旋膜式除氧器电站选用原理和结构不同分析

旋膜式除氧器电站选用原理和结构不同分析

旋膜式除氧器电站选用原理和结构不同分析。介绍了核电站广泛使用的两类原理和结构不同的除氧器，详细分析和论证了各自的优缺点后指出：核电站采用旋膜式除氧器是合理选择。
旋膜式除氧器是核电站汽轮机岛重要的辅机之一。核电站用除氧器有其固有的特殊性，能使用与1000MW级核电机组的只有淋水盘式和鼓泡管式两种类型。这两类除氧器各有各的特点，如何选型直接关系到能否满足机组的性能要求、安全性要求以及经济性要求，也是核电站常规岛设备选型设计的重要课题之一。
总结上述两类除氧器的工作原理和结构特点的基础上。将详细分析和比较它们的各自特点。并指出核电站为采用旋膜式除氧器，所做的系统改进措施。
1两类旋膜式除氧器的工作原理和结构特点
1.1鼓泡管式除氧器
旋膜式除氧器是从欧洲引进的一种新型除氧器，其汽空间的顶部设有若干个大喷嘴，水空间设有耙状的鼓泡管系统。加热蒸汽从鼓泡支管的下部导入储水中，鼓泡逸出水空间后进入汽空间。而凝结水从喷嘴呈伞状喷出，被汽空间的蒸汽加热到接近饱和温度后，凝结水中的溶解氧大部分自然逸出，完成初级加热除氧。此后经初级除氧后的凝结水汇入储水区，继续与水空间的鼓泡蒸汽进行换热，被完全加热到饱和温度后，剩余的溶解氧也就全部逸出，从而完成深度加热除氧。逸出的游离氧等不凝结气体终从喷嘴近旁的排汽口排出体外，经过深度除氧的凝结水则停留在水空间供给水泵给水。
1.2旋膜式除氧器
旋膜式除氧器其壳体内上部设有向下方敞开的方形除氧室。除氧室的顶部设有若干小喷嘴，下部装有若干层淋水盘组件。
加热蒸汽从除氧器下方开口进入淋水盘，穿过淋水盘后进入喷嘴下方的空间，而凝结水从喷嘴呈伞状喷出，被蒸汽加热到接近饱和温度后，凝结水中的溶解氧大部分自然逸出，完成初级加热除氧。此后凝结水继续在淋水盘中，与下方逆流而上的蒸汽进行充分接触换热，被完全加热到饱和温度后，剩余的溶解氧也就全部逸出，从而完成深度除氧。逸出的游离氧等不凝结气体终从喷嘴近旁的排气口排出除氧室，经过深度除氧的凝结水则汇入储水区供给水泵给水。国内核电站1～4号机组和1～2号机组选用该行除氧器。
2两类除氧器的特点分析
2.1加热性能
对于旋膜式除氧器，因为蒸汽先导入水空间的底部，再从底部客服水柱静压力才能逸出水面，所以除氧器汽空间的压力与抽汽压力之间存在压力差（即水柱压力）。而旋膜式除氧器，因抽汽直接导入汽空间。略去抽汽入口的压力损失，旋膜式除氧器汽空间内压力等于抽汽入口的压力，所以能将进来的凝结水加热到抽汽压力的饱和温度。所以从加热性能上来说，旋膜式除氧器加热效果要好一些。
2.2除氧性能比较
由于原理和结构的差异，旋膜式除氧器应该较鼓泡管式除氧器除氧能力更高。但由于鼓泡管式除氧器也能达到核电除氧器的除氧效果要求，故可认为两类除氧器的除氧性能在用于核电机组时是等同的。
2.3压力稳定性比较
对于旋膜式除氧器，由于加热蒸汽是直接导入汽空间的，不能利用水空间吸收抽汽压力的扰动，故易受加热蒸汽压力变化的影响，特别是需要将大量旁路主蒸汽引入除氧器处理时，除氧器内压力会迅速上升，以致超过设计压力而引起安全阀起跳，向外排放蒸汽。存在一定程度的大气污染风险。
在鼓泡管式除氧器中，因为加热蒸汽是通过鼓泡管导入水空间的，可利用水空间储水的热容量吸收蒸汽压力的扰动，压力稳定性好，从而可有效避免该工况下安全阀排放蒸汽所带来的大气污染。因此在压力稳定性方面鼓泡管式除氧器优于旋膜式除氧器。
2.4旋膜式除氧器设备安全性比较
对于旋膜式除氧器由于除氧室内设置有大量刚度很小的淋水盘，在受到异常外力作用时容易发生变形，故需要对一些特殊的瞬态工况进行限制，如在机组停机过程中，若在关断抽汽的情况下继续导入大量的低温凝结水，则会伴随着除氧器内压力的快速降低而发生储水剧烈闪蒸的现象。严重时有可能导致淋水盘的变形，所以该种事态工况下导入适量的辅助蒸汽来控制除氧器内压力下降的速率，从而控制储水的剧烈闪蒸。
而在鼓泡管式除氧器中，因其内部构件的刚度较大，不存在上述设备安全隐患，只需考虑给水泵的汽蚀余量对除氧器内压力下降速率的限制，所以在设备安全运行方面鼓泡管式除氧器比淋水盘式优越。
3除氧器综合比较及选型原则
通过上述综合分析比较，可归纳出核电站大型除氧器选型的基本原则：
（1）若需要旋膜式除氧器来处理汽轮机甩负荷时的旁路蒸汽，为防止该工况下除氧器内压力迅速上升导致超压引起安全阀泄压排放，宜选用鼓泡管式除氧器。
（2）若不需要旋膜式除氧器来处理汽轮机甩负荷时的旁路蒸汽，则从发挥机组的大功率、提高机组运营经济效益的观点出发，宜选用旋膜式除氧器。核电站为发挥机组的大功率，选用旋膜式除氧器。