水面的喷雾距离为９００ ｍｍ，与简体直 ２．３排汽口 径尺寸相比，喷雾距离稍嫌不足，也影响了传热传质 原排汽出口前的排汽圆筒形通道穿过圆弧板水 效果。为此，优化设计的２２０ ＭＷ除氧器增大了筒 室，通道直径较大，前面未装挡板，这是造成排汽带 壳直径至０３ ０００ ｍｍ，从喷嘴至淋水盘水面的喷雾 水的重要原因，也证明了装设挡板是必要的。 距离达到１ ３５０ ｍｍ，提高了传热效果，更有利于提 优化后的２２０ ＭＷ除氧器，在４个排汽口前的 高除氧器的除氧性能。 位置上各装设圆形挡板，见图ｌ，能有效防止排汽带 水现象。 ２优化及布置 ２．４填料层 ２．１ 雾化喷嘴 采用任意堆放式的不锈钢拉西环（鲍尔环）的填 仍采用原来的旋流式雾化喷嘴，冷态试验时，肉 料层，对常规压力下的除氧器而言，５００ ｍｍ高度的 眼观察的雾化粒度约在０． ５～１ ｍｉＴｌ左右，很细，从 填料层已经足够，但优化后的除氧器，将填料层加高 而扩大了受热面积。经热态运行表明，传热效果是 到６００ ｍｍ，以进一步提高深度除氧效果。 好的，能满足给水的除氧要求 在长方形的填料层内堆放了填料拉西环。拉西 ２．２配水装置 环（也被称为鲍尔环）是由１Ｃｒｌ８Ｎｉ９奥氏体不锈钢 原除氧器的配水装置是圆弧板水室，结构见图 薄板冲制成（２）２５ ｍｍ和高为２５ ｍｍ的空心圆柱体， ３。这种结构在运行中暴露出一些缺陷，在排汽出口 在填料层内堆放着约１８万只拉西环。填料层的长 圆筒形通道与筒壳顶部的连接焊缝，因位置不好，常 为４ ３００ ｍｍ，宽为１ ５００ ｍｍ，面积为６．４５ ｍ ，按最 会有多处未焊到的缝隙，运行初期就存在严重泄漏， 高的除氧器出水８００ｔ／ｈ的要求，则最大喷淋密度为 从而出现大量排汽带水现象，严重影响传热和除氧 ８ｏｏ／６．４５—１２４ ｔ／（ｍ。・ｈ），这个数字是相对比较适 效果，圆弧板的强度往往存在问题，更因采用１Ｃｒ１３ 宜的。 不锈钢，焊接性能不佳，它与筒壳的焊缝常会开裂而 ２．５新置关断阀 肋板水室 排汽管筒壳肋板 给水 在原除氧器的运行中，发现一个重要的问题。 在管路系统的进汽总管后，分叉成一次汽和二次汽 分别进入除氧器，但在二次汽的管道上没有装设关 肋板 断阀（可以是闸阀），这就使出水含氧量大大增加，因 焊道，易漏焊 圆弧板喷嘴 大量的二次汽直接进入上部喷雾室，而一次汽进入 填料层以下，向上流经填料层时有一股不小的阻力 图３原圆弧板水室 造成压力损失而使压力降低，再向上流经淋水盘才 电站辅机总第１０７期（２００８ Ｎｏ．４） 到达喷雾室，又一次造成压力损失使压力再次降低， 一 卫 一１９４ ｍｚ 这样一次汽到达喷雾室时压力反而可能低于二次汽 ９．４×０．８ … 压力，则一次汽的流量很小，故填料层内给水得不到 填料层体积： ． 一次汽的有效加热，而使给水深度除氧不够，出水含 Ｖ＿－长×宽×高－－－－４．３×１．５×１．－－３．８７ ｍ。 氧量较大，有时甚至达到７～１２ ｔＬｇ／Ｌ，除氧未能达 每立方米容积的填料表面积Ｃ＝＝＝１９６ ｍ ／ｍ３。 标被判不合格。 自由容积按８５ 计，拉西环传热表面积按外和 因此，在二次汽管道上必须设置１个关断阀，运 内双面计算，而内表面积不一定被给水长期全部流 行时关闭或微开此阀，使一次汽大量进入，才能有良 过，再加上配水均匀性不一定百分之百，所以采用 好的除氧效果。 ７Ｏ％的系数，则填料层传热传质表面积： ２．６增加另一侧人孔 Ａ２一Ｏ．８５×０．７ＶＣ一０．８５×０．７×３．８７×１９６ 原卧式除氧器（不包括水箱）仅在一侧封头上装 ＝４５１ｍ２； ． 有人孔，另一侧则没有，电厂在实际检修中，仅有一 淋水盘的水柱面积少，作为裕量而忽略不计； 个人孔是不够的，因除氧器长度较长，从人孔进入到 总面积Ａ＝Ａｌ＋Ａ２—１９４＋４５１—６５４ｍ 。 另一侧检修，因里面黑暗会感到检修不便，更主要的 是不利于通风。优化后的除氧器采用双人孔．在二 ’４传热计算 端封头各装１个人孔，检修时２个人孔打开，形成空 喷嘴喷出的雾化给水进水量Ｇ一５７７ ｔ／ｈ，进水 气对流，通风情况大大改善，光线增强了，使检修更 温ｔ１—１４７．０２℃，水焓ｈ１：：＝６２０．２ ｋＪ／ｋｇ。加热蒸汽 方便。对低压容器而言，人孔盖的法兰密封不易泄 压力Ｐ＝Ｏ．８９８８ ＭＰａ，温度ｒｒ一４０４．３２℃，汽焓Ｈ 漏，安装人孔并不会增加很多工作量。 ＝３２７５．３ ｋＪ／ｋｇ，饱和温度Ｔｓ一１７５．３０℃，饱和水 ２．７简体材质 焓Ｈｓ＝＝＝７４２．４２４ ｋＪ／ｋｇ。 江西新余电厂的２台原２００ Ｍｗ除氧水箱，直 需要的加热蒸汽量： 径为（２）３ ４００ ｍｍ，简体壁厚厚为２０ ｍｍ，材质是１６ ｒ、 Ｇ×１０。（Ｈｓ－－ｈ１） ＭｎＲ钢板，运行１０年后发现裂纹，被报废更新，这 一 Ｆ 证明《锅炉除氧器技术条件》和《电站压力式除氧器 一５７７×１０。×（７４２．４２４—６２Ｏ．２） 安全技术规定》所述，除氧器和水箱壳体材料不应采 用１６ ＭｎＲ的论断是完全正确的，壳体材料应使用 一２８．７ｔ／ｈ ２ＯＲ碳素钢。 除氧器名义总出力８００ ｔ／ｈ。 ３汽水接触面积的计算 排汽量Ｄ２－－－２×８００×１０ 一１．６ｔ／ｈ 蒸汽总需要量： 进入除氧器配水装置喷雾的给水进水量Ｇ一 Ｄ＝Ｄ１＋Ｄ －－２８．７＋１．６－－３０．３ ｔ／ｈ ５７７ ｔ／ｈ，共有５６个喷嘴，每个喷嘴流量为５７７／５６— 设喷雾段温度端差为０．４℃，则水离开喷雾段到达 １０．３ ｔ／ｈ。喷雾距离Ｌ—１．３５ ｍ，基本合适，在每个 淋水盘时的温度ｔ。一 一０．４—１７５．３—０．４— 喷嘴１０．３ ｔ／ｈ流量时的压差△Ｐ＝０．０８２ ＭＰａ，流量 １７４．９℃，对数平均温差： 系数 一Ｏ．７，该喷嘴此时的雾化液滴平均直径约为 Ａｒｍ—ｔｏ－－ｔｌ＿１７丽４． ９－－丽１４７．０２—６ｄ 一０．８ｍｍ，水比容Ｖ—Ｏ．００１１ｍ３／ｋｇ ｉｎ Ｔｓ－－ｈ Ｉ．５４℃ ｎ 喷嘴出口流速： 喷雾段传热量： ｃ一 一０．７×、／，２×０．０８２×０．００１１×ｌ０ Ｑ一 一９．４ ｍ／ｓ ５７７×１０。×１０。×（７４２．４２４—６２０．２） 一—————— ————一 则雾化液滴表面积为： １．６６７ＧＬＶＸ１０ 一＾ｌ一——————— 一—— Ｃ ｍ 取用传热系数Ｋ一１７０００Ｗ／（ｎ１２・℃） ８ ２２０ＭＷ机组卧式除氧器的设计优化 电站辅机总第１０７期（２００８ Ｎｏ．４） 计算传热面积：Ｆ一 ＝＝＝亩 －１７６ ｍ２ ×１０一 ）一。 ×９０９。・ （１２４×１０。）。・ ×０．６一。・ 一１６４０ｈ一１［１］ Ａ ＞Ｆ，１９４＞１７６，传热计算校验通过。 面积传质系数Ｋ，一了Ｋｖ一 －１４．１ ｍ／ｈ ５传质计算 计算传质面积： 设进水含氧量 一０．５ ｍｇ／Ｌ，出水残余含氧量 一０．００１ｍｇ／Ｉ 。 Ａｃ、＝＝＝ 一 ｝姜 一２８ ｍ２ 对数平均浓度差： Ａ２＞Ａｃ，４５１＞２８１，传质计算检验通过。 一毒一 ・０８ｍｇ儿 ６结束语 优化后的２２０ Ｍｗ机除氧器，在原除氧器能正 进水总携氧量ｐｏ—ｏｖｐ１—５７７ Ｘ １０。×０．００１１ 常运行、残余含氧量合格的基础上，进一步消除缺 Ｘ１０。Ｘ０．５＝０．３１７×１０ ｍｇ ｈ 陷。改进结构后，提高了除氧器的技术含量。主要 水饱和温度ｆ一１７５．３℃， 措施为增大直径以增大喷雾距离，抛弃问题众多的 则液相扩散系数Ｄ一３０．８×１０ ｍ。／ｈ 圆弧板水室，代之以羽翅支管式配水装置，排汽口增 填料层高Ｈ＝０．６ｍ； 设挡板消除排汽带水，增高填料层以提高深度除氧 ｆ－Ａ ２一 一１１６ ｍ。／ｍ３ 效果，二次汽管路必须设置关断阀，改单人孔为双人 ． 水的密度ｙ一９０９ ｋｇ／ｍ。 孑Ｌ，进行传热和传质核算，完善这些措施将全面优化 水运动粘度ｖ一０．１９１×１０ ｍ ／ｓ 除氧器的产品质量。 喷淋密度Ｅ一１２５×１０。ｋｇ／ｍ。・ｈ 参考文献： 液相体积传质系数： ［１］蔡锡琮。蔡文钢．火电厂除氧器［Ｍ］．北京：中国电力出版社， Ｋｖ一４１厂ｏ‘。Ｄ （３６００ｖ） ・ ７ 。Ｅｏ・ Ｈ—Ｏ．７ —４１×１１６。・ ×（３０．８×１０ ）。・。×（３６００×０．１９１ 简讯 我国将大幅增加核电装机容量 ・ 我国能源局正在考虑调整《核电中长期发展规划》，将原定至２０２０年时，核电装机容量计划达 到４０００万千瓦的目标．调高为７ ０００万千瓦或以上，核电将占电力总装机容量比例的５ ，预计 ２０２０年中国核电装机容量可以达到６ ０００万千瓦。 目前，中国的核电装机容量约为９００万千瓦，仅占全国电力总装机容量的１．３ ，以烧煤为主 的火电装机却占到全国电力装机总容量的７６ ９／６，火电发电占总发电量的８４ 。 现国内核电在建规模达１ ２１０万千瓦，在建项目加上今明年陆续将要开工的项目，总计将使核 电装机容量达到２ ０００万千瓦以上。现已经开工建设或即将开工建设的岭澳二期２台１００万千瓦 级机组、秦山二期扩建２台６５万千瓦机组机组、红沿河４台百万千瓦级机组、福建宁德一期４台百 万千瓦级机组、福建福清核电站４台机组、还有方家山、广东阳江核电项目……再加上浙江三门和 山东海阳２个项目，将引进４台ＡＰ］０００（第三代先进压水堆）机组等等，这些项目的建设都凸显我 国正在加快核电事业。 ’ 湖北大畈核电项目稳步推进 据悉，大畈核电项目的各项准备工作已开始稳步推进。目前，核电专用公路已经建成通车，项 目前期预征地２ ３７９亩已完成土地测量、征地协议签订。道路改迁等正在进行，进厂道路预计年底 可完工。按照规划，前期工程需要２年时间完成，预计在２０１０年１０月，项目主体工程将开工。 摘自上海电气电站设备有限公司电站辅机厂技术部《信息商讯》第１２１期
