第五章 给水除氧和发电厂的辅助汽水系统

图5-2 气体在水中的溶解量与 水温的关系曲线(a) 水中O2的 溶解度；(b) 水中CO2的溶解 度
（三）传热方程
创造能将水迅速加热到除氧器工作压力下饱和温度的条件，传热方程 为：
Qd Kh At
式中Q d —除氧器传热量，kJ/h；Kh—传热系数，kJ/(m2﹒℃﹒h)；A— 汽水接触的传热面积，m2；Δt—传热温差，℃。须强调指出的是必须 将水加热到除氧器压力下的饱和温度。 （四）传质方程 创造气体离析出水面有足够的动力(p)，传质方程为：
热力设备及其管道的暖管疏放水，加热重油、各种汽动设备(汽动给水 泵、汽动油泵、汽动抽气器等)的用汽，蒸汽吹灰用汽、汽包炉的连续排 污水、汽封用汽、汽水取样、设备检修时的排放水等，
（2）偶然性非工艺要求的汽水损失
通常讲的热力设备或管道的跑冒滴漏。 2.外部损失 热电厂对外供热设备及其管道的工质损失，它与热负荷性质 (如热水负 荷就完全不能回收 )、供热方式(直接或间接供汽、开式或闭式水网)以及 回水质量(如是否含油、是否被制药的热用户细菌污染等)有关，变化范围 很大，甚至完全不能回收，回水率为零。
影响凝结水质量的主要因素：
①因凝汽器泄漏混入的冷却水中的杂质，这项影响最大； ②补入软化水带入的悬浮物和溶解盐；
③机组启停及负荷变动，导致给水、凝结水溶解氧升高，使热力系统 中腐蚀物增加。
凝结水精处理装置有两种连接方式： ①低压系统，即除盐装置DE位于凝结水泵与凝结水升压泵之间，我国 采用者多，在设备条件具备时，宜采用与凝结水泵同轴的凝结水升 压泵。低压系统常因两级凝结水泵不同步及压缩空气阀门不严，导 致空气漏入凝结水精处理系统，使凝结水中溶解氧含量大增。
G km A p 单位：mg/h
式中 G—离析气体量，mg/h；Km—传质系数，mg/(m2MPah)；A—传 质面积(即传热面积) m2，P—不平衡压差(即平衡压力与实际分压力 之差)，M Pa。
图5-3 水中溶解氧量与水温加 热不足的关系曲线
（二）减少工质损失的技术措施 1.火电厂汽水损失影响 既是工质损失，又有热量损失，不仅影响电厂的经济性，有的还 危及设备安全运行和使用寿命。 2.采取的技术措施 ①选择合理的热力系统及汽水回收方式；尽量回收工质并利用其热 量，如轴封冷却器、汽封自密封系统，锅炉连续排污水的回收与 利用； ②改进工艺过程，如蒸汽吹灰改为压缩空气、炉水吹灰，锅炉、汽 轮机和除氧器由额定参数启动改为滑参数启动或滑压运行； ③提高安装检修质量，如用焊接取代法兰连接等等。除了上述硬件 改进，另外不可忽视的是软件方面改善，如运行技术管理、维修 运行人员素质的提高和相应的监督机制，考核管理办法的完善等。
第五章 给水除氧和发电厂的辅助汽水系统
第一节 发电厂的汽水损失及补充
本 章 提 要
第二节 锅炉连续排污利用系统 第三节 化学除氧 第四节 热除氧器及其原则性热力系统 第五节 除氧器的运行
第一节 火电厂的汽水损失及补充
一、汽水工质损失
（一）汽水工质损失类型 1.内部损失 ：
（1）工艺上要求的正常性汽水工质损失
D0 Dl Df, hf hbl Dbl Dfw hfw Dbl hf hcwma hcwbl Dsg D0
汽 包 锅 炉 单 级 连 续 排 污 利 用 系 统
Db
汽包内盐段炉水浓度高的炉 水表面处 连续排污管 连续排污扩容器
~
（扩容降压蒸发出部分工质） 热力系统除氧器（回收工质 利用其热量）
3.加氧处理(中性水处理 NWT ) 优点：使金属表面形成稳定氧化膜，促进钢表面进入钝化区，达到 防腐效果； 缺点：对给水水质要求很严，中性纯水的缓冲性低；
适用：已在国外各类直流锅炉、空冷机组和核电机组上应用。
4.加氧加氨联合水处理 CWT 二、凝结水的化学处理 • 火电厂的凝结水包括汽轮机的主凝结水、各种疏水、补入凝汽器 的软化水，热电厂还有生产返回水。凝结水是锅炉给水的主要组 成部分，其质量关系锅炉给水的质量。
• 工作压力为5.98MPa(61ata)及以上锅炉，给水含氧应小于或等于 7g/l； • 对亚临界和超临界的直流锅炉，由于无排污、蒸汽溶盐能力强等 原因，给水要求彻底
2.PH控制指标
水的pH值在9.2~9.6范围内的抗腐效果最佳，但对凝汽器和低压 加热器采用铜管的系统，pH过高反会加剧腐蚀，故对采用铜管系 统的水的pH值，一般控制在8.8~9.2之间。
凝结水
轴封蒸汽系统的作用
• 汽轮机在各种运行工况下，铀封蒸汽系统 都应提供合乎要求的铀封和阀杆密封用汽。 轴封蒸汽系统的作用可归纳为： • （1）防止汽缸内蒸汽和阀杆漏汽向外泄 漏，污染汽轮机房环境和轴承润滑油油质。 • （2）防止机组正常运行期间，高温蒸汽 流过汽轮机大轴，使其受热从而引起轴承 超温。
• 扩容器的热平衡式（5－2）
kg / h
f Df h Dbl hbl f D bl hf kJ / h
• 排污冷却器的热平衡式
c c (h Dhl h ) D ( h f wbl r ma wma hwma ) kJ / h
（三）火电厂工质回收和“废热”利用的原则
1.发电厂工质回收的同时，总有热量的回收利用，不仅考虑工质回收的数 量多寡，还要考虑其能位贬值的高低。要尽可能减少回收利用热量时 的能位贬值。例如轴封漏汽、汽轮机门杆漏汽，应视其压力高低，尽 可能分别引至压力与其相近的回热加热器，使因之引起的排挤回热抽 汽导致额外冷源热损失增加尽可能地小，即降低尽可能小。 2.工质回收及“废热”利用的热经济性，不反映在机组的热经济指标上， 而是体现在全厂的热经济指标上。
二、水汽质量标准
锅炉补给水、锅炉给水、炉水、蒸汽、汽轮机凝结水、疏水、生 产返回水、热网补给水、冷却水以及水冷发电机冷却水 ( 不允许 导电)等标准。
三、控制指标 1. 给水含氧控制指标 • 为确保热力设备安全经济运行，我国“法规”规定，给水含氧控 制指标为：
• 工作压力为5.88MPa(60ata)及以下锅炉，给水含氧应小于或等于 15g/l；
加热用的厂用蒸汽通常有：加热重油、空气(暖风器)、烟气(湿 式烟气脱硫装置的烟气再热器)和厂内采暖加热器等。
第三节 化学除氧
• 给水中溶解氧的影响： 1.腐蚀热力设备及其管道；
2.造成传热恶化，降低机组的热经济性；
3.通过汽轮机通流部分，会在叶片上沉积，不仅降低汽轮机的出力， 还会使轴向推力增加，危及机组安全运行。
hwma Dma
（扩容蒸发后剩余的排污水） 排污冷却器（用以加热从化 学车间来的软化水 排入地沟
• 根据扩容器的物质平衡、热平衡式、排污冷却器的热平衡式。三
个方程式求解三个未知量：扩容蒸汽量 Df、未扩容的排污水量，
排污冷却器出口的补充水比焓。 • 扩容器的物质平衡式（5－1）
Dbl Df Dbl
• 将式（5－1）代入式（5－2）得工质回收率：
f
Df Dbl
f h hbl f f ( pf ) h f hf
bl Dbl • 锅炉排污率 ：
Db 100%
• 新“设规”规定，凝气式发电厂锅炉正常排污 率不宜超过 1% ，供热式热电厂锅炉正常排污率 不宜超过2%。
• 引进型300MW机组自密封供汽轴封蒸汽系统
自密封轴封系统汽源
• 在汽封母管上设有三个汽源管道：辅助蒸汽、主蒸 汽和冷再热蒸汽。 • 在机组启动初期，由辅助蒸汽向轴封供汽。当主蒸 汽参数满足轴封供汽要求时，由主蒸汽向轴封供汽。 • 当机组负荷为10％～20％MCR时，由冷再热蒸汽供 汽。 • 各汽源的供汽压力由设在各汽源管道上的气动调节 阀控制。 • 随着机组负荷的增加，当负荷大于25％一30％MCR 时，高、中压缸的内档漏汽压力满足低压缸汽封用 汽要求时，由高、中压缸的内档漏汽向低压缸供汽。
②中压系统，无凝结水升压泵而直接串联在中压凝结水泵出口，中压 系统设备少、阀门少、凝结水管道短，简化了系统，便于操作，几 乎无空气漏入凝结水系统，运行中未发生过问题。
第四节 热除氧器及其原则性热力系统
• 除氧器作用：
1.以回热抽汽来加热除去锅炉给水中溶解气体的混合式加热器，它
既是回热系统的一级，
2.又用以汇集主凝结水、补充水、疏水、生产返回水、锅炉连排扩 容蒸汽、汽轮机门杆漏汽等各项汽水流量成为锅炉给水，
第二节 锅炉连续排污利用系统
一、锅炉的汽水品质 锅炉汽水品质，是指饱和蒸汽、过热蒸汽、锅炉给水和炉水。 蒸汽带出盐类和硅酸盐等越多，其品质越低，并可分为两类携带：① 蒸汽带了含盐浓度大的炉水水滴，称为水滴携带； ②蒸汽直接溶解某些盐类，称为溶解携带；而且其溶解度随蒸汽压 力增高而升高，尤以硅酸盐最为显著。
锅炉蒸汽质量标准
炉型 压力，MPa 3.8~5.8 5.9~18.3 18.4~25 含盐量，以含钠量表示， g/kg ≤15 ≤10 ≤5 二氧化硅 g/kg ≤20 ≤20 ≤15
汽包炉 直流炉
二、废热及工质的回收利用
火电厂锅炉的连续排污水，汽轮机的门杆与轴封漏汽，以及发电机的冷 却水、厂用蒸汽、疏放水等，就其工艺本身而言，均属“废汽、废水”。 为提高发电厂的经济性，通常设法利用其热量或再回收其部分工质。 （一）汽包炉连续排污扩容系统的热经济性分析
• （3）防止空气漏入汽缸的真空部分。在机 组启动及正常运行期间，保证凝汽器的抽 真空的效果及真空度在汽轮机打闸停机及 凝汽器需要维持真空的整个热态停机过程 中，防止空气漏入汽轮机，加速汽轮机内 部冷却，造成大轴弯曲。 • （4）回收汽封和阀杆漏汽，减少工质和能 量损失。
自密封供汽轴封蒸汽系统举例
3.并要保证给水品质和给水泵的安全运行，是影响火电厂安全经济
运行的一个重要热力辅助设备。
一、热除氧的机理
（一）分压定律(道尔顿定律) 混合气体全压力 p0 等于其组成各气体分压力之和，即除氧器内水面 上混合气体全压力 P0，应等于溶解水中各气体(N2、O2、CO2水蒸 汽等)分压力、之和：