專利名稱：脫氣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如將火力發(fā)電廠等的鍋爐給水系統(tǒng)的給水中的溶解氧分離除去時使用的脫氣裝置。
鍋爐給水中溶解氧的含量與鍋爐內(nèi)的腐蝕現(xiàn)象有很深的關(guān)系，所以在大部分火力發(fā)電廠的給水系統(tǒng)中都設(shè)有通過蒸氣加熱來分離抽出給水中溶解氧的脫氣裝置。一般來說，該種脫氣裝置多數(shù)是以單獨裝置進(jìn)行設(shè)置的，但也有將脫氣裝置組裝到冷凝器中的。
該種脫氣的基本原理是以濃度不平衡來導(dǎo)致物質(zhì)擴(kuò)散，不平衡度愈大物質(zhì)移動速度愈快，物質(zhì)擴(kuò)散時移動距離愈短速度愈快。因此，以往的脫氣裝置采用的結(jié)構(gòu)大部分著眼于通過對給水的攪拌以及微細(xì)化來擴(kuò)大接觸面積。


圖11示出以往技術(shù)中一種發(fā)泡型脫氣裝置的例子。給水經(jīng)由設(shè)在殼體1上部的給水入口2進(jìn)入容器內(nèi)，并由噴霧器3噴出。噴出后的給水在殼體1內(nèi)的貯水部4處匯集并從發(fā)泡噴嘴5的外側(cè)流向給水出口6，在此期間被加熱后從給水出口6流出。
另一方面，蒸汽經(jīng)蒸汽入口7進(jìn)入沿著殼體1長度方向延伸的蒸汽集流管8，再被分配到分別穿設(shè)著多個透孔的發(fā)泡噴嘴5，該蒸汽從發(fā)泡噴嘴5的透孔向貯水部4噴出后，一邊在給水中上升，一邊與給水直接接觸而將給水加熱，并同時對溶解氧進(jìn)行脫氣。蒸汽再進(jìn)一步上升，到達(dá)蒸汽加熱部9，與從噴霧器3噴出的給水直接接觸，在加熱給水的同時進(jìn)行脫氣，其中一部分蒸汽與被分離出來的氧一起經(jīng)泄氣口10流向容器外部。
在上述發(fā)泡型脫氣裝置中，在貯水部4的給水流中混雜著從給水入口2到給水出口6的總體水流，和在從發(fā)泡噴嘴5噴出的蒸汽的攪拌下因給水發(fā)生紊亂而形成的局部性水流，而不能保持一定的流路。
脫氣是在各個發(fā)泡噴嘴5那里分別進(jìn)行的，大部分給水從含氧濃度高的狀態(tài)到達(dá)給水出口6時逐漸被脫氣而使含氧濃度降低，但經(jīng)常由于從發(fā)泡噴嘴5噴出的蒸汽造成水流紊亂，而使曾被降低了含氧濃度的水被帶動到含氧濃度高的給水入口2側(cè)，蔌是將含氧濃度高的給水在未經(jīng)脫氣的狀態(tài)下帶到給水出口6側(cè)。由于水流流路的不穩(wěn)定，需要為使脫氣裝置內(nèi)的溶解氧濃度的分布均勻而進(jìn)行特別的操作，例如，為使溶解氧的濃度降到鍋爐要求值(以下稱作“要求濃度”)以下而需要很長的時間。這些都是給水流路不穩(wěn)定所帶來的弊端。
另外，在給水中的混入氣泡未被抽出的狀態(tài)下使氣泡與給水一起流入給水系統(tǒng)的機(jī)器、例如給水泵等之中，會對機(jī)器造成不良影響。
本發(fā)明的目的在于提供一種能消除因貯水部的給水流不穩(wěn)而產(chǎn)生的弊端、并能有效地對給水進(jìn)行脫氣的脫氣裝置。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的脫氣裝置備有由多個與上述蒸汽集流管連通并具有多個透孔的噴嘴構(gòu)成的噴出機(jī)構(gòu)，噴嘴的各個透孔對著殼體內(nèi)的貯水部，以將由蒸汽集流管引入噴嘴的加熱蒸汽通過透孔噴到給水中，被送到貯水部的給水在到達(dá)給水出口的過程中，沿著設(shè)定的路線形成蛇行流路，以便與從噴嘴透孔噴出的加熱蒸汽相接觸。
本發(fā)明考慮到脫氣裝置中貯水部的給水流路不穩(wěn)定問題，例如溶解氧含量高的給水在未充分與加熱蒸汽接觸的狀態(tài)下被帶動到給水出口的問題，因而在貯水部形成固定流路，即，被送到貯水部的給水在到達(dá)給水出口的過程中，沿著設(shè)定的路線形成蛇行流路，以便與從噴嘴透孔噴出的加熱蒸汽相接觸。通常，從設(shè)在流路內(nèi)的發(fā)泡噴嘴噴出的蒸汽會形成氣泡在給水中向上升，因此，本發(fā)明配置了流路構(gòu)成部件，以使給水水流與上述氣泡構(gòu)成相向流或平行流。這樣，給水便可沿著由流路構(gòu)成部件構(gòu)成的流路作彎曲蛇行狀流動，當(dāng)?shù)竭_(dá)給水出口時已被有效地加熱。例如當(dāng)形成相向流的流路時，蒸汽泡便以與成為下降流的水流逆向的形態(tài)上升，從而使上升速度減緩，在給水中的通過時間拉長，蒸汽泡與給水的接觸時間也就變長。這樣能使給水溫度上升得特別快，從而大大地提高了脫氣效率。因此，能實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)合理地利用加熱蒸汽來為給水脫氣。
由于給水沿著設(shè)定的路線流動，它每次與加熱蒸汽接觸都會降低溶解氧的濃度，因此，不存在以往裝置那種使溶解氧濃度不同的給水混雜在一起的問題，可在短時間內(nèi)使溶解氧濃度降到要求值。例如在希望加快鍋爐起動時間時，本發(fā)明就能輕易地滿足這一要求。
圖2示出本發(fā)明與先有技術(shù)之間溶解氧濃度分布曲線的比較情況，從圖中可見，本發(fā)明的溶解氧濃度分布曲線a比先有技術(shù)的曲線b的傾斜度大，表明可在短時間內(nèi)達(dá)到要求濃度值。
附圖簡要說明如下圖1(a)、(b)是本發(fā)明脫氣裝置一個實施例的斷面圖。
圖2是顯示給水中溶解氧濃分布情況的特性曲線圖。
圖3(a)、(b)是本發(fā)明另一實施例的斷面圖。
圖4(a)、(b)是本發(fā)明另一實施例的斷面圖。
圖5(a)、(b)是本發(fā)明另一實施例的斷面圖。
圖6是本發(fā)明另一實施例的斷面圖。
圖7是顯示給水溫度分布情況的曲線圖。
圖8是顯示圖6所示調(diào)節(jié)器的詳細(xì)情況的方塊圖。
圖9(a)、(b)和(c)是顯示加入調(diào)節(jié)器的蒸汽噴射量的曲線圖。
圖10是用于說明本發(fā)明起動方法的一個例子的圖。
圖11是以往脫氣裝置的斷面圖。
以下結(jié)合附圖來說明本發(fā)明的實施例。
在圖1(a)中，為形成流向給水口6的蛇行流路11而在殼體1內(nèi)的貯水部4中設(shè)置多個擋板12。在本實施例中，擋板12以固定在殼體1內(nèi)面上的一塊和固定在蒸汽集流管8上的一塊構(gòu)成一組，再將擋板組與由多個發(fā)泡噴嘴5(參照圖1(b))構(gòu)成的噴出機(jī)構(gòu)相應(yīng)地配置起來。即，在每組擋板12中，固定在蒸汽集流管8側(cè)的擋板與發(fā)泡噴嘴5的延伸方向平行地延伸，且延伸長度與發(fā)泡噴嘴5大體相同，殼體側(cè)的擋板也是與發(fā)泡噴嘴5的延伸方向平行地延伸，直到貯水部4的上面附近。
給水系統(tǒng)除此以外的其它主要構(gòu)造基本上與以往技術(shù)相同。另外加熱蒸汽系統(tǒng)的構(gòu)造也基本上與先有技術(shù)沒有變化。
下面對具有上述結(jié)構(gòu)的脫氣裝置的作用加以說明。
給水經(jīng)由給水入口2進(jìn)入容器內(nèi)，并由噴霧器3噴射到蒸汽加熱部9中。這時，給水變成細(xì)小的水滴與空間中充滿著的蒸汽接觸，并被加熱使溫度上升，其中一部分因達(dá)到飽和溫度而使溶解氧分離出去。
另外，蒸汽經(jīng)過各個發(fā)泡噴嘴5的透孔噴出，化為蒸汽泡一邊在貯水部4中的作蛇行流動的給水中上升，一邊將給水加熱。加熱使給水溫度上升，當(dāng)達(dá)到飽和溫度時溶解氧便被脫氣。
這時，沿著擋板12的給水流相對于在給水中上升的蒸汽泡形成為下降流，使蒸汽泡在相向的給水流中逆流上升，因而降低了上升速度，拉長了在給水中的通過時間，這樣就使蒸汽泡與給水的接觸時間加長，使給水有效地受到加熱。其后，蒸汽泡經(jīng)過貯水部4與蒸汽加熱部9之間的交界面而進(jìn)入蒸汽加熱部9，并充斥著那里的空間。
在具有上述結(jié)構(gòu)的脫氣裝置中，給水在貯水部4中流動時，在蛇行流路11的各個部分與蒸氣泡作相向的流動，從而加長了與蒸汽泡的接觸時間，在各個部分加快了給水的溫度上升，大大地提高了脫氣效率。因此，能夠合理而有效地利用加熱蒸汽。另外，給水沿著既定的路線與加熱蒸汽接觸，而每次接觸都能降低溶解氧的濃度，所以可在短時間內(nèi)使溶解氧濃度降到要求濃度。另外，由于含有蒸汽泡的給水直至貯水部表面一直處于流動狀態(tài)，所以在給水流動的狀態(tài)下，蒸汽泡一旦到達(dá)蒸汽加熱部與貯水部之間的交界面，便立即從給水中分離出來而轉(zhuǎn)移到蒸汽加熱部，因此，不會有蒸汽泡在未被抽出的情況下混在給水中被排出脫氣裝置。
現(xiàn)參照圖3說明本發(fā)明的另一個實施例。在本實施例中，給水沿著設(shè)定的線與加熱蒸汽相接觸，這一點與上一個實施例是相同的。但在本實施例中，對著由發(fā)泡噴嘴5構(gòu)成的噴出機(jī)構(gòu)的每組擋板被設(shè)置成能使給水的流向與上升的加熱蒸汽流相一致。從發(fā)泡噴嘴5的透孔向給水中噴出的蒸汽泡沿著與給水相同的方向、即上升流的方向，流向貯水部4與加熱蒸汽部9之間的交界面。沿著給水的同一流向、即以平行流流動的蒸汽泡能向給水賦予流動能，從而起到使貯水部4中給水的流動保持穩(wěn)定的作用。
現(xiàn)參照圖4說明與上述實施例不同的另一實施例。在本實施例中，配設(shè)對應(yīng)噴出機(jī)構(gòu)(在實施例中由7個噴嘴構(gòu)成)的最少數(shù)量的擋板12(不含1塊預(yù)備擋板)，來取代前面實施例中在每個發(fā)泡噴嘴都相應(yīng)設(shè)置1組擋板，并以此形成蛇行流路11。由少數(shù)擋板12形成的蛇行流路11中，混雜著前面二個實施例中分別存在的給水與蒸汽泡之間的相向流以及平行流，在本實施例中，相向流部分和平行流部分是交替形成的。
這樣，本實施例就可達(dá)到由相向流部分實現(xiàn)良好的脫氣、而由平行流部分保持給水流的穩(wěn)定這一效果。
再參照圖5說明另外一個實施例。在本實施例中蛇行流路11與上述圖4的實施例相同，但蒸汽集流管8設(shè)在貯水部4的底部中央附近，并在該蒸汽集流管8上設(shè)置分別朝著殼體1的內(nèi)壁水平延伸的發(fā)泡噴嘴5。本實施例的作用與上述圖4的實施例大體相同。
以上各實施例都是能夠提高脫氣裝置的脫氣效果的例子，本發(fā)明還可具有其它效果。
圖6示出能夠縮短起動時間以及節(jié)約生產(chǎn)用蒸汽使用量的脫氣裝置的最佳實施例。
在蛇行流路11的各部分別設(shè)置著用于檢測溶解氧濃度的氧氣濃度計13和用于檢測水溫度的溫度計14，它們輸出的氧氣濃度信號以及溫度信號被輸入到用于調(diào)節(jié)流入蒸汽集流管8的加熱蒸汽量的調(diào)節(jié)器15。另外，在與蒸汽集流管8連結(jié)的蒸汽管道上介裝著調(diào)節(jié)閥16，該閥可根據(jù)由調(diào)節(jié)器15輸入的控制信號來調(diào)節(jié)閥的開度。
為有效地進(jìn)行脫氣，有必要使給水盡快地達(dá)到飽和溫度，并根據(jù)溫度的分布來供給加熱蒸汽。如圖7所示，脫氣裝置內(nèi)給水的溫度分布情況是，引入給水的給水入口側(cè)為低溫區(qū)域。因此，根據(jù)這一溫度分布情況，向低溫區(qū)域供給充分量的加熱蒸汽，而向其它區(qū)域供給比較少量的加熱蒸汽。
現(xiàn)參照圖8說明一個具體的實施例。殼體1之內(nèi)的氧氣濃度計13及溫度計14輸出的信號傳入到調(diào)節(jié)器15。調(diào)節(jié)器15由檢測信號AD轉(zhuǎn)換部、控制用計算機(jī)或通用計算機(jī)等的運(yùn)算部以及輸出信號轉(zhuǎn)換部構(gòu)成。另外，在調(diào)節(jié)器15中輸入了殼體1內(nèi)的壓力檢測值或壓力設(shè)定值，以便計算出給水的相對于該壓力的飽和溫度。再將在某個區(qū)域內(nèi)檢測到的殼體1內(nèi)的給水溫度與飽和溫度之間的差計算出來。當(dāng)給水溫度與飽和溫度相比低于設(shè)定的容許值時，調(diào)節(jié)器便向調(diào)節(jié)閥16輸入可使最大的蒸汽流量通過的開度信號。
另一方面，當(dāng)某個區(qū)域內(nèi)的給水溫度在容許值以內(nèi)并與飽和溫度大致相同時，該區(qū)域內(nèi)的蒸汽流量便由溶解氧濃度的測定值來決定它的控制流量，在調(diào)節(jié)器15內(nèi)事先儲存了如圖9(a)所示的溶解氧濃度變化曲線，根據(jù)檢測到的溶解氧處于何種水平(圖9(a)的(1)～(8))而如圖9(b)的(1)～(8)或圖9c的(1)～(8)所示那樣來決定蒸汽的噴出量。
按照圖9(b)的蒸汽流量曲線，能夠向給水入口2的近傍供給最大量的蒸汽，以使給水溫度迅速上升到飽和溫度。按照圖9(c)的蒸汽噴射量特性曲線，當(dāng)給水入口2處的溶解氧濃度在設(shè)定值以上時，能夠向各個調(diào)節(jié)閥16均等地供給蒸汽。不論屬于上述哪種情況，當(dāng)給水口2處的溶解氧濃度已經(jīng)達(dá)到設(shè)定值以下((6)～(8)的曲線)時，為保持蒸汽噴出部的穩(wěn)定現(xiàn)象(防止因蒸汽凝縮而產(chǎn)生流動不穩(wěn)定現(xiàn)象)，依然能使蒸汽流量保持下限值，并從最下游側(cè)開始順序地遮斷蒸汽的供給。
因此，根據(jù)本發(fā)明脫氣裝置所采用的加熱蒸汽流量控制方法，由于僅僅供應(yīng)足夠?qū)⒔o水脫氣到使溶解氧濃度達(dá)到設(shè)定值的蒸汽流量，因此可以防止加熱蒸汽的浪費。
圖10示出脫氣裝置起動方法的一個實施例，根據(jù)該方法，能向給水入口側(cè)供應(yīng)大量的加熱蒸汽以加熱大大低于飽和溫度的給水，而向給水出口側(cè)輸送較少量的加熱蒸汽。
脫氣裝置經(jīng)過一定時間的運(yùn)轉(zhuǎn)后，由于溶解氧濃度及溫度均達(dá)到穩(wěn)定值，因此，在額定運(yùn)轉(zhuǎn)時，可以用較起動時少的蒸汽流量來進(jìn)行脫氣。這樣，就能大大減少用于加熱給水出口側(cè)給水的蒸汽量。
綜上所述，在本發(fā)明中，被輸往殼體內(nèi)貯水部的給水流向給水出口時，是沿著設(shè)定的路線形成了蛇行流路來與從噴嘴透孔噴出的加熱蒸汽進(jìn)行接觸的，因此，給水的溶解氧濃度能夠在流路的各個部分逐漸降低，并能在短時間內(nèi)降到要求濃度以下。
根據(jù)本發(fā)明，既能保持良好的脫氣性能，又不浪費加熱蒸汽，并具有大大縮短鍋爐起動時間的效果。
權(quán)利要求
1.一種脫氣裝置，備有由多個與蒸汽集流管連通并具有多個透孔的噴嘴構(gòu)成的噴出機(jī)構(gòu)，所述噴嘴的各個透孔對著殼體內(nèi)的貯水部，以將由所述蒸汽集流管引入所述噴嘴的加熱蒸汽通過透孔噴到給水中，其特征在于，被送到所述貯水部的給水在到達(dá)給水出口的過程中，沿著設(shè)定的路線形成蛇行流路，以便與從所述噴嘴透孔噴出的加熱蒸汽接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的脫氣裝置，其特征在于，所述蛇行流路是通過使用多個擋板來形成的。
3.如權(quán)利要求2所述的脫氣裝置，其特征在于，為使給水與從上述噴嘴透孔噴出的加熱蒸汽的汽泡作相向或平行的流動而將上述各個擋板分別設(shè)置成與上述噴嘴的延伸方向平行。
4.如權(quán)利要求1所述的脫氣裝置，其特征在于，在上述蛇行流路的各部配設(shè)有用以檢測給水的溶解氧濃度及溫度的氧氣濃度計和溫度計，在脫氣時，檢測到的各個區(qū)域內(nèi)的給水溫度與根據(jù)計算求出的該殼體容器壓力下的飽和溫度之間的差在容許值內(nèi)時，根據(jù)檢測到的溶解氧濃度來調(diào)節(jié)從上述噴出機(jī)構(gòu)噴出加熱蒸汽的量。
全文摘要
本發(fā)明的脫氣裝置可消除因貯水部的水流不穩(wěn)而產(chǎn)生的弊端，能有效地對給水進(jìn)行脫氣。該脫氣裝置的主要構(gòu)造是，在貯水部(4)中設(shè)置多塊擋板(12)，以便給水在流向給水出口(6)時形成蛇行流路(11)，所述擋板以2塊為1組，其中1塊從蒸汽集流管(8)上與發(fā)泡噴嘴(5)平行地延伸，另一塊從殼體(1)的內(nèi)面與發(fā)泡噴嘴(5)平行地延伸。
文檔編號F22D1/50GK1104551SQ9410876
公開日1995年7月5日 申請日期1994年7月29日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月29日
發(fā)明者根本晃, 中島昌二, 河野俊二, 大井勝也 申請人:株式會社東芝