专利名称：氢气脱氧解吸除氧方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种氢气脱氧解吸除氧方法及装置，属于水的解吸除氧方法、设备，特别是涉及热负荷变化大的中小工业锅炉给水除氧或热水采暖系统的补水除氧。
现有的锅炉除氧技术有热力除氧法、真空除氧法、氧化还原树脂除氧法、化学除氧法、催化反应低温解吸氧法等。热力除氧法具有自动调节水平高，除氧效果较好的优点，但是由于这种方法的耗汽量大、水箱高位布置，由于除氧而降低了锅炉的热效率，所以基本上不能实现热负荷变化大的中小型工业锅炉给水的除氧运行。真空除氧法比热力除氧降低消耗60%以上，但是这种除氧法仍需消耗蒸汽加热给水，并且占地面积大水箱高位布置。采用联胺再生的氧化还原树脂除氧法，由于联胺为有毒物质，污染水质，危害人身健康，难以被推广应用。化学除氧法，当负荷变化频繁时，不易控制加药量，运行费用高。解吸除氧法的装置是以木炭为反应剂，以锅炉为加热源，运行不易调节，除氧效果不稳定。为此，中国专利CN87211745U公开了一种“催化反应低温解吸除氧系统”这种系统的特有的结构，大大提高了除氧效果，但是使用这种系统除氧，运行过程中，仍存在二氧化碳含量升高，水的PH值降低，不能用于除盐水除氧，系统启动后需要予热20-30分钟才能运行，运行中需要定期添加3093除氧剂，运行费用高，除氧剂价格昂贵等不足，使得该系统的应用受到限制。
本发明的目的是为了克服现有技术的不足之处提供一种易于操作、装置运行性能好、节省能源、脱氧费用最低的氢气脱氧解吸除氧方法以及该方法的专用装置。
本发明的目的是这样实现的将水箱中待除氧的水加压后送至多股双级混气喷射泵，在泵内水与来自换热器的脱氧气体强烈混合，气水混合物送至解吸器中，在解吸器内，气水分离，含有微量氧气的氮氢混合气体进入到气水分离器再进行气水分离。气水分离后的干气体进入螺旋板换热器，在换热器内气体的温度加热到230-245℃时，含有氧气的气体进入到脱氧器内。在脱氧器中添加BH脱氧剂，当脱氧器的温度加热到250-300℃时，氧气与BH脱氧剂发生氧化反应，氢气与金属氧化物发生还原反应，其反应方程式是
BH脱氧剂由金属镍和A、B两种载体组成。
为了达到除氧的目的，本发明设计了新型的解吸器，在解吸器的筒体内增加了一块档板，档板将筒体隔成一U型通道，起水封作用。筒体的上端增加了过滤层。为了防止氢气爆鸣，筒体的顶部安装了防爆膜装置。混气喷射泵为多股双级混气喷射泵，泵体内一级喉管的下部增加安装了二级喉管。泵喷嘴的数量与泵流量成正比。脱氧器由气体加热炉、脱氧反应器构成，加热炉位于脱氧器的上部，由内套、外筒体、环室构成炉壳，炉壳内设有启动加热器和运行加热器，出口处设有热电阻，脱氧反应器的下部设有孔板隔层，内部装脱氧剂，为了确保脱氧器的安全，在脱氧器的上部安装了脱氧防爆膜。以备万一在脱氧器内发生氢气爆鸣时，只会冲破防爆膜，而不会伤害人身及设备。
本发明的目的还可以通过以下措施来达到解吸器的过滤层为镀锌铁丝网，防爆膜为橡胶板。多股双级混气喷射泵的气水混合比为3∶1，工作水压力为0.35-0.45MPa。脱氧器的加热器设计为套管加热器，脱氧防爆膜采用铜皮板，脱氧器内装BH脱氧剂。
附图的图面说明
图1为本发明的结构示意图。
图1中，除氧水泵(1)、水箱(2)、多股双级混气喷射泵(3)、解吸器(4)、气水分离器(5)、灭火器(6)、螺旋板换热器(7)、氢气报警器(8)、脱氧器(9)、热电阻(10)、控制柜(11)、氢气发生器(12)、水封(13)、电远传压力表(14)、锅炉给水泵(15)。
图2为本发明解吸器的结构示意图。
图2中筒体(16)、出水口(17)、过滤层(18)、防爆膜(19)、混合管(20)、档板(21)。
图3为本发明多级双股混气泵结构示意图。
图3中出水口(22)、二级喉管(23)、一级喉管(24)、喷嘴(25)。
图4为本发明脱氧器结构示意图。
图中，多孔板隔层(26)、脱氧剂(27)、防爆膜(28)、启动加热器(29)、运行加热器(30)。
下面结合附图实施例详述本发明的方法及专用装置的运行工作状况。
本发明的工作原理是依据亨利定律。即氧在水中的溶解度与水所接触的气体中的氧气分压力成正比，而气体中氧的分压力又与气体中氧气含量成正比。本发明根据这一定律，将准备除氧的水与已经脱氧的气体混合，使溶解在水中的氧气大量扩散到气体中，从而达到除氧的目的。其工艺流程如图1，除氧水泵(1)从水箱(2)中吸入待除氧水，加压到0.35-0.45MPa，送入多股双级混气喷射泵(3)。水从喷射泵(3)的喷嘴中高速喷出，抽取来自螺旋板换热器(7)的脱氧气体，与气体强烈混合，进入解吸器(4)，在解吸器(4)内气水分离，水中的氧气扩散到气体中去，气体从上部排出，除氧水从下部排出。除氧水经锅炉给水泵(15)送入补水系统。多余的水经回流管S3回到水箱。含有微量氢气的氮氢混合气体从解吸器(4)的上部引出，经管线Q2到气水分离器(5)。在分离器(5)内，气体和水份分离，水份经泄水管S5到水封(13)排出，干气体管线Q3进入螺旋板换热器(7)。在换热器(7)中，温度升到240℃左右时，再经Q4进入脱氧器(9)。在脱氧器内气温加热到250-300℃时，最佳值为275℃，气体与BH脱氧剂发生化学反应，气体中的微量氧气和氢气分别进行氧化还原反应，使脱氧气体经管线Q5回到螺旋板换热器(7)进行换热，温度下降到60℃左右时，经管线Q1进入多股双级混气喷射泵再次与水混合，从而实现气体的闭路循环。
控制柜(11)通过热电阻(10)和柜内的温度调节器控制，温度调节器也调节脱氧器的加热温度，使气体的温度始终控制在250-300℃，最佳值为275℃。控制柜的另一功能是通过氢气报警器(8)来控制氢气发生器(12)的开停，保持装置内氢气含量的平衡，氢气含量不超过3%。在运行过程中，氢气可以经管线Q6和灭火器(6)自动地补充到装置中去，氢气发生器靠电解水产生氢气。运行过程中，本发明只消耗少量的电能(每处理1吨水耗电0.6Kwh)，就实现了连续、自动地除氧。
电远传压力表(14)与控制柜一起组成压力联锁报警系统，当水泵压力不足时，发出报警信号，同时使脱氧器的加热器自动退出运行。
实施例1除氧水泵将待除氧水加压到0.4MPa，送至多股双级混气喷射泵(3)形成高速射流，本发明使用的多股双级混气喷射泵(3)的额定负荷为20t/h，D＝150mm，H＝1065mm，d1＝80mm，d2＝100mm，d3＝40mm，喷嘴数×台数＝6×1，工作水压＝0.4MPa。该泵的射流方式为多股小面积射流，每股喷射流量为3.5-4t/h，最佳值为3.75t/h，射流水柱周长为122.5mm，经过一级喷射后，从一级扩散管(24)喷出的射流，再次进入二级喉管(23)，再一次吸入气体，同时降低流速，最后进入混合管(20)，完成气体混合过程。本喷射泵(3)的气水混合比为3∶1，工作水压为0.4MPa，安装高度为5.5m。
实施例2解吸器的筒体(16)高4m，内部加装了档板(21)，档板(21)呈“7”型放置，采用钢(铁)板，档板(21)将筒体下底隔成U型通道，来自喷射泵(3)的气水混合物从U型通道的一侧进入筒体，在筒体内气水分离，除氧水向下流过U型通道到另一侧排出，U型通道起水封作用，筒体顶部的过滤层(18)为多层镀锌铁丝网，含有水份的气流流经过滤层(18)，一部分水被分离出来，气体所含水份下降，为了防止氢气爆鸣，筒体(16)的顶部安装了解吸器防爆膜(19)，采用＝2mm的橡胶板，开口向上安装。
实施例3干气体进入螺旋板换热器(7)，预热到240℃时，含有微量氧气的气体进入到脱氧器(9)，脱氧器(9)加热炉的炉壳内备有一组启动加热器(29)和一组运行加热器(30)，运行加热器(30)采用套管加热器，一部分的功率为0.6KW，另一部分为1.2KW。脱氧反应器的筒体用钢板制作，其下部带有多孔板隔层(26)，内部装有BH脱氧剂(27)，BH脱氧剂的物理性能指标为4.2±1.0mm长度 2.5-5.5mm比表面(m2/g) 80-180主要孔分布(A) 60-110侧压强度(kg/cm) ≥10堆密度(kg/l) 1.1-1.6平均比热(cal/℃mol)0.21(20-400℃)加热炉予热到275℃时，含有微量氧气和氢气的气体在脱氧器内自上而下通过脱氧剂(27)并与其进行氧化还原反应，脱氧后的气体含量下降到5ppm。脱氧器(9)的上部安装了0.2mm厚的铜皮防爆膜(28)，加热炉的出口处安装了两支热电阻(10)。
相比现有技术，本发明具有以下优点1、除氧效果好。本发明为氢气还原脱氧法，不受热负荷变化的影响，在水温10-80℃，热负荷0%-100%的范围内均可达到除氧效果。
2、除氧运行费用低。每处理一吨水耗电0.6KWH，费用0.12元。
3、节约能源。除氧时不消耗蒸汽，不需给水加热就可除氧。
4、除氧无毒无污染。脱氧反应后生成物是水，没有任何有害成分，适用于除盐水的除氧处理。
5、不需予热便可除氧。BH脱氧剂在室温下就能脱氧反应，只是在还原反应时才需250℃-300℃的温度，更适用于频繁开停的锅炉使用。
权利要求
1.一种氢气脱氧解吸除氧方法，其特征在于a、将水箱中待除氧水加压后送至多股双级混气喷射泵，在喷射泵内水与来自换热器的脱氧气体强烈混合，混合物送至解吸器；b、在解吸器内，气水分离，含有微量氧气的氮氢混合气体进入到气水分离器，再进行气水分离；c、气体进入螺旋板换热器，在换热器内气体的温度加热到230-245℃后，含有微量氧气的气体进入到脱氧器内，在脱氧器内，气体的温度加热到250-300℃后，通过BH脱氧剂，氧气与BH脱氧剂发生氧化反应，氢气与金属氧化物发生还原反应，其反应方程式是
2.根据权利要求1所述的氢气脱氧解吸除氧方法，其特征在于氧化还原反应为连续反复进行。
3.一种用于权利要求1方法的装置，包括除氧水泵、水箱、混气喷射泵、解吸器、气水分离器、水封、螺旋板换热器、脱氧器、控制柜、锅炉给水泵、氢气发生器、灭火器、氢气报警器、电远传压力表，其特征在于a、解吸器的筒体内设有档板，档板将筒体隔成一U型通道，筒体的上端设有过滤层，顶部设有防爆膜;b、混气喷射泵为多股双级混气喷射泵，泵体内设有二级喉管，二级喉管位于一级喉管的下部，泵的射流方式为多股射流，喷嘴的数量与泵流量成正比;c、脱氧器由气体加热炉、脱氧反应器构成，加热炉位于脱氧器的上部，由内管、外筒体、环室构成炉壳，炉壳内设有启动加热器和运行加热器，出口处设有热电阻，脱氧反应器的下部设有孔板隔层，内部装有脱氧剂，脱氧器的上端设有脱氧防爆膜。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于解吸器的过滤层为多层镀锌铁丝网，防爆膜为橡胶板。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于多股双级混气喷射泵的气水混合比为3∶1，工作水压为0.35-0.45MPa。
6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于脱氧器的加热器为套管加热器，脱氧防爆膜为铜皮板。
全文摘要
一种氢气脱氧解吸除氧方法及装置，用于热负荷变化大的中小工业锅炉给水除氧或热水采暖系统的补水除氧。它是采用在脱氧器内装入脱氧剂及其与之配套的解吸器、多股双级混气喷射泵、脱氧器来达到氢气脱氧解吸除氧的目的。采用该方法及装置除氧，运行费用低，占地面积小，基建投资省，安全可靠，操作方便，自动化程度高，节省能源，适用范围广泛。
文档编号B01D39/12GK1079942SQ92113578
公开日1993年12月29日 申请日期1992年11月23日 优先权日1992年11月23日
发明者张佑全 申请人:张佑全