专利名称：氧化还原树脂膜除氧设备的制作方法
技术领域：
本实用新型属于水处理技术和设备领域，特别是涉及采用化学及物理除氧原理相结合的一种氧化还原树脂膜除氧设备。
背景技术：
水中溶鮮氧在钢铁表面发生电化学反应腐蚀，以渗碳体为阳极，铁素体吸附氧为阴极，水中阴阳离子起传输化学电流作用，这样组成的无数个原电池导致钢铁表面被腐蚀。因为这种电化学腐蚀是非均匀腐蚀，最终会在钢铁上形成许多小坑，造成锅炉设备穿孔。因此，对于工业锅炉，电厂中高压锅炉、超高压锅炉而言，锅炉给水中残余氧含量指标都有严格的规定，譬如，热水锅炉的含氧量< lOOppb，低圧蒸汽锅炉< 50ppb，中压蒸汽锅炉(15ppb,高压锅炉< 7ppb,超高压锅炉< 5ppb。水处理除氧器(设备)是现代工业用水的重要设施。在现有水处理中，有如热力除氧，海绵铁除氧(也称常温过滤式除氧)，真空除氧、鮮吸除氧及氧化还原树脂除氧等方法和设备，虽然氧化还原树脂除氧方法同时具有其他除氧方法如热力除氧，海绵铁除氧(也称常温过滤式除氧)，真空除氧，鮮吸除氧等都不能同时具有这些特点。但是，目前氧化还原树脂除氧器还存在一些缺点和不足，需要进一步改进.例如用肼再生的树脂除氧器不能用于与食品有关行业的锅炉给水除氧，用氢气还原再生的氧化还原树脂除氧器虽然绿色环保，但制造成本高，价格高，用戸难以接受。用亚硫酸钠还原再生的氧化还原树脂除氧器制造成本低，价格低，但再生剂的消耗量较大，运行费用高(每吨水消耗无水亚硫酸钠150 200克。运行费用0.6元。为了进一步减少化学品的消耗，大大降低了还原剂的消耗量，减小了除氧器的体积，降低了价格，使广大用户都能接受。缩小除氧器的体积，开发新的除氧方法和设备，成为此领域当今开发研究新的注意中心。
实用新型内容
·[0004]本实用新型的目的在于克服上述现有技术存在的缺点和不足，经发明人长期从事开发研究和生产实践，开发出一种充分结合物理除氧及化学除氧的优点，大大降低还原剂的消耗量，减小除氧器的体积，降低成本和价格的氧化还原树脂膜除氧设备。本实用新型提供的氧化还原树脂膜除氧设备，其特征在于包括膜分离除氧器(为物理除氧技术设备)、氧化还原树脂除氧器(为化学除氧技术设备)及除氧水箱，依次排列于流程中(
图1)；所述膜分离除氧器由进水阀1、进水管2、膜分离组件3、膜分离组件进水管4、膜分离组件出水管5、真空泵排气阀10、真空压力表11、真空泵吸气管和膜分离器气室抽气管12、水环真空泵13及循环冷却水进出水管22组成，其中，进水阀I通过进水管2、膜分离组件进水管4与膜分离组件3联通，膜分离组件出水管5通过管道与下游的氧化还原树脂除氧器7底部相联通，并在相联通的管道上设流量计6和浮动床树脂除氧器进水阀14，真空泵排气阀10设在气水分离器21顶上，水环真空泵13通过管道与气水分离器21顶上相联通，真空泵吸气管和膜分离器气室抽气管12分别与膜分离组件3上下两端联接通，并与设在水环真空泵13顶上真空压力表11联通，循环冷却水进出水管22与水环真空泵13相联通。所述膜分离组件3为圆柱形筒体，包括内设中空纤维管束(一束中空纤维管)构件、膜壳和设有进、排气管的端盖；所述中空纤维管束构件由中孔纤维管、设有直径为20_中央圆孔及圆孔周围布满细孔的上下两多孔圆盘、直径为20mm多孔中心管及中间折流板构成，其中中孔纤维管两端分别穿入上下两多孔圆盘的细孔中，中孔纤维管外壁与多孔圆盘密封固定成一体，直径为20mm多孔中心管两端分别穿入上下两多孔圆盘的中心孔中密封固定，多孔中心管中间堵断，一半作布水管，一半作集水管，布水管和集水管之间设置中间折流板，使进、出水呈湍流状态，并将其设在两端带有进、排气管内侧的膜壳中，再与膜壳密封固定成一体，膜壳两端由端盖密封，端盖与多孔圆盘之间形成气室，与中空纤维管内相通，两多孔圆盘之间构成水室，中空纤维管浸在水室中，通过进气管、出气管抽真空，通过中心管进、出水构成膜分离组件；内设中空纤维为膜分离组件3容积的78 88%，中空纤维(市售)为管状束结构，中空纤维管外径为300 800 μ m,壁厚为30 40 μ m,内径为240 720 μ m,中空纤维管壁布满直径为20 50纳米的微孔，由于材料的憎水性，管外水不能通过管壁微孔进入管内。但管外水中溶解的气体可穿过微孔进入管内，当管外水以湍流状态流过纤维管外，管内抽真空时，水中溶氧就穿过微孔进入管内，流过中空纤维管外的水就完成除氧。水中残余氧含量可由IOppm降至I到3ppm或更低。例如一支直径为150mm,长度为800膜组件中空纤维管管内总容积仅2.0 4.0升，纤维管外表面积达20 30m2，容积小易抽真空，表面积大，气液两相接触面积大，易除溶氧。中空纤维膜管结构示意图如图2。所述氧化还原树脂除氧器为浮动床氧化还原树脂除氧器，内装有容积95%球状磺化酚醛树脂铜羟基配位化合物型催化氧化还原树脂；该氧化还原树脂除氧器(浮动床氧化还原树脂除氧器)包括:筒体7-1为圆柱形筒体，例如不锈钢制，在筒体上下两端分别设布水盘7-8，上侧壁处设进树脂阀、出树脂阀7-18 ；
上封头组件7-4由上封头7-17，出水装置组件7-5，出水管7_6和排气管7_7，布水盘7_8，布水盘支承筒7_9，布水盘人孔盖板7_19及托圈7-10，滤帽7_11组成，上下封头7-17、出水管7-6和排气管7-7设在上封头顶端，封头内出水管中心对准出水档板组件7-5中心，档板圆边三等分处设进水档板固定杆与封头焊接固7-5;布水盘7-8设在封头下面、布水盘上设若干滤帽7-11，滤帽向着简体方向,布水盘上设置人孔,人孔盖板上装有滤帽，布水盘反面有人孔托圈7-10，人孔盖板7-19用螺杆固定在托圈7-10上，支承筒中部相隔90度设手孔7-12，支承简与封头处筒壁处均等设4个半圆形流水孔7-13，支承筒上设流水孔7-13垂直中心面与手孔垂直中心面错开成90度夹角，封头顶端排气管7-7及排气阀7-20相连接，上封头出水管与出水管7-6连接，出水管下端上部支管分别与无氧水输出阀15和设有压力表的取样阀相连接。下封头组件与上封头组件相同，由下封头7-22、封头内的进水档板组件7-5、进水管7-16及除氧器脚7-2组成，下封头内布水盘多孔扳拧滤帽，下封头接带法兰的进水管
7-16，进水管与膜组件输出管联接，并与剂量泵输出管相接，中间设置流量计，(见图3、4)带搅拌器药箱8、计量泵9，带搅拌器药箱8通过计量泵9于流量计6前端与膜分离组件出水管5相联通；所述除氧水箱19为圆筒体，包括圆筒体、除氧水箱出水阀20、密封气囊17、吸气排气管18，液位计16，除氧水箱出水阀20设在圆筒体底部一侧，除氧水箱液位计16设在圆筒体另一侧；电脑控制室设在厂房内(未标出)。本实用新型在提供的氧化还原树脂膜除氧设备中来实现除氧，除氧后水中残余氧含量< lOppb。膜分离除氧器除氧在上述氧化还原树脂膜除氧设备中，启动膜分离除氧器，内设中空纤维(中空纤维管束)为膜分离组件3容积的78 88%，将原水(称脱盐水或软化水，一般含氧量为> IOppm,通入膜分离除氧器的膜分离组件水室，通过膜分离除氧器的中空纤维，使用水环真空泵抽膜分离组件气室中空气，使膜分离组件内的中空纤维气室的真空度保持在50mmHg)，原水流量为10m3/h，水在中空纤维管外流速2800 3000m/h，水在纤维膜管外停留时间为0.8 L O秒，原水为常温，中空纤维管外径为300 800 μ m,壁厚为30 40 μ m，内径为240 720 μ m,中空纤维管壁布满直径为20 50纳米的微孔，由于材料的憎水性，管外水不能通过管壁微孔进入管内。但管外水中溶解的气体可穿过微孔进入管内，当管外水以湍流状态流过纤维管外，管内抽真空时，水中溶氧就穿过微孔进入管内，流过中空纤维管外的水就完成除氧。例如一支直径为150mm,长度为800mm膜组件中空纤维管管内总容积仅2.0 4.0升，纤维管 外表面积达20 30m2，容积小易抽真空，表面积大，气液两相接触面积大，易除溶氧，从膜分离除氧器出来的除氧水中残余氧含量降至I到3ppm或更低。氧化还原树脂除氧器除氧启动氧化还原树脂除氧器，来自步骤I的除氧水通过装有其容积95%球状磺化酚醛树脂铜羟基配位化合物型催化氧化还原树脂的氧化还原树脂除氧器(浮动床氧化还原树脂除氧器)，同时将在药箱8中配制一定浓度的Na2SO3溶液进入浮动床氧化还原树脂除氧器中，使除氧水中溶解氧与Na2SO3等当量或略微过量；并随时根据除氧水含氧量、Na2SO3溶液浓度调节两者剂量，始终保持除氧水中溶解氧与Na2SO3等当量或略微过量；体积速度为流50 60m3/h，使床层呈浮动状态，停留时间为彡I分，除氧温度为5 40°C，所述球
状磺化酚醛树脂铜羟基配位化合物型催化氧化还原树脂除氧反应式。
权利要求1.一种氧化还原树脂膜除氧设备，其特征在于包括膜分离除氧器、氧化还原树脂除氧器及除氧水箱，依次排列于流程中； 所述膜分离除氧器由进水阀(I)、进水管(2)、膜分离组件(3)、膜分离组件进水管(4)、膜分离组件出水管(5)、真空泵排气阀(10)、真空压力表(11)、真空泵吸气管和膜分离器气室抽气管(12)、水环真空泵(13)及循环冷却水进出水管(22)组成，其中，进水阀(I)通过进水管(2)、膜分离组件进水管(4)与膜分离组件(3)相联通，膜分离组件出水管(5)通过管道与下游的氧化还原树脂除氧器(7)底部相联通，并在相联通的管道上设流量计(6)和浮动床树脂除氧器进水阀(14)，真空泵排气阀(10)设在气水分离器(21)顶上，水环真空泵(13)通过管道与气水分离器(21)顶上相联通，真空泵吸气管和膜分离器气室抽气管(12)分别与膜分离组件(3)上下两端联接通，并与设在水环真空泵(13)顶上真空压力表(11)联通，循环冷却水进出水管(22)与水环真空泵(13)相联通； 所述膜分离组件(3)为圆柱形筒体，包括内设中空纤维管束构件、膜壳和设有进、排气管的端盖； 所述中空纤维管束构件由中孔纤维管、设有直径为20_中央圆孔及圆孔周围布满细孔的上下两多孔圆盘、直径为20mm多孔中心管及中间折流板构成，其中中孔纤维管两端分别穿入上下两多孔圆盘的细孔中，中孔纤维管外壁与多孔圆盘密封固定成一体，直径为20mm多孔中心管两端分别穿入上下两多孔圆盘的中心孔中密封固定，多孔中心管中间堵塞，一半作布水管，一半作集水管，布水管和集水管之间设置中间折流板，使进、出水呈湍流状态，并将其设在两端带有进、排气管端盖内侧的膜壳中，再与膜壳密封固定成一体，膜壳两端由端盖密封，端盖与多孔圆盘之间形成气室，与中空纤维管内相通，两多孔圆盘之间构成水室，中空纤维管浸在水室中，通过进气管、出气管抽真空，通过中心管进出水构成膜分离组件；内设中空纤维管束为膜分离组件(3)容积的78 88%，中空纤维为管束状结构 ； 所述氧化还原树脂除氧器为浮动床氧化还原树脂除氧器，内装有容积95%球状磺化酚醛树脂铜羟基配位化合物型催化氧化还原树脂，该氧化还原树脂除氧器包括: 筒体(7-1)为圆柱形筒体，在筒体上下两端分别设布水盘(7-8)，上侧壁处设进树脂阀、出树脂阀(7-18);上封头组件(7-4)由上封头(7-17)，出水装置组件(7_5)，出水管(7-6)和排气管(7-7)，布水盘(7-8)，布水盘支承筒(7-9)，布水盘人孔盖板(7-19)及托圈(7-10)，滤帽(7-11)组成，上封头(7-17)、出水管(7-6)和排气管(7-7)设在上封头顶端，封头内出水管中心对准出水档板组件(7-5)中心，档板圆边三等分处设进水档板固定杆与封头焊接固(7-5);布水盘(7-8)设在封头下面、布水盘上设若干滤帽(7-11)，滤帽向着筒体方向，布水盘上设置人孔，人孔盖板上装有滤帽，布水盘反面有人孔托圈(7-10)，人孔盖板(7-19)用螺杆固定在托圈(7-10)上，支承筒中部相隔90度设手孔(7-12)，支承简与封头焊接上方均等设4个半圆形流水孔(7-13)，支承筒上设流水孔(7-13)平面与手孔垂直中心平面错开成90度夹角，封头顶端排气管(7-7)及排气阀(7-20)相连接，上封头出水管与出水管(7-6)连接，出水管下端上部支管分别与无氧水输出阀(15)和设有压力表的取样阀相连接； 下封头组件与上封头组件相同，由下封头(7-22)、封头内的进水档板组件(7-5)、进水管(7-16)及除氧器脚(7-2)组成，下封头内多孔扳拧滤帽，下封头接带法兰的进水管(7-16)，进水管与膜组件输出管联接，并与剂量泵输出管相接，中间设置流量计； 带搅拌器药箱(8 )、计量泵(9 )，带搅拌器药箱(8 )通过计量泵(9 )于流量计(6 )前端与膜分离组件出水管(5)相联通； 所述除氧水箱(19)为圆筒体，包括圆筒体、除氧水箱出水阀(20)、密封气囊(17)、吸气排气管(18)液位计(16)，除氧水箱出水阀(20)设在圆筒体底部一侧，除氧水箱液位计(16)设在圆筒体另一侧； 电脑控制室设在 厂房内。
专利摘要本实用新型涉及氧化还原树脂膜除氧设备,包括膜分离除氧器物理除氧和氧化还原树脂除氧器化学除氧，经除氧器除氧后水残余氧含量≤10ppb。该氧化还原树脂膜除氧设备,充分结合物理除氧及化学除氧的优点，大大降低还原剂的消耗量，减小除氧器的体积,降低成本和价格,节能、环保、低运行成本。是新一代氧化还原树脂膜除氧设备,可广泛用于海上油田回注海水除氧、陆上油田注水除氧,热水锅炉、蒸汽锅炉给水除氧、冷却水除氧等领域。
文档编号C02F9/04GK203128336SQ201320111688
公开日2013年8月14日 申请日期2013年3月12日 优先权日2013年3月12日
发明者陈四海, 霍银坤, 霍秀岩, 霍秀峰, 周立友 申请人:霍银坤