一种热力和化学联合除氧水箱的制作方法

本发明属于能源动力领域中的蒸汽发生器或锅炉给水的除氧技术领域，具体涉及一种热力和化学联合除氧水箱。

背景技术：

为防止给水溶解氧对蒸汽动力系统及设备的腐蚀，给水处理工艺过程中的除氧非常关键。根据亨利定律，热力除氧是通过蒸汽加热给水至沸腾状态，水面以上蒸汽分压力增加，气体分压力降低，溶解于水中的氧气逸出，达到除氧的目的，且不会增加给水的含盐量。化学除氧是将化学除氧剂加入给水中与溶解氧起化学反应实现除氧的方法。蒸汽动力系统及设备对于给水含氧量有严格的要求，而单靠热力除氧并不一定能将给水中的氧含量控制在规定范围内，为了除去残留氧，达到深度除氧的目的，需在热力除氧基础上进一步采用化学除氧的方法实现给水氧含量的精确控制。目前，大部分热力系统中的给水箱和除氧器工作压力和制造成本较高，而对于常压运行且对给水除氧要求较高的小型热力系统并不适用。

技术实现要素：

本发明的目的在于实现常压高效除氧，结构简单，布置紧凑，成本低廉；本发明的目的是提供一种热力-化学联合除氧水箱，利用热力和化学除氧原理把蒸汽动力装置或系统中给水的溶解氧含量降到接近于零的最佳除氧效果。

本发明的技术方案如下：

一种热力-化学联合除氧水箱，包括：化学除氧剂注射器、除氧水箱筒体、给水循环接管、多孔淋水筛板、排汽/气管、给水循环泵、补水入口管、给水出口接管和三级热力除氧系统；除氧水箱筒体上封头外部分别焊接有排气/汽管、补水入口管和化学除氧剂注射器，除氧水箱筒体内部液位以上设有给水循环接管和多孔淋水筛板，给水循环接管设置于多孔淋水筛板上部，多孔淋水筛板下部由上至下依次设有蒸汽汽封接管、蒸汽进口环管以及鼓泡除氧室；除氧水箱筒体下封头外部还设有给水出口管，给水出口管上设有给水循环泵，给水循环泵出口的给水出口接管旁通连接给水循环接管。

如上所述三级热力除氧系统由蒸汽汽封接管、蒸汽进口环管以及鼓泡除氧室通过除氧水箱筒体外的一个蒸汽母管共同连接构成；除氧水箱筒体外部呈全密封圆柱结构，除氧水箱筒体上、下封头为椭球形，采用石墨垫片或硅胶垫法兰密封。

如上所述给水循环接管的出水口设于多孔淋水筛板上部中心位置；多孔淋水筛板为圆板型结构，板面上均布有淋水孔；多孔淋水筛板直径与除氧水箱筒体直径一致，多孔淋水筛板与液位之间设置一定高度的蒸汽空间。

如上所述蒸汽汽封接管设置于除氧水箱筒体液位上部，所述蒸汽进口环管设置于除氧水箱筒体内部液位以下，蒸汽进口接管内侧均匀设有开孔，用于均匀分配蒸汽加热液位以下的水空间。

如上所述鼓泡除氧室包括鼓泡除氧筒体、鼓泡除氧蒸汽分配器和鼓泡除氧蒸汽接管；鼓泡除氧筒体为上下通空圆柱型结构，焊接在除氧水箱筒体内部下封头，鼓泡除氧筒体内设置有鼓泡除氧蒸汽分配器，鼓泡除氧蒸汽分配器上连接有鼓泡除氧蒸汽接管。

如上所述鼓泡除氧蒸汽分配器为圆柱筒形结构，筒体侧壁均匀开有出汽孔。

如上所述鼓泡除氧蒸汽接管与蒸汽进口环管、蒸汽汽封接管共同连接在同一个蒸汽母管上，蒸汽母管上的蒸汽流量通过调节蒸汽流量控制阀的开度来控制，通过分别调节三路蒸汽接管上的蒸汽流量控制阀的开度控制蒸汽流量分配。

如上所述排汽/气管为U型管结构或单向止回阀结构密封。

如上所述化学除氧剂注射器采用间歇式注射适量化学除氧剂方式精确控制给水氧含量。

如上所述给水循环泵出口的给水一部分通过旁通给水循环接管重新进入除氧水箱筒体上部进行循环除氧。

本发明的显著效果在于：

通过三级、常压或微正压饱和沸腾、给水循环热力除氧，再辅以适量除氧剂直接注射化学除氧，可将给水氧含量降低至接近于零的最佳除氧效果。

该热力-化学联合除氧水箱具有以下特点：

1)除氧器和水箱合为一体，常压或微正压运行，结构紧凑，制造成本低；

2)采用液面汽封、蒸汽环形喷射直接混合、局部鼓泡除氧的饱和沸腾三级热力除氧，可以强化汽水传热传质，提高热力除氧效果；

3)除氧水箱出口给水经给水循环泵一部分重新进入水箱实现循环除氧；

4)采用间歇式注射加除氧剂方式精确控制给水出口氧含量，在水箱筒体上部加药保证除氧剂足够的化学反应停留时间；

5)除氧水箱全密封运行，只需控制初始含氧量，就可维持给水氧含量在规定范围内连续运行。

6)排汽/气口采用单向阀或U型管蒸汽自冷却密封，可以有效避免外部氧气因内外压差变化进入除氧水箱筒体内部。

附图说明

图1为热力-化学联合除氧水箱结构示意图

图2为热力-化学联合除氧水箱内多孔淋水筛板示意图

图中：1-化学除氧剂注射器；2-除氧水箱筒体；3-给水循环接管；4-多孔淋水筛板；5-鼓泡除氧蒸汽分配器；6-鼓泡除氧筒体；7-给水出口管；8-鼓泡除氧蒸汽接管；9-蒸汽进口环管；10-蒸汽汽封接管；11-排汽/气管；12-给水循环泵、13-补水入口管、14-蒸汽流量控制阀

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，一种热力-化学联合除氧水箱，包括：化学除氧剂注射器1、除氧水箱筒体2、给水循环接管3、多孔淋水筛板4、排汽/气管11、给水循环泵12、补水入口管13、给水出口接管7和三级热力除氧系统；除氧水箱筒体2上封头外部分别焊接有排气/汽管11、补水入口管13和化学除氧剂注射器1，除氧水箱筒体2内部液位以上设有给水循环接管3和多孔淋水筛板4，给水循环接管3设置于多孔淋水筛板4上部，多孔淋水筛板4下部由上至下依次设有蒸汽汽封接管10、蒸汽进口环管9以及鼓泡除氧室，所述蒸汽汽封接管10、蒸汽进口环管9以及鼓泡除氧室通过除氧水箱筒体2外的一个蒸汽母管共同连接构成三级热力除氧系统；除氧水箱筒体2下封头底部还设有给水出口管7，给水出口管7上设有给水循环泵12，并通过给水循环泵12将给水出水管7与给水循环接管3共同连接，用于将部分给水旁通经给水循环接管3重新进入除氧水箱筒体2中进行连续循环除氧。

除氧水箱筒体2外部呈全密封圆柱结构，除氧水箱筒体2上、下封头为椭球形，采用石墨垫片或硅胶垫法兰密封，以防止普通密封垫释放化学物质污染水质和外部空气进入。

所述给水循环接管3的出水口设于多孔淋水筛板4上部中心位置。

多孔淋水筛板4为圆板型结构，板面上均布有淋水孔，用于将除氧水箱筒体2内部给水均匀播散成细小水滴后与蒸汽直接接触加热，由于水滴降落过程中与蒸汽直接接触的传热传质效果好，给水被蒸汽加热达到饱和温度，使溶解在水中的氧气因温度升高而溶解度降低以实现脱氧；多孔淋水筛板4直径与除氧水箱筒体2直径一致，多孔淋水筛板4与液位之间设置一定高度的蒸汽空间，以保证水滴在蒸汽中的停留时间，达到较快的给水温升。

蒸汽汽封接管10设置于除氧水箱筒体2液位上部，一方面用于实现蒸汽封水面，降低氧气分压力；另一方面用于实现蒸汽逆向流动加热下降的水滴。

蒸汽进口环管9设置于除氧水箱筒体2内部液位以下，蒸汽进口接管9内侧均匀设有开孔，用于均匀分配加热液位以下的水空间，利于蒸汽与给水的充分均匀混合，以维持饱和沸腾状态的除氧过程。

鼓泡除氧室包括鼓泡除氧筒体6、鼓泡除氧蒸汽分配器5和鼓泡除氧蒸汽接管8；鼓泡除氧筒体6为上下通空圆柱型结构，焊接在除氧水箱筒体2内部下封头，鼓泡除氧筒体6设置有鼓泡除氧蒸汽分配器5，鼓泡除氧蒸汽分配器5上连接有鼓泡除氧蒸汽接管8，使蒸汽进入鼓泡除氧室，实现给水出口前局部鼓泡除氧，进一步降低给水出口氧含量。

鼓泡除氧蒸汽分配器5为圆柱筒形结构，筒体侧壁均匀开有出汽孔。

鼓泡除氧蒸汽接管8与蒸汽进口环管9、蒸汽汽封接管10共同连接在同一个蒸汽母管上，蒸汽母管上的蒸汽流量通过调节蒸汽流量控制阀14的开度来控制，通过分别调节三路蒸汽接管上的蒸汽流量控制阀的开度来控制蒸汽流量分配，使给水处于饱和沸腾状态。

排汽/气管11为U型管结构用于实现排出蒸汽冷凝为水后的自密封，也可采用单向止回阀结构密封，通过调节阀门开度控制除氧水箱的压力。

化学除氧剂注射器1采用间歇式注射适量化学除氧剂方式精确控制给水氧含量。例如：在给水箱顶部加药口注射亚硫酸钠或联氨，其化学反应过程是：

2Na₂SO₃+O₂→2Na₂SO₄

N₂H₄+O₂→2H₂O+N₂；

所述给水循环泵12出口的给水一部分通过旁通给水循环接管3重新进入除氧水箱筒体2上部进行循环除氧。

具体除氧过程如下：

给水经补水入口管13和给水循环接管3进入除氧水箱筒体2中，通过多孔淋水筛板4均匀淋洒至除氧水箱筒体2下部蒸汽空间，并与来自蒸汽汽封接管10逆向流动的蒸汽接触加热，同时利用微正压饱和水沸腾热力除氧方法，将位于除氧水箱筒体2液位以下的蒸汽进口环管9内侧四周喷射蒸汽与给水直接混合，强化传热传质，使温度迅速升高，给水很快达到饱和沸腾状态，此时温度控制在102～104℃除氧效果较好。再经过由鼓泡除氧蒸汽接管8、鼓泡除氧蒸汽分配器5、鼓泡除氧筒体6组成的鼓泡除氧室进一步鼓泡除氧。除氧水箱出口给水经给水循环泵12将部分给水经给水循环接管3重新进入除氧水箱筒体2中进行连续循环除氧，由此热力除氧可将出口氧含量控制在100ppb以下。在此过程中，可根据除氧水箱中的压力，间歇或连续开启排汽/气口11，通过调节阀门开度控制排汽/气量。为实现深度除氧，化学除氧剂注射器1采用直接注射方式间歇性添加一定量的除氧剂，精确控制出口给水氧含量。本发明经过试验验证，可将给水出口氧含量控制到10ppb以下，甚至降低到接近于零的最佳除氧效果。

本发明适用于常压或微正压运行且对给水除氧要求较高的小型试验装置或热力系统。