热力除氧装置的制作方法

1.本实用新型涉及工业锅炉辅助设备技术领域，尤其涉及一种热力除氧装置。


背景技术：

2.锅炉给水除氧是防止锅炉氧腐蚀的主要方法，溶解于水中的气体量主要由两个方面决定：一方面与水面上该气体的分压力成正比例，即压力越高，该气体在水中的溶解度就越大，反之则越小，另一方面与水的温度有关，即水的温度越高，那么该气体在水中的溶解度就越小，当温度为相应工作压力下的饱和温度时，气体在水中的溶解度为零。
3.目前卷烟厂锅炉给水的除氧多是采用热力除氧的方法，即蒸汽与给水在除氧头中混合，同时利用蒸汽来加热给水，提高给水的温度，使水面上蒸汽的分压力逐步增大，而溶解气体的分压力则渐渐降低，使溶解于水中的气体不断逸出，当水被加热至相应压力下的饱和温度时，水面上全部是水蒸汽，溶解气体的分压力为零，水不再具有溶解气体的能力，亦即溶解于水中的气体，包括氧气均可被除去。因此，除氧的效果一方面决定于是否把给水加热至相应压力下的饱和温度，另一方面决定于溶解气体的排除速度，水是否能加热到相应压力下的饱和温度与水和蒸汽的接触表面积的大小有很大的关系。
4.目前卷烟厂所使用的锅炉多为燃气立式锅炉，所配备的除氧器为大气式热力除氧器。立式锅炉的特点是，在实际运行过程中，会存在定期疏水外排的情况，即锅炉汽水分离器底部存有一定量的炉水，此部分水是高温高压的炉水，其热量较高，若直接外排，亦造成能源浪费。
5.因此，亟需一种热力除氧装置。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是提供一种热力除氧装置，以解决上述现有技术中的问题，能够在解决能源浪费的同时，提高除氧器除氧效率。
7.本实用新型提供了一种热力除氧装置，其中，包括：
8.除氧头和除氧水箱，所述除氧水箱上连接有锅炉疏水管和冷凝水闪蒸汽管道，所述除氧水箱内部设置有溢流管，所述锅炉疏水管和所述冷凝水闪蒸汽管道伸入所述除氧水箱的液面以下，所述锅炉疏水管包括回水布水管，所述冷凝水闪蒸汽管道包括闪蒸汽布气管。
9.如上所述的热力除氧装置，其中，优选的是，所述回水布水管以平行于液面的方式设置在所述锅炉疏水管的下部，所述闪蒸汽布气管以垂直于液面的方式设置在所述冷凝水闪蒸汽管道的下部。
10.如上所述的热力除氧装置，其中，优选的是，所述回水布水管和/或所述闪蒸汽布气管包括双层套管，其中，构成所述回水布水管和/或所述闪蒸汽布气管的所述双层套管的内管的直径与外部介质输送的管径一致，所述双层套管的外管的直径大于内管的直径。
11.如上所述的热力除氧装置，其中，优选的是，构成所述回水布水管和/或所述闪蒸
汽布气管的所述双层套管的内管上开设有若干第一圆孔，所述内管的端头设置有封堵结构；所述双层套管的外管上开设有若干第二圆孔。
12.如上所述的热力除氧装置，其中，优选的是，所述第一圆孔的孔径为3mm-7mm，所述第一圆孔的数量满足多个所述第一圆孔的面积之和大于所述内管的横截面积的2倍以上；所述封堵结构包括蒙板；所述第二圆孔的孔径为8mm-12mm，所述第二圆孔的数量满足多个所述第二圆孔的面积之和大于所述外管的横截面积的2倍以上。
13.如上所述的热力除氧装置，其中，优选的是，所述除氧头内部设置有压力传感器。
14.如上所述的热力除氧装置，其中，优选的是，所述除氧水箱内部设置有液位传感器。
15.如上所述的热力除氧装置，其中，优选的是，所述溢流管包括双u型溢流管，并且所述溢流管延伸至所述除氧水箱外部。
16.如上所述的热力除氧装置，其中，优选的是，所述热力除氧装置还包括设置在位于所述除氧水箱外部的所述双u型溢流管上的控制阀门。
17.如上所述的热力除氧装置，其中，优选的是，所述热力除氧装置还包括与所述压力传感器、所述液位传感器、所述控制阀门连接的控制器。
18.本实用新型提供一种热力除氧装置，本实施例提供的热力除氧装置，通过回水布水管和闪蒸汽布气管，有效解决了高压水和闪蒸汽进入除氧器内部时产生的震动，同时起到消音的作用，又使高温高压水和闪蒸汽更充分的与除氧水箱内部的水进行混合；通过锅炉疏水管与锅炉本体连接，锅炉疏水进入除氧水箱补充除氧水的温度，提高除氧效率；在提高除氧水箱水温的同时，亦能通过蒸汽在水中形成的水膜，将水中残留的气体析出，提高除氧器的除氧效率，使除氧水的指标达到工艺要求，甚至优于工艺要求，以降低除氧水进入锅炉后产生的氧腐蚀。
附图说明
19.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步描述，其中：
20.图1为现有的热力除氧装置的示意图；
21.图2为本实用新型提供的热力除氧装置实施例的示意图；
22.图3为本实用新型提供的热力除氧装置实施例的内部结构示意图；
23.图4为本实用新型提供的构成回水布水管及闪蒸汽布气管的双层套管实施例的结构示意图。
24.附图标记
25.1-除氧头
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
2-除氧水箱
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
3-锅炉疏水管
26.4-冷凝水闪蒸汽管道
ꢀꢀ
5-溢流管
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
6-压力传感器
27.7-液位传感器
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
8-控制阀门
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
9-内管
28.10-外管
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
31-回水布水管
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
41-闪蒸汽布气管
29.91-第一圆孔
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
92-封堵结构
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
101-第二圆孔
具体实施方式
30.现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
31.本公开中使用的“第一”、“第二”：以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
32.在本公开中，当描述到特定部件位于第一部件和第二部件之间时，在该特定部件与第一部件或第二部件之间可以存在居间部件，也可以不存在居间部件。当描述到特定部件连接其它部件时，该特定部件可以与所述其它部件直接连接而不具有居间部件，也可以不与所述其它部件直接连接而具有居间部件。
33.本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
34.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
35.图1示出了现有的热力除氧装置的系统示意图，软化水通过除氧头最上端进入，在除氧头内部，通过多个喷嘴喷入除氧头内，经过填料分散与锅炉生产的已减压的蒸汽混合，以除去水中的气体，气体再通过排空管向外排空。冷凝水回收系统收集冷凝水时，会带有一部分闪蒸汽，闪蒸汽则直接进入除氧水箱上部，辅助除氧头进行除氧工作。应急补软水的接口，主要是软水旁通管接入，在除氧水箱的接口处设置了一个机械重锤式浮球阀，以确保在停电或异常状况下，可以通过该装置对除氧器进行补水。
36.气体在水中的溶解度与气体的种类及该气体在水面的分压力和水的温度有关。具体地，在一定压力下，水的温度越高，气体的溶解度越小；气体在水面上的分压力越高，其溶解度就越大。除氧器(热力除氧器)必须满足的两个条件：第一个条件是，当液体表面的某种气体与溶解于液体中的该气体处于正比：当液面上不凝结气体的分压力一直维持零值，小于水中该溶解气体的平衡压力pb时，该气体就会在不平衡压力差
△
p的作用下，自水中离析出来，即要及时将液面上的气体排出，使液面上不凝结气体的分压力近似为零；第二个条件是，混合气体的全压力等于各组成气体的分压力之和，除氧塔空间的总压力p等于水中所溶解各种气体在水面上不凝结气体的分压力pi与水面上蒸汽分压力ps之和，即：p＝∑pi﹢ps，在除氧器中，将水加热至工作压力下的饱和温度，水逐渐蒸发，水表面的蒸汽压力逐渐增大，近似等于总压力，其它气体的分压力近于或等于零，就可能让水中的各种气体完全析出。
37.现有的热力除氧装置存在以下问题，首先，进入除氧器的软水，仅能在除氧头中，
通过与减压后的蒸汽混合，利用蒸汽自身的温度，使水中的溶解气体析出；其次，在深度除氧阶段，汽水的接触面积受限，无法形成完整的水膜，水中残留的气体不能被分离，仍存留于除氧水箱的水中；再次，除氧水箱中，水表面的的水蒸气的分压力可能存在不等于除氧头的压力的情况，其他气体的分压力不能近似为零，水中的各气体亦不能完全脱出，就导致水中气体的溶解量大于零；而且，除氧器中，仅通过除氧头的汽水接触不能完全将水加热至工作压力下的饱和温度，水不能实现有效蒸发，其他气体的分压力不能近似等于零，水中的气体不能完全析出；最后，仅通过除氧头内软水与蒸汽混合进行除氧，软水在除氧头内通过填料时，缓慢流入除氧水箱，且分散布置有利于与蒸汽充分混合，但仍然存在混合不均的问题，部分水尚未完全接触蒸汽，即已落入除氧水箱中，除氧效率偏低，而有些卷烟厂所处地势海拔较高，达两千多米，为确保除氧效率，水温需达到94℃以上，才能达到锅炉运行所需的除氧温度。
38.如图2和图3所示，本实施例提供的热力除氧装置，其包括：
39.除氧头1和除氧水箱2，所述除氧水箱2上连接有锅炉疏水管3和冷凝水闪蒸汽管道4，所述除氧水箱2内部设置有溢流管5，所述锅炉疏水管3和所述冷凝水闪蒸汽管道4伸入所述除氧水箱2的液面以下，所述锅炉疏水管3包括回水布水管31，所述冷凝水闪蒸汽管道4包括闪蒸汽布气管41。
40.如图1所示，由于锅炉软化水进入热力除氧装置的管路已设置旁路，可以保障热力除氧装置的应急补水，因此，在本实用新型中，如图2所示，将原入热力除氧装置的应急补软水的管道去除，并将锅炉疏水管3引至该接口，这样可以保证锅炉的回水进入除氧水箱2。本实用新型在具体实现中，可以将主软化水管(即图1中的软化水)和旁路软化水管(即图2中的应急补软水)并联之后，汇合成一根管接入除氧头1，即接入图1中的软化水的接口处，实现了除氧器软化水除了主管能供水外，旁路也能在主管出现故障时，保障除氧器的供水。
41.如图3所示，在现有的冷凝水闪蒸汽管道的基础上，本实用新型将冷凝水闪蒸汽管道4加长，伸入除氧水箱2的液面以下(例如为中部)，使闪蒸汽进入除氧水箱2中。
42.如图3所示，本实用新型将锅炉疏水管3伸入除氧水箱2的管道，加工为布水管的形式；将冷凝水闪蒸汽管道4伸入除氧水箱2的管道，加工为布汽管的形式。具体地，所述回水布水管31以平行于液面的方式设置在所述锅炉疏水管3的下部，所述闪蒸汽布气管41以垂直于液面的方式设置在所述冷凝水闪蒸汽管道4的下部。
43.除氧原理为：在一定温度下，当溶于水中的气体与自水中离析的气体处于动态平衡时，溶于单位容积液体中该气体的质量b，与液面上该气体的分压力pb成正比，即b＝kpb/po(mg/l)
44.其中，k表示该气体的质量溶解度系数，po表示液面上的全压力；
45.当水面上气体的分压力小于溶解该气体所对应的平衡压力时，该气体就会在不平衡压差δp作用下，自水中离析出水面，直到新的平衡状态为止。因此，除氧的关键是如何使水面上不凝结气体的分压力近似为0。
46.在除氧过程的初期除氧阶段，水中气体较多，不平衡压差δp较大，气体以小汽泡的形式逸出，可除去80％-90％的气体。在除氧过程的深度除氧阶段，水中气体较少，不平衡压差δp很小，气体以单个分子的扩散作用离析，可利用加大汽水的接触面积，形成水膜，减小其表面张力或制造蒸汽在水中的鼓泡作用，使气体分子附着在汽泡上逸出。
47.在工作中，通过锅炉疏水管3与锅炉本体连接，产生一个水循环，即除氧水进入锅炉运行，锅炉疏水进入除氧水箱2补充除氧水的温度，提高除氧效率；冷凝水闪蒸汽管道4伸入除氧水箱2中部，使蒸汽与水混合，加大汽水的接触面积，形成水膜，有利于析出水中残留的气体。同时，因蒸汽直接通入水中以及高温高压炉水通入水中时，会产生一定的震动和响声，本实用新型采用回水布水管31和闪蒸汽布气管41有效解决了高压水和闪蒸汽进入除氧器内部时产生的震动，同时起到消音的作用，又使高温高压水和闪蒸汽更充分的与除氧水箱内部的水进行混合。
48.由此，相对于现有技术而言，本实施例提供的热力除氧装置，通过回水布水管和闪蒸汽布气管，有效解决了高压水和闪蒸汽进入除氧器内部时产生的震动，同时起到消音的作用，又使高温高压水和闪蒸汽更充分的与除氧水箱内部的水进行混合；通过锅炉疏水管与锅炉本体连接，锅炉疏水进入除氧水箱补充除氧水的温度，提高除氧效率；在提高除氧水箱水温的同时，亦能通过蒸汽在水中形成的水膜，将水中残留的气体析出，提高除氧器的除氧效率，使除氧水的指标达到工艺要求，甚至优于工艺要求，以降低除氧水进入锅炉后产生的氧腐蚀。
49.进一步地，如图4所示，所述回水布水管31和/或所述闪蒸汽布气管41包括双层套管，其中，构成所述回水布水管31和/或所述闪蒸汽布气管32的所述双层套管的内管9的直径与外部介质输送的管径一致，所述双层套管的外管10的直径大于内管9的直径。在具体实现中，外管10可以为其直径比内管9的直径大一型号的管道。
50.具体地，如图4所示，构成所述回水布水管31和/或所述闪蒸汽布气管32的所述双层套管的内管9上开设有若干第一圆孔91，所述内管9的端头设置有封堵结构92；所述双层套管的外管10上开设有若干第二圆孔101。
51.其中，所述第一圆孔91的孔径为3mm-7mm，例如为5mm，所述第一圆孔91的数量满足多个所述第一圆孔91的面积之和大于所述内管9的横截面积的2倍以上；所述封堵结构92包括蒙板，在具体实现中，可将蒙板焊接封堵在内管9的两侧端头；所述第二圆孔101的孔径为8mm-12mm，例如为10mm，所述第二圆孔101的数量满足多个所述第二圆孔101的面积之和大于所述外管10的横截面积的2倍以上。第一圆孔91和第二圆孔101的孔径设置及数量设置可以保证在流体通过管道输送至布水/汽装置时，具体地，为锅炉回水通过锅炉疏水管3输送至回水布水管31，冷凝水回收的闪蒸汽通过冷凝水闪蒸汽管道4输送至闪蒸汽布气管41，确保流体在一定压力下能有效释放至除氧水中，且不能产生震动，达到泄压释放的效果。需要说明的是，本实用新型对回水布水管31以及闪蒸汽布气管32所对应的双层套管的内管9上的第一圆孔91和外管10上的第二圆孔的孔径和数量不作具体限定，二者可以相同也可以不同。
52.进一步地，所述除氧头1内部设置有压力传感器6，用于检测除氧头1的压力。所述除氧水箱2内部设置有液位传感器7，用于检测除氧水箱2的液位。
53.进一步地，所述溢流管5包括双u型溢流管，并且所述溢流管5延伸至所述除氧水箱2外部。在现有的直通溢流管的基础上，本实用新型将直通溢流管改造为带u型弯的溢流管5，使溢流管5中形成一定水封。
54.更进一步地，所述热力除氧装置还包括设置在位于所述除氧水箱2外部的所述双u型溢流管上的控制阀门8，通过控制阀门8，可控制除氧水箱2液面上方的空间，确保有足够
空间以减少除氧水箱2液面的气体分压力pb，降低水中气体的质量，提高除氧效率。示例性地，控制阀门8为电动控制阀。所述热力除氧装置还包括与所述压力传感器6、所述液位传感器7、所述控制阀门8连接的控制器(未示出)。示例性地，控制器为可编程逻辑控制器(programmable logic controller，plc)。
55.控制器可以根据压力传感器6所采集的除氧头1的压力数据和液位传感器7所采集的除氧水箱2的液位数据，来对控制阀门8进行控制，具体地，可通过调节控制阀门8的开闭状态以及开关大小来调节除氧水箱2内部水的液位和压力，减少除氧水箱2液面的气体分压力pb，进而降低水中气体的质量。
56.具体而言，当除氧水箱2的液位超过溢流口时，控制器发出指令让控制阀门8打开使溢流管5处于畅通状态，排除多余的除氧水，保障除氧水箱2的水位不宜过高，且保证除氧水箱2的液面上方有一定的空间，减少液面表面的分压力，保障除氧效率；当除氧水箱2的液位未超过溢流口，但液面表面的压力过高时，控制器发出指令让控制阀门8打开，使溢流管处于畅通状态，因为溢流管连接室外大气，所以除氧水箱2的液面表面的压力通过溢流管5对外释放，从而减少了除氧水箱2的液面表面的分压力，同样保障了除氧效率。控制阀门8还可以根据除氧水箱2的压力的高低，来进行开启和关闭，通过调节控制阀门8的开合大小，确保除氧水箱2的液位表面的不平衡压差δp，以确保除氧效率。
57.本实用新型实施例提供的热力除氧装置，本实施例提供的热力除氧装置，通过回水布水管和闪蒸汽布气管，有效解决了高压水和闪蒸汽进入除氧器内部时产生的震动，同时起到消音的作用，又使高温高压水和闪蒸汽更充分的与除氧水箱内部的水进行混合；通过锅炉疏水管与锅炉本体连接，锅炉疏水进入除氧水箱补充除氧水的温度，提高除氧效率；在提高除氧水箱水温的同时，亦能通过蒸汽在水中形成的水膜，将水中残留的气体析出，提高除氧器的除氧效率，使除氧水的指标达到工艺要求，甚至优于工艺要求，以降低除氧水进入锅炉后产生的氧腐蚀；在提高热力除氧装置的除氧效率的前提下，本实用新型还降低了热力除氧装置在除氧过程中，由锅炉提供的除氧蒸汽，降低了能源消耗，同时，也是锅炉安全长期运行的有利保障措施之一；回水布水管及闪蒸汽布气管的结构，有效降低了高温高压水和蒸汽进入除氧水中时的震动，同时起到消音的功能，且内外套管的配比和管上所开孔洞的数量，直接保证了布水和布汽的效果；通过控制器、液位传感器和控制阀门，可以根据除氧水箱的液位，控制除氧水箱的液位不易超高，确保有足够空间以减少除氧水箱液面的气体分压力pb，降低水中气体的质量，提高除氧效率；控制阀门还可以根据除氧水箱压力的高低，来进行开启和关闭，通过控制阀门开闭的大小，确保除氧水箱液位表面的不平衡压差δp，以确保除氧效率。
58.至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
59.虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。