发电锅炉汽/水循环系统凝结水能量共振场精处理设备的制作方法

本发明涉及一种火力发电锅炉汽/水循环系统的凝结水能量共振场精处理设备，具体指一种锅炉给水(凝结水/除盐水)经处理后具有水质节能功效的精处理设备、或是一种改变锅炉给水水分子构象的顺磁共振场装置设备。

背景技术：

火力发电机组，主要有三大设备组成：锅炉、汽轮机和发电机。在火力发电厂的生产过程中存在着三种形式的能量转换。

●在锅炉中：燃料的化学能转变为热能，水是热能的介质；

●在汽轮机中：热能转变为机械能，汽是热能的介质；

●在发电机中：机械能转变为电能。

锅炉汽/水系统由给水系统、蒸发系统和过热系统及再热系统组成，分别完成水的加热、蒸发和过热三个阶段的任务(见图1)。汽/水循环系统则增加凝汽系统、凝结水系统，分别再完成水的冷却、预热二个阶段的任务。

锅炉利用燃料在炉内燃烧释放的热能加热给水，产生规定参数(温度、压力)和品质的蒸汽，送往汽轮机做功，蒸汽推动汽轮机叶轮旋转后进入凝汽器冷却，冷却后的凝结水由凝结水泵送往低压加热器，除氧器等，再由给水泵将给水送往高压加热器后进入锅炉，形成一个相对封闭的汽/水循环系统，系统补给水是达标除盐水，通常在除氧器补进。工艺流程如图2所示。

现有的发电锅炉汽/水系统存在如下问题：

1.锅炉的“四管泄漏”问题，“四管”指焊位管、弯位管、变位管和向火侧管。

2.水冷壁、过热器、再热器、省煤器的泄漏问题和爆管事故。

上述的泄漏问题，根源是垢(铁垢、水垢)的危害，垢的来源有二点，一是凝结水中溶解氧过量造成汽/水系统管线及过流设备的金属腐蚀，腐蚀物脱落(铁、铜等离子)在“四管”部位易积聚成垢(铁垢)；二是凝汽器热交换时冷却水侧金属表面的垢(水垢)下腐蚀，严重时造成冷却水向凝结水泄漏，带入冷却水中的杂质离子，造成杂质离子在汽/水系统结垢(水垢)，引起泄漏及爆管事故。

为了保证蒸汽的品质，在凝结水泵至给水泵之间的给水预热管道，会增加一些提高凝结水质量的精处理工艺和设备，例如，除氧器是采用热力平衡(104℃)工艺尽可能将过量的溶解氧析出；精处理(化学)装置，有采用氨化运行或氧化运行工艺或粉末树脂置换工艺清除凝结水中残存的杂质离子；另外，根据锅水运行工况，还采用锅内磷酸盐处理技术(加药剂)阻止汽/水系统内过流表面“垢”的形成。

目前，解决电厂锅炉汽/水系统“四管泄漏”问题采用的技术为除氧(溶解氧)缓蚀、化学(药剂)/调控排污量阻垢和检修清洗除垢，采用的除氧器设备存在不足之处如下：除氧特定温度(104℃)难以稳定，与不同补给水量时的温差变化有误，故影响除氧效果；采用的化学(药剂)阻垢工艺也存在不足之处，由于要先抽水样(隔二小时/次)测定水质指标，然后再对症下药调节水质成份，投放的药量有滞后性，影响阻垢效果，需再采用调节排污量的工艺来作补充处理，因高温锅水有化学药剂，过量排污不但耗能耗水，还污染水源；采用化学方法实施停运清洗除垢，更是一项耗资耗材、损伤系统设备和严重污染环境的工程。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种发电锅炉汽/水循环系统的凝结水能量共振场精处理设备，该设备采用一种非化学的高能物理能量场性质的水处理工艺，无需用电或其它动力来源，无需添加任何化学药剂或安置滤膜材料，使给水在汽/水系统运行过程中自然实现：

(1)蒸发速率提高节能(即汽化热降低)；

(2)溶解氧抗氧化腐蚀；

(3)阻垢/除垢(铁垢、水垢)且安全、节能。

解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种发电锅炉汽/水循环系统凝结水能量共振场精处理设备，其特征是：包括外层容器和被包裹在所述外层容器内的内层容器，所述的内层容器和外层容器之间留有空腔，外层容器设有出水管(或进水管)，内层容器设有进水管(或出水管)穿出外层容器外，内层容器的壁上分布有众多的开孔，开孔上设有过流式水质处理器。

所述的过流式水质处理器为现有产品，为申请人的专利产品ZL2011 1 0057303.3。

所述的过流式水质处理器流量值额定，数量依能量共振场精处理设备的流量决定(即配套锅炉额定流量)。

所述的内层容器和外层容器为立式或卧式罐体。

所述的内层容器及内层容器之间的空腔上还开有过滤管道孔(进、出水孔)AC、排污口D、放气口B、还有单独开在内层容器上的人孔M，人孔M视生产工艺开一个或二个。

所述的火力发电厂汽/水循环系统包括：以管道依次连接的锅炉1、汽轮机2发电机3、凝汽器4、凝结水泵5、低压加热器6、除氧器7、给水泵8、高压加热器9、汽轮机抽汽管道10、循环水泵11.

所述的发电锅炉汽/水循环系统的凝结水(给水)系统包括：以管道依次连接的凝汽器4、凝结水泵5、低压加热器6、除氧器7、给水泵8和高压加热器9，凝汽器4的输入接汽轮机2，高压加热器9的输出接锅炉1.

对于余热发电锅炉处于P≤2.9Mpa的中压工况，所述的设备连接在发电锅炉凝结水系统给水泵8出口端管道或除氧器7出口端至给水泵8进口端之间的管道上。

对于燃气(天燃气、高炉气等)、燃煤发电锅炉(高压、中压，P≤9.8MPa)的工况，所述的设备连接在发电锅炉凝结水系统的给水泵进口端至除氧器7出口端之间的管道上。

对于燃煤发电锅炉(超高压，P≤17.6MPa)的工况，所述的设备连接在发电锅炉凝结水系统的凝结泵出口端至除氧器进口端之间的管道。

所述的设备在选定的连接管道采用串联安装。

设备安装、调试完毕应加装保温层等安全措施。

本发明的原理及有益效果：本设备是是一组安装了N个产生共振能量作用力的自激发式顺磁共振力场装置的精处理设备，力场的设计与外加激发能的力源性质/强度/数量/时空/分布/方向有关，力场的作用是依靠构筑水道的内置特殊纳米功能合金材料、N303UH合金材料的共振能量作用力去改变了流经的液态水(给水)内部水分子构象的物理性质与化学性质。

当给水在原有的动能+热能基础上再叠加一个激发能，使给水以更高的势能(原有的动能+热能+叠加激发能)进入锅炉的汽/水系统蒸发过程，这种“水”便能获得相对更低的汽化热而更加节能(见发明专利：ZL 2011 1 0057303.3、ZL 2007 1 0031117.6)。

“水”转载激发能(能量外力)的表征：体现在水及杂质离子的结构性变化。

(1)与水分子构象(位形)的改变有关；与水分子团簇(数量)的改变有关；与水分子间氢键结合力(键长/键角/键能级)的改变有关。工程应用反映在给水的汽化热降低而节能。

(2)与水分子中的氧(O₁、O₂、O₃、O₁₇)化学性质的改变有关。工程应用反映在汽/水糸统的金属因溶解氧属性改变而缓蚀。

(3)与汽/水系统中残存、浓缩的杂质(铁、铜)离子结晶晶型(单晶型/双晶型)的改变有关。工程应用反映在汽/水系统运行过程中自然实现阻垢/除垢(铁垢、水垢)而安全、节能。

这种新的锅炉物理水处理工艺，颠覆了原有锅炉水处理工艺中“除氧”、“缓蚀”、“化学阻垢”、“化学除垢”的传统观念，电厂锅炉“四管泄漏”的难题将迎刃而解(见发明专利：ZL 2007 1 0031117.6)。

给水的汽化热值越小，表示由液相变为汽相所需的热(动)能越小，说明蒸发效率提高。即相同的燃料和流量工况下，能够维持汽/水系统更高的压力，即提高主蒸汽压力；若维持原工况对应的压力和相同燃料工况下，则可以提高蒸汽流量(产出量)；若维持原工况对应的流量、压力，则可以减少燃料(煤)消耗量(需详细计算)。这样，即同时减少了锅炉对流换热份额，即减少过热器系统、空预器系统、省煤器系统的吸热，对于目前电厂锅炉存在的对流吸热比例大于热力计算比例，排烟温度高的情况，无疑具有较诱人的节能潜力。

蒸发效率提高了，除水冷壁的辐射吸热消耗可能加剧，有利于降低水冷壁面温度，对目前存在的锅炉结焦有一定的缓解作用。

附图说明

图1为锅炉汽水系统系统流程图；

图2为火力发电厂生产过程示意图；

图3为本发明的实施例一的剖视示意图；

图4为本发明的实施例一的外观示意图；

图5为本发明的实施例一的左视示意图；

图6为剖视示意图；

图7为剖视示意图；

图8为本发明的实施例二的外观示意图；

图9为本发明实际应用效果的第三方检测报告及结论图；

图10为本发明应用于凌钢新建烧结余热锅炉发电机组产出的过热蒸汽运行曲线图之一(240m²)；

图11为本发明应用于凌钢新建烧结余热锅炉发电机组产出的过热蒸汽运行曲线图之二(180m²)；

图12为本发明应用于凌钢新建烧结余热锅炉发电机组产出的蒸汽品质提高统计表；

图13为为本发明应用于凌钢新建烧结余热锅炉发电机组的第三方检测报告得出的改造前后锅炉运行水平比较表。

图中附图标记：1-锅炉，2-汽轮机，3-发电机，4-凝汽器，5-凝结水泵，6-低压加热器，7-除氧器，8-给水泵，9-高压加热器，10-汽轮机抽汽管道，11-循环水泵，A-出水口，B-进水口，C-排污口，D-人孔。

具体实施方式

图1和图2分别为锅炉汽水系统系统流程图和火力发电厂生产过程示意图。火力发电厂系统包括：以管道依次连接的锅炉1、汽轮机2发电机3、凝汽器4、凝结水泵5、低压加热器6、除氧器7、给水泵8、高压加热器9、汽轮机抽汽管道10、循环水泵11.

发电锅炉汽/水循环系统的凝结水(给水)系统包括：以管道依次连接的凝汽器4、凝结水泵5、低压加热器6、除氧器7、给水泵8和高压加热器9，凝汽器4的输入接汽轮机2，高压加热器9的输出接锅炉1.

参见图3-图7，本发明的发电锅炉汽/水循环系统凝结水能量共振场精处理设备实施例一，包括外层卧式罐体和被包裹在其内的同样卧式内层罐体，内层罐体和外层罐体之间留有空腔，外层罐体设有出水管A，内层罐体设有进水管B穿出外层罐体外，内层罐体的壁上分布有众多的开孔，开孔上设有过流式水质处理器(图3中的内层罐体壁上周边小矩形几中间的小双层圆孔)，内层罐体和内层罐体与外层罐体之间的空腔上还开有过流管道孔(进、出水孔)AC、排污口D、放气口B、还有单独开在内层容器上的人孔M，人孔M视生产工艺开一个或二个。

过流式水质处理器为现有产品，为申请人的专利产品ZL2011 1 0057303.3，过流式水质处理器流量值额定，数量依能量共振场精处理设备的流量决定(即配套锅炉额定流量)。

图8为发电锅炉汽/水循环系统凝结水能量共振场精处理设备实施例二，与实施例一不同之处仅在于内层罐体和外层罐体为立式罐体。

实际使用时，对于余热发电锅炉处于P≤2.9Mpa的中压工况，本发明的设备连接在发电锅炉凝结水系统给水泵8的出口端管道或除氧器7出口端至给水泵8进口端之间的管道上。

对于燃气(天燃气、高炉气等)、燃煤发电锅炉(高压、中压，P≤9.8MPa)的工况，所述的设备连接在发电锅炉凝结水系统的给水泵进口端至除氧器7出口端之间的管道上。

对于燃煤发电锅炉(超高压，P≤17.6MPa)的工况，所述的设备连接在发电锅炉凝结水系统的凝结泵出口端至除氧器进口端之间的管道。

设备在选定的连接管道采用串联安装或以旁路连接方式串联安装。(旁路连接方式指可自行选择开通旁路上的设备或关闭其设备不影响凝结水系统的正常运行，对设备投运入系统而言属串联安装方式)。

本发明在某钢铁集团动力厂新建高炉气发电锅炉(2*110t/h)水/汽系统中应用。

产品型号：ZDZN-110-1.0-JN

名称：锅炉纳米环保节能器

流量：110t/h

承压：1.0MPa

管损：0.02MPa

设备安装：2台设备安放在新建发电车间8米平台，分别在2台除氧器出口端给水下降管出旁路连接。

新建高炉气发电锅炉及机组于2013.10投产运行，设备于2015.8安装并投运至今，运行稳定、安全、高效。

注：供电汽耗相近的工况下，投运后比投运前平均每天增产电量效益大于2万元人民币，投资回报期小于1.5年。

投运前后效能对比表

本发明在某钢铁集团动力厂烧结余热发电锅炉(2*25t/h)水/汽系统中应用

产品型号：ZDZN-60-1.0-JN

名称：锅炉纳米环保节能器

流量：60t/h(配2台余热锅炉)

承压：1.0MPa

管损：0.02MPa

设备安装：1台设备安放在发电车间平台，在两台锅炉的除氧器出口至锅炉给水泵进口之间的管道以旁路系统串联连接，由辽宁鞍钢设计院系统设计，见图1、图2。

凌钢新建烧结余热锅炉发电机组于2012.2投产运行，设备于2012.10开通投运，根据2012.6至2013.3“余热锅炉监督运行日志(水质表)”数据显示，两台余热锅炉(中压240平方米、低压180平方米)产出的过热蒸汽质量同比明显大幅提升。见图10、图11、图12。

第三方检测报告得出的改造前后锅炉运行水平比较表如图13所示。