[摘要]：在介紹火電廠除氧器應用現狀基礎上，介紹了內置式無頭除氧器的工作原理和特點，并對內置式無頭除氧器和常規除氧器的性能特點進行了對比，提出了使用這種新型除氧器的建議。[關鍵詞]：無頭除氧器；火電廠；參數除氧器是火力發電廠中的重要熱力設備。目前熱力發電廠中普遍采用的是熱力除氧，它費用低，而且同時可以除去水中的氧氣和其他氣體，并無任何殘留物質。1火電廠除氧器應用現狀目前國內火力發電廠中普遍采用的是帶有除氧頭的常規除氧器(以下簡稱有頭除氧器)，它的類型有噴霧填料式、淋水盤式及噴霧淋水盤式。除氧過程是在除氧頭中完成的，包括在噴霧層的初步除氧，可除去水中的大部分氣體，在下面的淋水盤層或填料層進行深度除氧，除去水中的殘余氣體。隨著對外技術交流的不斷深入，國外先進的除氧技術和設備在國內也有落戶。荷蘭StorkThermeqB.V.（以下簡稱Stork）公司有幾十年生產和設計除氧器的經驗，其設計制造的內置式無頭除氧器(以下簡稱無頭除氧器)，以其獨特的優點占據著強大的市場份額。目前有些國內電力設備制造公司與荷蘭Stork公司已經開始合作，從事無頭除氧器在國內的生產和銷售。國內擬建及在建的300MW及以上機組大多采用無頭除氧器。
2無頭除氧器的工作原理及特點
2.1工作原理
凝結水從盤式恒速噴嘴噴入除氧器汽空間，進行初步除氧，然后落入水空間流向出水口；加熱蒸汽排管沿除氧器筒體軸向均勻排布，加熱蒸汽通過排管從水下送入除氧器，與水混合加熱，同時對水流進行擾動，并將水中的溶解氧及其他不凝結氣體從水中帶出水面，達到對凝結水進行深度除氧的目的。水在除氧器中的流程越長，對水進行深度除氧的效果越好。蒸汽從水下送入，未凝結的加熱蒸汽（此時為飽和蒸汽）攜帶不凝結氣體逸出水面，流向噴嘴的排汽區域（噴嘴周圍排汽區域為未飽和水噴霧區），在排汽區域未凝結的加熱蒸汽凝結為水，不凝結氣體則從排氣口排出。不凝結氣體在流向排氣口的流程中，在水容積一定的情況下，除氧器筒體直徑越大，汽空間不凝結氣體分壓力越小，這樣就能有效控制不凝結氣體在液面的擴散，避免二次溶氧的發生，因此，除氧器筒體采用大直徑為佳。300MW及以上的無頭除氧器通常采用3800mm的直徑。
2.2性能特點
a.設備整機價格低于常規有頭除氧器（300MW及以上機組）。
b.節省土建費用，除氧間高度降低了3～4m。
c.排汽損失低，每臺機組每年可節省運行費用幾十萬元。
d.負荷變化范圍在10～110之間時，均能保證出水含氧量小于5.0×10-6。
e.單容器結構，系統設計簡單、優化，避免應力裂紋，抗震性能優越。
f.質量較輕，低振動。
g.采用Stork公司原裝噴嘴，無轉動部件，免維護，性能高度可靠。
h.直徑及接口設計靈活，便于運輸和安裝布置。
3無頭除氧器與有頭除氧器比較
3.1基本結構和參數的比較
3.1.1無頭除氧器
a.除氧形式：噴霧型。
b.除氧原理：凝結水通過噴嘴充分霧化，進行初步除氧，蒸汽從液面下的蒸汽分配管噴出，完成最終除氧。
c.結構及材料：單容器結構，除氧噴嘴內置于水箱內；噴嘴及鼓泡管采用不銹鋼材料，殼體采用碳鋼。
d.凈質量：300MW機組單臺約80t；600MW機組單臺約120t。
e.噴嘴及其容量：盤式恒速噴霧噴嘴；300MW機組配1個1200t/h噴嘴；600MW機組配2個1200t/h噴嘴。
f.******容量高達6000t/h（1300MW機組）。
g.壽命由于沒有除氧頭，從而避免了水箱上部大的集中載荷，筒體應力大大減小，降低了產生應力裂紋的可能性。
3.1.2有頭除氧器
a.除氧形式：噴霧淋水盤或其他型式。
b.除氧原理：通過噴嘴霧化，去除大部分氧氣；深度除氧階段，凝結水一層層交錯向下流動，蒸汽從下部進入淋水箱。
c.結構及材料：雙容器結構(除氧頭 水箱)，除氧頭采用不銹鋼復合板，水箱采用碳鋼。
d.凈質量：水箱和除氧頭總質量300MW機組約90t/臺；600MW機組約140t/臺。
e.噴嘴及其容量：彈簧噴嘴，配多個小流量噴嘴，單噴嘴******流量25t/h。
f.******容量：2400t/h（600MW機組）。
g.壽命：由于有除氧頭，水箱上部有比較大的集中載荷，筒體應力大大增加，在運行中將大量產生應力裂紋，從而降低除氧器設備使用壽命。
3.2機組安裝布置比較
a.檢修維護平臺：無頭除氧器只需沿水箱布置1個平臺，有頭除氧器至少需要2個平臺。
b.管路系統：無頭除氧器管路系統少，安裝簡單容易；有頭除氧器在除氧頭和水箱之間，需要接平衡管，管路較長，安裝相對較復雜。
c.保溫材料：無頭除氧器需用較少，有頭除氧器相對較多。
d.排汽凝汽器：無頭除氧器由于除氧時被帶走的蒸汽量很少，不需要排汽凝汽器；有頭除氧器由于除氧時被帶走的蒸汽量很多，需要安裝排汽凝汽器進行再回收利用或防止冬天結冰。
e.高度尺寸：無頭除氧器300MW機組為4～5m，600MW機組為5～6m（總高度降低了3～4m）；有頭除氧器300MW機組為7～8m，600MW機組為8～9m。
f.抗震效果：無頭除氧器為單容器結構，因此具有極佳的抗震能力；而有頭除氧器的除氧頭焊接在水箱的上部，總體高度較高，并且在除氧頭和水箱之間存在應力，因此抗震效果相對較差。
g.基礎荷載：無頭除氧器由于質量較輕，對基礎的荷載較小，300MW機組2支座，600MW機組支3座；有頭除氧器為相對較重，基礎荷載較大。
h.有效容積百分比：無頭除氧器有效容積占總容積的70～72，由于將除氧頭和水箱合二為一，因此總體積大于有頭除氧器的水箱，但遠遠小于有頭除氧器的除氧頭和水箱的總體積之和。有頭除氧器有效容積占總容積的75～80。
3.3設備運行及性能比較
3.3.1無頭除氧器
a.運行壓力0.02～2MPa，適合于真空、大氣、過壓運行，定滑、運行。
b.可選擇過熱蒸汽、飽和蒸汽、濕蒸汽（90）、蒸汽/水混合物、熱水單一除氧介質，也可混合使用，取決于用戶。
c.被除氧水種類有凝結水/給水、補充水/化學除鹽水，能夠將較低溫度的給水加熱到除氧器飽和溫度。
d.負荷變化范圍在10～110，均保證出水含氧量小于5×10-6（即******負荷可達10）。
e.水箱加熱由標準的蒸汽分配管完成，即在除氧過程中保持水箱加熱，不需額外的水箱加熱裝置。
f.正常運行時的噪音不超過63.5dB（A）。
g.當除氧器入口蒸汽在15～80m/s時，運行的除氧器幾乎沒有振動或振動很小（低振動是內置式無頭除氧器的顯著優點）。
h.出水含氧量性能保證值不高于5×10-6，正常運行時2×10-6左右（國電石嘴山電廠2×300MW機組，正常運行時不高于2×10-6；內蒙準格爾電廠2×300MW機組，正常運行時只有1.5×10-6）。
i.在蒸汽區域沒有壓力差。
j.隨著壓力升高，水仍能保持飽和狀態。k.不需要啟動再循環泵。
3.3.2有頭除氧器
a.運行壓力0.049～0.83MPa或0.147～1.202MPa。
b.主要使用汽機低壓抽汽。
c.被除氧水種類有凝結水/給水、補充水/化學除鹽水，在將低溫給水加熱到除氧器飽和溫度時會遇到一些困難。
d.負荷變化范圍在35～105，出水含氧量小于等于7×10-6。
e.需額外的水箱加熱裝置。f.符合國內噪音工業標準85dB（A）。
g.有些設計振動較大。h.出水含氧量5×10-6～7×10-6。i.隨著壓力升高，水可能出現過冷狀態。 j.需要啟動再循環泵。
3.4機組可靠性比較
a.噴嘴的可靠性：無頭除氧器噴嘴是Stork公司的專利設計，無轉動部件，免維護，具有自身過濾功能以防堵塞，高度可靠；有頭除氧器除氧頭內部存在轉動部件，機組故障率提高。
b.應力集中：無頭除氧器由于采用單容器結構取消了除氧頭，避免了水箱與除氧頭處的應力裂紋；有頭除氧器在除氧頭和水箱之間采用焊接連接，因此不可避免地存在著應力裂紋。
c.熱疲勞壽命：無頭除氧器的加熱蒸汽從水下送入，使除氧器整體工作溫度水平降低，金屬熱疲勞壽命大大提高；有頭除氧器的加熱蒸汽直接與筒體接觸，除氧器整體工作溫度高，金屬熱疲勞壽命較短。
d.低負荷/過負荷運行：無頭除氧器保證機組在10～110的運行工況下可靠運行；在低于30負荷的惡劣工況下，有頭除氧器難以保證出口水含氧量。
e.使用壽命：無頭除氧器大于30年，有頭除氧器不超過20年。
3.5節省投資和運行成本的比較
a.無頭除氧器：對300MW或600MW機組，整機價格低于有頭除氧器市場平均價格的5～10；除氧間土建高度降低了3～4m，土建費用可相應節省幾十萬至上百萬元；300MW機組排汽損失平均為80kg/h，按蒸汽損失0.08元/kg計算，造成的費用55296元。
b.有頭除氧器：由于除氧頭的存在，除氧間所需建筑高度較高，土建費用較多；300MW機組排汽損失為300～400kg/h，按蒸汽損失0.08元/kg計算，造成的損失費用276480元。相比有頭除氧器，采用無頭式除氧器，對于300MW機組，每年每臺機組節省費用221184元，30年每臺機組可節省近700萬元。
4、結論
從以上的分析和對比看，內置式無頭除氧器采用先進的設計方案和制造工藝，同常規除氧器相比具有很多優點。除氧效果好，可靠性高，能保證各工況下除氧水含氧量≤5μg/L，正常運行時通常在1μg/L左右。適應負荷變化能力強，采用定、滑壓運行方式，負荷在額定負荷的10～110％之間變化時均能保證上述除氧效果。內置式無頭除氧器啟動時不存在常規除氧器啟動時振動現象。加熱蒸汽從上面下送入，使除氧器整體工作溫度降低，金屬熱疲勞壽命大大提高。此外其系統設計簡單，結構緊湊，檢修維護方便。工作過程中，排氣損失極少，大大節約了運行費用。目前國內已有數家已建和在建的電廠采用無頭除氧器技術。投運的電廠均達到良好的運行效果。
