一种废热锅炉除氧系统及除氧工艺的制作方法

本发明涉及锅炉除氧领域，具体涉及一种废热锅炉的除氧系统和除氧工艺。

背景技术：

在锅炉、电厂等行业，溶解氧的存在是造成热力设备(如锅炉、汽轮机等)腐蚀的主要原因。因为溶解氧在高温和高压下十分活跃，会严重腐蚀金属设备，导致锅炉在运行或停用期间的氧腐蚀。所以国家对锅炉的补给水溶解氧也作出了相应规定。比如按照GB1576-2001《工业锅炉水质》：锅炉额定蒸发量大于6T/H的锅炉均要除氧。额定蒸发量小于6T/H的锅炉应尽量除氧。而且16.MPa以下的锅炉给水溶解氧含量必须小于100ppb。1.6～2.5MPa的锅炉和供汽轮机用汽的锅炉给水含氧量必须小于50ppb，而一般高压锅炉的溶解氧含量需要小于7ppb。因此脱氧工序是锅炉给水必不可少的重要工艺。

传统锅炉除氧工艺常用的有5种，一般采用的是加药和热力两种方式。加药工艺因为操作不稳定，会造成锅炉排污，而排污水又会污染环境(联胺会造成排水氨氮超标)，因此正在逐渐被淘汰。在此不赘述。热力除氧一般是锅炉的标配。

热力除氧的原理是根据气体在水中的溶解量随着温度的升高而降低。当水温到达100℃时，空气分压降低到零，根据亨利定律，水中的溶解气体量也应降低到零。据此原理，把要除氧的水加热到一定温度，使水中的气体解析出来，并随余气排出除氧器，以达到除氧的目的。热力除氧后的水不会增加含盐量，也不会增加其他气体溶解量，操作控制相对容易，是目前应用最多的一种除氧方法。但在实际应用中还存在着一些问题。首先经热力除氧以后的软水水温较高，容易达到锅炉给水泵前的汽化温度，致使给水在输送过程中容易被汽化。锅炉给水泵的汽蚀通常就是因为前面的热力除氧造成的。其次当热负荷变动频繁时，蒸汽用量很难及时跟随反馈，除氧水温变化比较大，除氧效果不好。第三，这种除氧方法要求设备高位布置，增加了基建投资，设计、安装不方便。第四，使得锅炉自耗汽量增大，减少了有效外供汽。根据热量衡算，锅炉热力除氧自耗汽达到其产汽能力的13％。其流程图见图1.

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题是提供一种设备成本低的废热锅炉的除氧系统。

本发明的技术方案是，一种废热锅炉除氧系统，包括依次连接的原水供应系统、膜除氧系统、锅炉给水泵和废热锅炉；

所述膜除氧系统，包括由管道系统连接的若干个膜过滤器，管道系统上的在线氧分析仪，以及与所述膜过滤器连接的真空泵；

所述膜过滤器为筒状结构，底部设有进水口，顶部设有出水口；所述进水口与一布水管连接，所述出水口与一集水管连接，在所述布水管与所述集水管间，设有一隔板；所述膜过滤器内部上下两端设有膜丝滤芯，所述上下两端的膜丝滤芯之间设有中空纤维膜；所述膜过滤器设有进气口和出气口。

其中，所述原水供应系统通过保安滤器与所述膜过滤器的进水口相连接。

其中，所述膜过滤器的进气口与氮气管网连接。

其中，所述膜丝滤芯为疏水性的高分子材料。

进一步地，所述膜丝滤芯由膜丝编织成丝布状，再由丝布卷成筒状。

本发明还提供了上述系统的一种废热锅炉除氧工艺，所述水流通过原水供应系统从进水口进入，通过布水管，中空纤维膜、隔板和集水管，从所述出水口流出；在真空条件下，辅以氮气从所述进气口进入吹扫，水体中的气体透过中空纤维膜的膜丝，到所述膜丝内侧，被真空泵抽走；所述原水供应系统的进水压力控制在0.15-0.6MPA。

根据本发明的废热锅炉除氧工艺，优选的是，所述真空条件为真空度50托以上。

根据本发明的废热锅炉除氧工艺，优选的是，所述氮气进气压力≤0.07Mpa。

根据本发明的废热锅炉除氧工艺，优选的是，所述膜丝滤芯为疏水性的高分子材料。

根据本发明的废热锅炉除氧工艺，优选的是，所述膜丝滤芯由膜丝编织成丝布状，再由丝布卷成筒状。

本发明的技术特点是：

a、本发明采用编织技术，将膜丝编织成丝布，丝布卷绕成柱状，装入膜壳，这种技术扩大了接触器的有效接触面积，同时，每根膜丝都被固定，几乎不会有断丝现象，保证系统出水水质稳定；

同时，中间隔板和中心管布水，使液体在膜丝的表面成射流状态，有效的改善了流道， 提高传质效率；

b、本发明的膜过滤器具有极佳的疏水性，保证液体不会透过膜丝泄露，其疏水寿命高达五年以上(纯水领域)，为用户节省设备更换成本；

c、实现气液接触的膜系统膜本身不具备选择性，而仅仅作为气液接触的界面，两相在膜的两侧依靠扩散实现分离通常采用的材质：疏水性的高分子材料如PP，PTFE等，具有透气不透水的特性；

d、气体在溶入水体中，直至达到平衡；

e、在气相施加抽真空或辅助气体吹扫打破溶解平衡；

f、在真空泵的作用下，提供气体从液相向气相转移的驱动力。

本发明的有益效果是：

本发明的内容主要是设计出一套能适用于废热锅炉给水膜除氧工艺，在国内，利用脱气膜制造锅炉给水除氧器(膜除氧器)尚属首例。

1、设计出合适的膜组件，使膜具有极佳的疏水性，保证液体不会透过膜丝泄露，其疏水寿命高达五年以上；

2、设计出膜除氧系统，主要包含保安过滤器，除氧膜组件、真空泵、在线氧分析仪、管道系统等；

3、形成可靠的旧锅炉系统改造方案。本项目在设计阶段将膜除氧器放置在热力除氧器之前，与热力除氧器实现串联，保证了即使失败也可以让热力除氧器实现备用的可靠方案。在调试阶段将热力除氧器改放在调节阀之后，保证了系统压力的平衡，对已有系统没有任何影响。这些实绩对未来膜除氧器改造提供了宝贵的经验；最终，我们是用膜除氧器完全替代热力除氧器；

4、利用脱气膜制造锅炉给水除氧器(膜除氧器)尚属首例。第一次将脱气膜成功脱除锅炉给水中的溶解氧，使氧含量小于100ppb，达到国家标准要求。

5、锅炉给水膜除氧器属于节能产品，具有推广价值。从现场实测数据，膜除氧器的能耗仅为热力除氧器的7％。推广膜除氧器可以为节能减排作贡献。

本发明可以很好地分离锅炉给水中的溶解氧，使溶解氧含量达到国家标准要求的水平，锅炉给水溶氧通常在50～70ppb。

附图说明

图1是现有的热力除氧流程图。

图2是本发明膜除氧工艺流程图。

图3是膜除氧器结构示意图。

图4是膜除氧系统示意图。

图3中，1-进水口，2-出水口，3-出气口，4-进气口，5-膜丝滤芯，6-布水管，7-中空纤维膜，8-隔板，9-集水管，10-外壳。

图4中，a-保安过滤器，b-气液分离器，c-在线溶氧仪，d-膜过滤器，e-真空泵。

具体实施方式

如图2所示，本发明包括依次连接的原水供应系统、膜除氧系统、锅炉给水泵和废热锅炉。

所述膜除氧系统，包括由管道系统连接的若干个膜过滤器，管道系统上的在线氧分析仪，以及与所述膜过滤器连接的真空泵。膜除氧系统的结构示意图见图4.

所述膜过滤器为筒状结构，底部设有进水口1，顶部设有出水口2；进水口1与一布水管6连接，出水口2与一集水管8连接，在布水管6与所述集水9管间，设有一隔板8；所述膜过滤器内部上下两端设有膜丝滤芯5，上下两端的膜丝滤芯5之间设有中空纤维膜7；所述膜过滤器设有进气口4和出气口3。膜过滤器的结构图见图3.

如图4所示，所述原水供应系统通过保安滤器与所述膜过滤器的进水口相连接。膜过滤器的进气口与氮气管网连接。膜除氧系统包括保安过滤器a，气液分离器b，在线溶氧仪c，若干个膜过滤器d和真空泵e。通过膜除氧系统的处理，最终得到的脱氧水至锅炉给水泵，废气通过气液分离器排空，废水至排污点。

在一个优选的实施方案中，所述膜丝滤芯为疏水性的高分子材料，透气而不透水。

膜丝滤芯由膜丝编织成丝布状，再由丝布卷成筒状。

在本发明的废热锅炉除氧工艺中，所述水流通过原水供应系统从进水口进入，通过布水管，膜丝滤芯、中空纤维膜、隔板和集水管，从所述出水口流出；在真空条件下，辅以氮气从所述进气口进入吹扫，水体中的气体透过膜丝，到膜丝内侧，被真空泵抽走；所述原水供应系统的进水压力控制在0.15-0.6MPA。

真空条件为真空度50托以上。

氮气进气压力≤0.07Mpa。

本发明可以很好地分离锅炉给水中的溶解氧，使溶解氧含量达到国家标准要求的水平，锅炉给水溶氧通常在50～70ppb。