專利名稱：一種循環(huán)氣提脫氧裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種脫除水體中溶解氧的水處理設備，具體涉及一種循環(huán)氣提脫氧裝置。
背景技術：
水是人類生產活動中的重要物質資源，現代工業(yè)化生產方式沒有水作為原料或動力是不可想象的，但是自然界的任何水源，其水質指標在絕大多數情況下不能達到工業(yè)裝置的使用水質標準，因此，必須要進行水質處理，除氧是水處理的一項重要內容。
任何水體在與大氣環(huán)境接觸時，就會溶解空氣中的氧氣，其溶解度符合亨利定律的一般規(guī)律。水體除氧的目的旨在解決水在高溫條件下使用時，其中溶解的氧氣對設備造成的腐蝕。眾所周知，吸氧腐蝕是大氣環(huán)境中鋼材腐蝕的主要形式，但是在與空氣隔絕的封閉狀態(tài)下，水中的溶解氧對設備造成的腐蝕也是不容忽視的，特別是高溫環(huán)境下，吸氧腐蝕更為嚴重，因此工業(yè)領域對高溫用水的溶解氧含量控制是水處理環(huán)節(jié)的一項重要控制指標。我國現行的《工業(yè)鍋爐水質》標準及《火力發(fā)電機組及蒸汽動力設備水汽質量標準》規(guī)定工作水
溫》95"C的鍋爐，應對鍋爐給水進行除氧處理，其中，低壓鍋爐給水控制含氧量應小于0.1mg/L，中壓鍋爐給水控制含氧量應小于0.05mg/L，而高壓以上鍋爐給水控制含氧量應小于0. 007mg/L。隨著火電機組向超臨界技術方向的迅速發(fā)展，必將對水處理的除氧指標提出更高的技術標準。
目前工業(yè)領域采用的除氧技術可概括為物理解吸和化學反應兩種方式，其中，物理解吸包括熱力除氧和真空解吸除氧；化學反應包
括樹脂交換、藥劑的氧化還原反應和電化學反應。
傳統的物理解吸法除氧以蒸汽為介質，氧氣排放造成的蒸汽損失很大，脫鹽水的升溫也使得鍋爐自耗蒸汽量很大，產汽效率下降；以催化劑作用下的木炭或焦碳作還原劑的物理解吸雖然可以不用蒸汽作氣提介質，但是氧氣轉化為二氧化碳被水吸收后，其對設備的腐蝕更為嚴重(設備的腐蝕由氧腐蝕轉變?yōu)槎趸妓嵝詺怏w的腐蝕，二氧化碳的腐蝕包括化學腐蝕和電化學腐蝕兩種，特別是二氧化碳的電化學腐蝕在有氧條件下具有可循環(huán)性，二氧化碳在水系統內不消耗，其腐蝕更厲害)，不能從根本上解決設備腐蝕的問題。而熱力除氧的必要條件是水必須處于沸騰狀態(tài)以確保蒸汽不被冷凝，如此蒸汽才能夠充分發(fā)揮氣提介質的作用，其除氧成本過高。
傳統的化學反應除氧，采取向水中直接加藥的方式， 一方面會造成水質污染，這在某些特定條件下甚至是不被允許的；另一方面，采用直接加藥方式，藥劑與水的混合不充分，通常只能采取藥劑充分過量的辦法來保證除氧效率，這樣就造成藥劑的大量浪費。
實踐表明，上述除氧方式均存在一定程度的應用缺陷，盡管熱力除氧或化學除氧技術上均可以實現用戶所要求的除氧指標而受到廣泛應用，但是除氧成本很高，主要體現為鍋爐自耗汽量或藥劑投用量很大，電力行業(yè)普遍采用熱力除氧與化學除氧相結合的方式來降低綜合除氧成本。真空解析除氧、樹脂除氧和電化學除氧因不能有效、
可靠地保證含氧量在0.007mg/l以下，而這是高壓鍋爐控制給水含氧的強制性指標，因此使其應用范圍受到局限，在鍋爐壓力等級較高的火力發(fā)電機組尚未成熟應用。

實用新型內容
本實用新型要解決的技術問題是針對現有技術所存在的上述不足，提供一種可有效提高除氧效率且成本較低的除氧裝置。
解決本實用新型技術問題所采用的技術方案是該循環(huán)氣提脫氧裝置包括
脫氧塔，包括順次相通的解吸塔和吸收塔，所述解吸塔的上端設置有待脫氧水輸入口，其下端設置有氣提介質輸入口，所述吸收塔的上、下兩端分別設置有藥劑輸入口和藥劑輸出口，所述吸收塔的頂端設置有氣提介質排出口，解吸塔的底端設置有脫氧水排出口；
促使氣提介質在所述脫氧塔內循環(huán)流動的氣提介質循環(huán)回路，其兩端分別與氣提介質輸入口和氣提介質排出口連接，所述氣提介質循環(huán)回路還與外部的氣提介質源連通；
促使藥劑溶液在所述吸收塔內循環(huán)流動的藥劑循環(huán)回路，其兩端分別與藥劑輸入口和藥劑輸出口連接，所述藥劑循環(huán)回路還與外部的藥劑溶液源連通。
所述氣提介質循環(huán)回路可包括有循環(huán)增壓機，其輸出端與所述氣提介質輸入口連接，輸入端與所述氣提介質排出口連接。氣提介質在脫氧塔內循環(huán)流動的動力依靠設在氣體循環(huán)回路上的循環(huán)增壓機。
所述藥劑循環(huán)回路可包括有藥劑貯罐和藥劑循環(huán)泵，所述藥劑貯罐的輸出端與所述藥劑循環(huán)泵的輸入端連接，所述藥劑循環(huán)泵的輸出端與所述藥劑輸入口連接，所述藥劑輸出口與藥劑貯罐的輸入端連接，藥劑C罐還與外部的藥劑溶液源連通。藥劑溶液在藥劑循環(huán)泵的作用下于吸收塔內進行循環(huán)。
本實用新型循環(huán)氣提脫氧裝置的主要設備是脫氧塔，該塔包括解吸塔和吸收塔，可組合設置成一體(解吸塔和吸收塔設置成一體，可以是解吸塔構成脫氧塔的下半段，吸收塔構成脫氧塔的上半段；也可以是吸收塔構成脫氧塔的下半段，解吸塔構成脫氧塔的上半段)，解吸塔和吸收塔也可通過管道連接分體設置。其中，解吸塔的作用是實現溶解氧與水體的解吸分離。在解吸塔中，氣提介質在與水體的氣、液兩相傳質過程中，因氣提介質中的氧分壓極低，水體溶解氧向氣提介質中擴散，并隨著氣提介質的上升與水體分離；吸收塔的作用是氧氣與藥劑的化學反應脫除。在吸收塔中，吸收了水體中溶解氧的氣提介質，即富氧氣提介質在與藥劑水溶液進行傳質的過程中，其攜帶的氧氣與溶液中的藥劑發(fā)生化學反應，使游離態(tài)的氧轉變?yōu)殡x子狀態(tài)進入液相，反應后的氣提介質上升到吸收塔頂部的氣相空間成為貧氧氣提介質，從而使氣提介質的攜氧能力得到再生。
優(yōu)選的是，在所述脫氧塔中，解吸塔和吸收塔組合為一體，解吸塔構成脫氧塔的下半段，吸收塔構成脫氧塔的上半段。所述解吸塔和吸收塔內均配置有填料組件、氣體分布器和液體分布器，使解吸和吸收過程能夠充分進行。
所述脫氧塔頂部還配置有除霧器，所述除霧器設于氣提介質排出口之下以分離氣提介質中的液滴，減少氣體帶液(指氣提介質與藥劑溶液在分離時必然形成的帶液現象)對循環(huán)增壓機的沖蝕。
優(yōu)選的是，所述解吸塔出塔水泵輸出端與待脫氧水輸入口之間設置有回流管路，并在所述回流管路上配置有閥門，以有效控制出水的含氧指標。
作為吸收劑的化學藥劑必須選用與氧氣具有良好的反應性能且反應不產生沉淀的物質，藥劑及反應產物對水的溶解性要好。
本實用新型中的氣提介質可采用對水的溶解度極小的惰性氣體，采用惰性氣體取代蒸汽作為氣提介質并循環(huán)使用，如采用氦、氖、氬等，但從氣體的來源和獲得成本方面考慮，惰性氣體優(yōu)選制備容易、來源充足的氮氣。采用氮氣作為氣提介質的好處是l.氮氣不需要專門提供，從空氣中即可獲得，這樣就使得本裝置的應用場合很廣泛，只需要空氣在脫氧塔內除氧即可獲得；2.氮氣對水的溶解度極小，氮氣對設備基本不腐蝕。
同時，用氮氣取代蒸汽作為氣提介質能夠節(jié)省大量的熱能損耗，顯著提高工業(yè)裝置的熱能利用水平；與熱力除氧恰恰相反，本實用新型的物理解吸過程要求水的溫度必須低于相應飽和蒸汽壓力下水的沸點，因此鍋爐給水泵的汽蝕傾向會得到顯著改善。
在本實用新型循環(huán)氣提脫氧裝置中進行的化學反應吸收過程與傳統的化學反應除氧的原理相同，但是反應的條件卻發(fā)生了顯著變化。傳統的化學反應除氧，采取向水中直接加藥的方式， 一方面會造成水質污染，這在某些特定條件下甚至是不被允許的；另一方面，直
接加藥方式藥劑與水的混合不充分，只能采取藥劑充分過量的辦法來保證除氧效率，造成藥劑的大量浪費。而在本實用新型裝置中進行的化學反應過程，藥劑不再與水體直接接觸，而是通過氣提介質將氧氣攜帶到吸收塔與藥劑進行化學反應，由于藥劑水溶液的濃度較高，藥
劑的過量可確保氧氣能夠徹底參與化學反應。需要指出的是藥劑的過量并沒有造成藥劑的浪費，藥劑溶液是循環(huán)參與化學反應的，直到其被消耗到特定濃度時進行置換提濃，因此本實用新型裝置中進行的化學反應過程，化學藥劑的使用效率極高，藥劑成本顯著降低；另外，本實用新型裝置中化學藥劑的封閉使用有效的解決了藥劑(如N2H4)對水質的污染及對人體和周圍環(huán)境造成的潛在危害。
本實用新型循環(huán)氣提脫氧裝置的有益效果是將除氧過程分為物理解吸和化學反應吸收兩個過程環(huán)節(jié)之后，改善和提高了傳統的物理解吸或化學反應除氧的應用環(huán)境和除氧效率；其適用范圍廣，可以在任何需要除氧的工業(yè)或民用裝置中使用；除氧效率高，可控制水的含氧指標小于0. 007rag/L或者更低；裝置運行成本低，且節(jié)能、環(huán)保；針對不同的應用條件，化學藥劑的選擇性很寬。


圖l為本實用新型實施例中循環(huán)氣提脫氧裝置的結構示意圖；圖2為本實用新型實施例中循環(huán)氣提脫氧裝置脫氧塔的結構示意圖。
圖中l(wèi)一脫氧塔，2 —循環(huán)增壓機，3—出塔水泵，4一藥劑貯罐，5 —藥劑循環(huán)泵，6 —解吸塔，7 —吸收塔，8—除霧器，9一填料組件，IO —氣體分布器，ll一液體分布器，12 —塔體，21 —藥劑輸出口， 22 —藥劑輸入口， 23 —氣提介質排出口， 24—待脫氧水輸入口，25 —氣提介質輸入口， 26 —脫氧水排出口， 27—藥劑補充口， 28—藥劑排出口， 31 —回流管路，41、 42、 43、 44、 45、 46、 47、 48—閥門。
具體實施方式
以下結合實施例和附圖對本實用新型循環(huán)氣提脫氧裝置進行詳細描述。
下面實施例為本實用新型的非限定性實施例。如圖1所示，本實用新型循環(huán)氣提脫氧裝置包括脫氧塔1、循環(huán)增壓機2、出塔水泵3、藥劑貯罐4和藥劑循環(huán)泵5。
如圖1、 2所示，脫氧塔1主要包括解吸塔6和吸收塔7，本實施例中，解吸塔6構成脫氧塔1的下半段，吸收塔7構成脫氧塔1
的上半段，在解吸塔6的上端設置有待脫氧水輸入口 24，其下端設置有氣提介質輸入口 25，吸收塔7的上、下兩端分別設置有藥劑輸入口 22和藥劑輸出口 21，在脫氧塔1的頂端和底端分別設置氣提介質排出口 23和脫氧水排出口 26。
本實施例中，促使氣提介質在所述脫氧塔1內循環(huán)流動的氣提介質循環(huán)回路主要由循環(huán)增壓機2組成，循環(huán)增壓機2的輸出端與氣提介質輸入口25連接，其輸入端與氣提介質排出口 23連接，其中，循環(huán)增壓機2與氣提介質排出口 23之間的循環(huán)回路還與外部的氣提介質源連通。
促使藥劑溶液在所述吸收塔7內循環(huán)流動的藥劑循環(huán)回路，其兩端分別與藥劑輸入口 22和藥劑輸出口 21連接，流向為從吸收塔的上端流向其下端，所述藥劑循環(huán)回路還與外部的藥劑溶液源連通。
本實施例中，藥劑循環(huán)回路主要由藥劑貯罐4和藥劑循環(huán)泵5組成，藥劑循環(huán)泵5的輸出端與藥劑輸入口 22連接，其輸入端通過藥劑lt罐4與藥劑輸出口 21連接，藥劑貯罐4上還通過藥劑補充口27與外部的藥劑溶液源連通，也可以通過藥劑排出口 28將藥劑貯罐4內的藥劑溶液排空。
在脫氧水排出口 26上接出塔水泵3，出塔水泵3可將處理完畢的脫氧水送至用戶。在出塔水泵3輸出端與待脫氧水的輸入端之間還設置有回流管路31，所述回流管路31上設有控制閥門41。
如圖l所示，解吸塔6與吸收塔7中均設有填料組件9，該填料組件可以采用目前化工行業(yè)常用的任何填料形式，如規(guī)整填料(金屬波紋板填料)、散堆填料(拉西環(huán)、鮑爾環(huán))等。解吸塔6中的填料組件與吸收塔7中的填料組件既可采用相同結構或填料類別，也可采用不同結構或填料類別。
如圖2所示，在解吸塔6中，還可以在待脫氧水輸入口 24與填料組件9的上端之間設置液體分布器11，氣提介質輸入口 25與填料組件9的下端之間設置氣體分布器10;在吸收塔7中，還可以在藥劑輸入口 22與填料組件9的上端之間設置液體分布器11，藥劑輸出口 21與填料組件9的下端之間設置氣體分布器10。
在脫氧塔1頂部還可設置除霧器8，除霧器8設于氣提介質排出 口 23之下。
氣提介質選用對水的溶解度極小的惰性氣體，如氦氣、氖氣、 氬氣等。本實施例中，采用資源豐富、獲得成本較低的氮氣作為氣提 介質。
作為吸收劑的化學藥劑選用與氧氣具有良好的反應性能且反應 不產生沉淀的物質，藥劑及反應產物對水的溶解性要好。藥劑溶液在
藥劑循環(huán)泵5的作用下于吸收塔7內進行循環(huán)。本實施例中，藥劑優(yōu) 選采用聯氨(N2H4)或二甲基酮肟。
本實用新型其工作流程包含兩個單元過程，即物理解吸單元和 化學反應吸收單元。就功能而言，物理解吸單元進行的是水中溶液氧 與水的解吸分離，解吸分離依靠惰性氣體(氣提介質)的氣提，因惰 性氣體中氧的分壓極低，水中的溶解氧向氣相擴散，從而實現水與氧
的分離；化學反應吸收單元進行的是氧與藥劑水溶液的化學反應，從 物理解吸單元而來的攜氧氣體，也即富氧氣提介質在與藥劑水溶液的 氣、液交換過程中，其中攜帶的氧氣與化學藥劑迅速發(fā)生化學反應而 以離子態(tài)進入液相，氣液分離后的氣體轉變?yōu)樨氀鯕馓峤橘|返回物理 解吸單元重復解吸過程。
如圖1所示，氮氣經循環(huán)增壓機2加壓后從脫氧塔1下部的氣 提介質輸入口 25進入塔體12內并向脫氧塔1的塔頂流動，在流經解 吸塔6時，脫鹽水(即待脫氧水)也從待脫氧水輸入口 24中自上而 下流動，由于氮氣中的氧分壓極低，脫鹽水中的溶解氧向氮氣中擴散， 并隨著氮氣的上升與脫鹽水分離，這是解吸過程。隨后，吸附溶解氧 的氮氣進入吸收塔7。在吸收塔7中，藥劑溶液在藥劑循環(huán)泵5的作 用下自上而下流動(從藥劑輸入口 22中進入，自藥劑輸出口 21中排 出)，進入吸收塔7的溶解氧與之進行化學反應，即富氧氣提介質在 與藥劑溶液進行傳質的過程中，其攜帶的氧氣與溶液中的藥劑發(fā)生化 學反應，使游離態(tài)的氧轉變?yōu)殡x子狀態(tài)進入液相，反應后的氮氣上升 到脫氧塔1頂部的氣相空間(經過除霧器8到達氣提介質排出口 23)
10成為貧氧氣提介質，從而使氮氣的攜氧能力得到再生，并通過循環(huán)增 壓機2再次進入脫氧塔1的底部。
為保證解吸與脫除過程的充分進行，在解吸塔6和吸收塔7中 可分別設有氣體分布器10和液體分布器11對氣、液兩相進行分布。
解吸塔6和吸收塔7中的填料組件9是本實用新型的關鍵部件，
為解吸與吸收過程提供了有效的氣、液相傳質接觸面。在脫氧塔1
上部設置除霧器8是為了分離氮氣中的液滴，從而防止氣體帶液對循 環(huán)增壓機2造成沖蝕。
外部藥劑溶液源可經閥門43由藥劑貯罐4上的藥劑補充口 27 進入藥劑貯罐4中，外部的氮氣源中的氮氣可經閥門42進入氣提介 質循環(huán)回路。外部的藥劑溶液源和外部的氮氣源的補充是對本裝置內 部循環(huán)藥劑溶液的濃度和循環(huán)氣提介質的壓強進行相應的調整和修 正，因此，這種補充操作是非連續(xù)進行的。藥劑貯罐4的作用是貯存 藥劑溶液使其能夠滿足一個濃度變化周期內所需的藥劑量需求，而藥 劑循環(huán)泵5為藥劑溶液在吸收塔7的循環(huán)流動提供揚程；循環(huán)增壓機 2為氮氣在脫氧塔1內的循環(huán)流動提供動力。
經解吸處理合格后的脫氧水通過出塔水泵3送至用戶使用，當 需要回流操作時，部分水流經回流管路31返回到解吸塔6的頂部， 回流操作是將脫氧后的脫鹽水部分返回到解吸塔6進行二次脫氧，以
滿足工藝所控制的含氧指標。當對水質除氧指標要求較高時，回流操 作是非常必要的。
1權利要求1. 一種循環(huán)氣提脫氧裝置，其特征在于包括脫氧塔(1)，包括連通的解吸塔(6)和吸收塔(7)，所述解吸塔(6)的上端設置有待脫氧水輸入口(24)，其下端設置有氣提介質輸入口(25)，所述吸收塔(7)的上、下兩端分別設置有藥劑輸入口(22)和藥劑輸出口(21)，所述吸收塔(7)的頂端設置有氣提介質排出口(23)，解吸塔(6)的底端設置有脫氧水排出口(26)；促使氣提介質在所述脫氧塔(1)內循環(huán)流動的氣提介質循環(huán)回路，其兩端分別與氣提介質輸入口(25)和氣提介質排出口(23)連接，所述氣提介質循環(huán)回路還與外部的氣提介質源連通；促使藥劑溶液在所述吸收塔(7)內循環(huán)流動的藥劑循環(huán)回路，其兩端分別與藥劑輸入口(22)和藥劑輸出口(21)連接，所述藥劑循環(huán)回路還與外部的藥劑溶液源連通。
2. 根據權利要求l所述的循環(huán)氣提脫氧裝置，其特征在于所述脫氧塔(1)包括解吸塔(6)和吸收塔(7)，解吸塔(6)和吸收塔(7)組合成一體或者解吸塔(6)和吸收塔(7)分體設置。
3. 根據權利要求1所述的循環(huán)氣提脫氧裝置，其特征在于所述氣提介質循環(huán)回路包括有循環(huán)增壓機(2)，其輸出端與所述氣提介質輸入口 (25)連接，輸入端與所述氣提介質排出口 (23)連接。
4. 根據權利要求1所述的循環(huán)氣提脫氧裝置，其特征在于所述藥劑循環(huán)回路包括有藥劑貯罐(4)和藥劑循環(huán)泵(5)，所述藥劑IC罐(4)的輸出端與所述藥劑循環(huán)泵(5)的輸入端連接，所述藥劑循環(huán)泵(5)的輸出端與所述藥劑輸入口 (22)連接，所述藥劑輸出口(21)與藥劑貯罐(4)的輸入端連接，藥劑貯罐(4)還與外部的藥劑溶液源連通。
5. 根據權利要求2所述的循環(huán)氣提脫氧裝置，其特征在于所述解吸塔(6)與吸收塔(7)中均設有填料組件(9)。
6. 根據權利要求5所述的循環(huán)氣提脫氧裝置，其特征在于所述待脫氧水輸入口 (24)與解吸塔中填料組件(9)的上端之間設置有液體分布器(11)，所述氣提介質輸入口 (25)與解吸塔中填料組件(9)的下端之間設置有氣體分布器(10);所述藥劑輸入口 (22)與吸收塔中填料組件(9)的上端之間設置有液體分布器(11)，所述藥劑輸出口 (21)與吸收塔中填料組件(9)的下端之間設置有氣體分布器(10)。
7. 根據權利要求1所述的循環(huán)氣提脫氧裝置，其特征在于所述脫氧水排出口 (26)上連接有出塔水泵(3)。
8. 根據權利要求7所述的循環(huán)氣提脫氧裝置，其特征在于所述出塔水泵(3)輸出端與待脫氧水輸入口 (24)之間設置有回流管路(31)，所述回流管路(31)上配置有閥門(41)。
9. 根據權利要求l一8之一所述的循環(huán)氣提脫氧裝置，其特征在于在所述脫氧塔(1)頂部還設置有除霧器(8)，所述除霧器(8)設于氣提介質排出口 (23)之下。
10. 根據權利要求l一8之一所述的循環(huán)氣提脫氧裝置，其特征在于所述氣提介質循環(huán)回路中流動的氣提介質為氮氣，藥劑循環(huán)回路中輸入的藥劑為聯氨或二甲基酮月虧。
專利摘要本實用新型涉及一種循環(huán)氣提脫氧裝置，該裝置主要由脫氧塔(1)、氣提介質循環(huán)回路、藥劑循環(huán)回路組成，脫氧塔主要由連通的解吸塔(6)和吸收塔(7)組成，所述解吸塔(6)的上、下兩端分別設置有待脫氧水輸入口(24)和氣提介質輸入口(25)；所述吸收塔(7)的上、下兩端分別設置有藥劑輸入口(22)和藥劑輸出口(21)。所述吸收塔(7)的頂端設置有氣提介質排出口(23)，解吸塔(6)的底部設置有脫氧水排出口(26)。本裝置將物理解吸與化學反應吸收集為一體，其除氧效率高、運行成本低、節(jié)能、環(huán)保，適用范圍廣。
文檔編號C02F1/20GK201280447SQ20082013354
公開日2009年7月29日 申請日期2008年8月29日 優(yōu)先權日2008年8月29日
發(fā)明者武奮超 申請人:武奮超