除氧器启动初期振动现象的分析及消除

王滨，王兰林，吴涛，刘尊平

(华电潍坊发电有限公司， 山东 潍坊 261204)

1 除氧器概况

某发电公司670 MW汽轮机配置1台内置式无头除氧器，属于混合式加热器，采用滑压运行方式。正常运行时由汽轮机的四段抽汽供汽，启动及停机时由辅助蒸汽系统供汽，2根供汽管间有1个电动联络门。运行方式为定-滑-定，滑压范围为0.147～1.196 MPa(绝对压力)，正常水位控制在(2 100±50) mm。AVT工况下除氧器出口溶氧应低于7 μg/L，安装标高为26.0 m，除氧器凝结水接口标高为36.5 m，水箱有效容积为280 m3，除氧器水箱直径为ø3.8 m，长26.04 m，质量为102 t。

该一体化除氧器将除氧和储水合二为一，除氧器壳体选用优质碳钢板焊接而成，壳体上设有排气接管，排出氧气和非凝结气体；前、后封头上设有人孔装置，专供搬物和维修用，需除氧的凝结水从壳体上侧中部进入。上部设有2个恒速喷嘴，采用荷兰STORK公司的恒速弹簧喷嘴结构，具有压差小、流量大、流量变化率大的优点。其除氧过程主要由喷雾除氧段、深度除氧段和储水组成。

喷雾除氧段。凝结水进入壳体上部水室后，在压差的作用下，通过恒速喷嘴将凝结水以圆锥形的膜状喷出，进入喷雾除氧段。在该段空间内，水与蒸汽充分接触进行喷雾除氧，绝大部分的非凝结气体在此段中被除去并通过排气管排向大气。

深度除氧段。喷雾除氧后的凝结水喷洒在除氧器储水段的水面上，在除氧器储水段下部布置了蒸汽排管对给水进行加热，不断进行再沸腾，从而完成一个非常完整的深度除氧过程，使锅炉给水中氧的质量分数不大于5×10-9。

在除氧器内，凡是与凝结水中释放出的游离氧和非凝结气体接触的零部件材料，全部采用耐热不锈钢，以保证锅炉给水品质。

2 除氧器的振动情况

该公司#3机组自2006年10月正式投入运行以来，在机组冷态启动过程中，除氧器设备投入辅助蒸汽加热时经常出现振动现象，不仅严重影响设备本身的安全，而且影响整个机组的启动速度。2008年2月，在#3机组一次启动中，当除氧器投入辅助蒸汽加热时，除氧器发生剧烈振动，造成除氧器基础台座出现裂纹。调查其他公司的内置式无头喷雾除氧器，冷态启动时也普遍存在振动现象。

3 现场调查及处理

为寻找振动原因，该公司技术人员在现场进行了几次不同工况下的试验。

3.1 试验1

2011-03-29，#3机组小修后启动，14:10除氧器投入辅助蒸汽加热，16:10将除氧器加热至100 ℃，采取如下降低除氧器振动的措施。

(1)辅助蒸汽加热管道充分疏水暖管。

(2)除氧器上水至600 mm。

(3)运行排气门和启动排气门全部开启。

采取以上常规措施后，除氧器的振动没有减轻，此次试验耗时2.3 h，减缓了启动速度。图1为此次启动的除氧器上水和升温图。

3.2 试验2

2011-04-10, 调停后启动，10:00除氧器投入蒸汽加热，12:20除氧器水温达到102 ℃，采取如下降低除氧器振动的措施。

(1)在用辅助蒸汽加热管道充分疏水暖管的基础上，根据以往经验将辅助蒸汽加热门最大开至40%。

图1 除氧器上水和升温图a

(2)除氧器投入蒸汽加热前，要保证凝结水系统已连续运行，系统内充满水，没有任何空气，以免发生水锤现象。

(3)除氧器启动前，应按照厂家说明书和规程规定，控制好除氧器水位(600 mm)和上水速度(如图2所示)，既不能过低，也不能过高。严禁冷态充水至正常水位后才开始投入蒸汽加热，防止由于水位超过了规定值启动，无法使除氧器达到合适的温度，引起不稳定启动。

虽然采取了以上措施，但是除氧器的振动现象依然没有消除，而且耗时2.5 h，同样增加了锅炉上水的前期工作。图3为此次启动的除氧器上水和升温图。

3.3 试验3

2011-04-24,调停后启动，18:10除氧器投入蒸汽加热，19:40除氧器水温达到101 ℃，采取如下降低除氧器振动的措施：加热蒸汽管道充分疏水；严格控制上水速度和水位；开启除氧器启动排气门；除氧器充水至600 mm时，关闭辅助蒸汽加热与机组四段抽汽加热联络门。

图3 除氧器上水和升温图b

除了严格根据运行规程操作外，将辅助蒸汽加热与机组四段抽汽加热联络门关闭后，辅助蒸汽加热门开至100%，除氧器振动现象消失。由于加热门的全部开启，大大缩短了除氧器的加热时间，此次试验用时1.5 h。图4为此次启动的除氧器上水和升温图。

图4 除氧器上水和升温图c

4 原因分析及振动消除方案

综合以上现场调查的情况，在关闭辅助蒸汽加热与机组四段抽汽加热联络门后，除氧器振动现象消失，据此判断除氧器振动的原因为：因四段抽汽加热管和辅汽加热管不在同一水平高度上(如图5所示)，当机组启动或停机使用辅助蒸汽加热时，联络电动门联开，辅汽助蒸通过联络门进入四段抽汽管道，上部与下部不在同一高度的2根加热管同时进

图2 除氧器冷态启动温升和充水曲线

图5 四段抽汽加热管和辅汽加热管不在同一水平高度上

汽加热，冷热流体发生对冲，这是引起除氧器振动的主要原因。没有严格按厂家说明书要求控制好水位和上水速度是其振动的次要原因。

因此，机组在启动及停机阶段，严禁将辅助蒸汽与四段抽汽管道联络电动门开启，同时严格按照除氧器冷态启动温升和充水曲线控制除氧器水位和上水速度，辅助加热蒸汽管道投入前进行充分疏水暖管。在此后的启、停机过程中，重点对辅助蒸汽与四段抽汽管道联络电动门关闭后除氧器的振动情况进行了监视，除氧器振动现象没有再出现，加热速度大大提高，设备安全得到了保证。

参考文献：

[1]汪祖鑫.超临界压力600 MW机组的启动和运行[M].北京：中国电力出版社，1996.