本發(fā)明屬于能源動力領域中的蒸汽發(fā)生器或鍋爐給水的除氧技術領域，具體涉及一種熱力和化學聯(lián)合除氧水箱。

背景技術：

為防止給水溶解氧對蒸汽動力系統(tǒng)及設備的腐蝕，給水處理工藝過程中的除氧非常關鍵。根據亨利定律，熱力除氧是通過蒸汽加熱給水至沸騰狀態(tài)，水面以上蒸汽分壓力增加，氣體分壓力降低，溶解于水中的氧氣逸出，達到除氧的目的，且不會增加給水的含鹽量?；瘜W除氧是將化學除氧劑加入給水中與溶解氧起化學反應實現(xiàn)除氧的方法。蒸汽動力系統(tǒng)及設備對于給水含氧量有嚴格的要求，而單靠熱力除氧并不一定能將給水中的氧含量控制在規(guī)定范圍內，為了除去殘留氧，達到深度除氧的目的，需在熱力除氧基礎上進一步采用化學除氧的方法實現(xiàn)給水氧含量的精確控制。目前，大部分熱力系統(tǒng)中的給水箱和除氧器工作壓力和制造成本較高，而對于常壓運行且對給水除氧要求較高的小型熱力系統(tǒng)并不適用。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于實現(xiàn)常壓高效除氧，結構簡單，布置緊湊，成本低廉；本發(fā)明的目的是提供一種熱力-化學聯(lián)合除氧水箱，利用熱力和化學除氧原理把蒸汽動力裝置或系統(tǒng)中給水的溶解氧含量降到接近于零的最佳除氧效果。

本發(fā)明的技術方案如下：

一種熱力-化學聯(lián)合除氧水箱，包括：化學除氧劑注射器、除氧水箱筒體、給水循環(huán)接管、多孔淋水篩板、排汽/氣管、給水循環(huán)泵、補水入口管、給水出口接管和三級熱力除氧系統(tǒng)；除氧水箱筒體上封頭外部分別焊接有排氣/汽管、補水入口管和化學除氧劑注射器，除氧水箱筒體內部液位以上設有給水循環(huán)接管和多孔淋水篩板，給水循環(huán)接管設置于多孔淋水篩板上部，多孔淋水篩板下部由上至下依次設有蒸汽汽封接管、蒸汽進口環(huán)管以及鼓泡除氧室；除氧水箱筒體下封頭外部還設有給水出口管，給水出口管上設有給水循環(huán)泵，給水循環(huán)泵出口的給水出口接管旁通連接給水循環(huán)接管。

如上所述三級熱力除氧系統(tǒng)由蒸汽汽封接管、蒸汽進口環(huán)管以及鼓泡除氧室通過除氧水箱筒體外的一個蒸汽母管共同連接構成；除氧水箱筒體外部呈全密封圓柱結構，除氧水箱筒體上、下封頭為橢球形，采用石墨墊片或硅膠墊法蘭密封。

如上所述給水循環(huán)接管的出水口設于多孔淋水篩板上部中心位置；多孔淋水篩板為圓板型結構，板面上均布有淋水孔；多孔淋水篩板直徑與除氧水箱筒體直徑一致，多孔淋水篩板與液位之間設置一定高度的蒸汽空間。

如上所述蒸汽汽封接管設置于除氧水箱筒體液位上部，所述蒸汽進口環(huán)管設置于除氧水箱筒體內部液位以下，蒸汽進口接管內側均勻設有開孔，用于均勻分配蒸汽加熱液位以下的水空間。

如上所述鼓泡除氧室包括鼓泡除氧筒體、鼓泡除氧蒸汽分配器和鼓泡除氧蒸汽接管；鼓泡除氧筒體為上下通空圓柱型結構，焊接在除氧水箱筒體內部下封頭，鼓泡除氧筒體內設置有鼓泡除氧蒸汽分配器，鼓泡除氧蒸汽分配器上連接有鼓泡除氧蒸汽接管。

如上所述鼓泡除氧蒸汽分配器為圓柱筒形結構，筒體側壁均勻開有出汽孔。

如上所述鼓泡除氧蒸汽接管與蒸汽進口環(huán)管、蒸汽汽封接管共同連接在同一個蒸汽母管上，蒸汽母管上的蒸汽流量通過調節(jié)蒸汽流量控制閥的開度來控制，通過分別調節(jié)三路蒸汽接管上的蒸汽流量控制閥的開度控制蒸汽流量分配。

如上所述排汽/氣管為U型管結構或單向止回閥結構密封。

如上所述化學除氧劑注射器采用間歇式注射適量化學除氧劑方式精確控制給水氧含量。

如上所述給水循環(huán)泵出口的給水一部分通過旁通給水循環(huán)接管重新進入除氧水箱筒體上部進行循環(huán)除氧。

本發(fā)明的顯著效果在于：

通過三級、常壓或微正壓飽和沸騰、給水循環(huán)熱力除氧，再輔以適量除氧劑直接注射化學除氧，可將給水氧含量降低至接近于零的最佳除氧效果。

該熱力-化學聯(lián)合除氧水箱具有以下特點：

1)除氧器和水箱合為一體，常壓或微正壓運行，結構緊湊，制造成本低；

2)采用液面汽封、蒸汽環(huán)形噴射直接混合、局部鼓泡除氧的飽和沸騰三級熱力除氧，可以強化汽水傳熱傳質，提高熱力除氧效果；

3)除氧水箱出口給水經給水循環(huán)泵一部分重新進入水箱實現(xiàn)循環(huán)除氧；

4)采用間歇式注射加除氧劑方式精確控制給水出口氧含量，在水箱筒體上部加藥保證除氧劑足夠的化學反應停留時間；

5)除氧水箱全密封運行，只需控制初始含氧量，就可維持給水氧含量在規(guī)定范圍內連續(xù)運行。

6)排汽/氣口采用單向閥或U型管蒸汽自冷卻密封，可以有效避免外部氧氣因內外壓差變化進入除氧水箱筒體內部。

附圖說明

圖1為熱力-化學聯(lián)合除氧水箱結構示意圖

圖2為熱力-化學聯(lián)合除氧水箱內多孔淋水篩板示意圖

圖中：1-化學除氧劑注射器；2-除氧水箱筒體；3-給水循環(huán)接管；4-多孔淋水篩板；5-鼓泡除氧蒸汽分配器；6-鼓泡除氧筒體；7-給水出口管；8-鼓泡除氧蒸汽接管；9-蒸汽進口環(huán)管；10-蒸汽汽封接管；11-排汽/氣管；12-給水循環(huán)泵、13-補水入口管、14-蒸汽流量控制閥

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。

如圖1所示，一種熱力-化學聯(lián)合除氧水箱，包括：化學除氧劑注射器1、除氧水箱筒體2、給水循環(huán)接管3、多孔淋水篩板4、排汽/氣管11、給水循環(huán)泵12、補水入口管13、給水出口接管7和三級熱力除氧系統(tǒng)；除氧水箱筒體2上封頭外部分別焊接有排氣/汽管11、補水入口管13和化學除氧劑注射器1，除氧水箱筒體2內部液位以上設有給水循環(huán)接管3和多孔淋水篩板4，給水循環(huán)接管3設置于多孔淋水篩板4上部，多孔淋水篩板4下部由上至下依次設有蒸汽汽封接管10、蒸汽進口環(huán)管9以及鼓泡除氧室，所述蒸汽汽封接管10、蒸汽進口環(huán)管9以及鼓泡除氧室通過除氧水箱筒體2外的一個蒸汽母管共同連接構成三級熱力除氧系統(tǒng)；除氧水箱筒體2下封頭底部還設有給水出口管7，給水出口管7上設有給水循環(huán)泵12，并通過給水循環(huán)泵12將給水出水管7與給水循環(huán)接管3共同連接，用于將部分給水旁通經給水循環(huán)接管3重新進入除氧水箱筒體2中進行連續(xù)循環(huán)除氧。

除氧水箱筒體2外部呈全密封圓柱結構，除氧水箱筒體2上、下封頭為橢球形，采用石墨墊片或硅膠墊法蘭密封，以防止普通密封墊釋放化學物質污染水質和外部空氣進入。

所述給水循環(huán)接管3的出水口設于多孔淋水篩板4上部中心位置。

多孔淋水篩板4為圓板型結構，板面上均布有淋水孔，用于將除氧水箱筒體2內部給水均勻播散成細小水滴后與蒸汽直接接觸加熱，由于水滴降落過程中與蒸汽直接接觸的傳熱傳質效果好，給水被蒸汽加熱達到飽和溫度，使溶解在水中的氧氣因溫度升高而溶解度降低以實現(xiàn)脫氧；多孔淋水篩板4直徑與除氧水箱筒體2直徑一致，多孔淋水篩板4與液位之間設置一定高度的蒸汽空間，以保證水滴在蒸汽中的停留時間，達到較快的給水溫升。

蒸汽汽封接管10設置于除氧水箱筒體2液位上部，一方面用于實現(xiàn)蒸汽封水面，降低氧氣分壓力；另一方面用于實現(xiàn)蒸汽逆向流動加熱下降的水滴。

蒸汽進口環(huán)管9設置于除氧水箱筒體2內部液位以下，蒸汽進口接管9內側均勻設有開孔，用于均勻分配加熱液位以下的水空間，利于蒸汽與給水的充分均勻混合，以維持飽和沸騰狀態(tài)的除氧過程。

鼓泡除氧室包括鼓泡除氧筒體6、鼓泡除氧蒸汽分配器5和鼓泡除氧蒸汽接管8；鼓泡除氧筒體6為上下通空圓柱型結構，焊接在除氧水箱筒體2內部下封頭，鼓泡除氧筒體6設置有鼓泡除氧蒸汽分配器5，鼓泡除氧蒸汽分配器5上連接有鼓泡除氧蒸汽接管8，使蒸汽進入鼓泡除氧室，實現(xiàn)給水出口前局部鼓泡除氧，進一步降低給水出口氧含量。

鼓泡除氧蒸汽分配器5為圓柱筒形結構，筒體側壁均勻開有出汽孔。

鼓泡除氧蒸汽接管8與蒸汽進口環(huán)管9、蒸汽汽封接管10共同連接在同一個蒸汽母管上，蒸汽母管上的蒸汽流量通過調節(jié)蒸汽流量控制閥14的開度來控制，通過分別調節(jié)三路蒸汽接管上的蒸汽流量控制閥的開度來控制蒸汽流量分配，使給水處于飽和沸騰狀態(tài)。

排汽/氣管11為U型管結構用于實現(xiàn)排出蒸汽冷凝為水后的自密封，也可采用單向止回閥結構密封，通過調節(jié)閥門開度控制除氧水箱的壓力。

化學除氧劑注射器1采用間歇式注射適量化學除氧劑方式精確控制給水氧含量。例如：在給水箱頂部加藥口注射亞硫酸鈉或聯(lián)氨，其化學反應過程是：

2Na₂SO₃+O₂→2Na₂SO₄

N₂H₄+O₂→2H₂O+N₂；

所述給水循環(huán)泵12出口的給水一部分通過旁通給水循環(huán)接管3重新進入除氧水箱筒體2上部進行循環(huán)除氧。

具體除氧過程如下：

給水經補水入口管13和給水循環(huán)接管3進入除氧水箱筒體2中，通過多孔淋水篩板4均勻淋灑至除氧水箱筒體2下部蒸汽空間，并與來自蒸汽汽封接管10逆向流動的蒸汽接觸加熱，同時利用微正壓飽和水沸騰熱力除氧方法，將位于除氧水箱筒體2液位以下的蒸汽進口環(huán)管9內側四周噴射蒸汽與給水直接混合，強化傳熱傳質，使溫度迅速升高，給水很快達到飽和沸騰狀態(tài)，此時溫度控制在102～104℃除氧效果較好。再經過由鼓泡除氧蒸汽接管8、鼓泡除氧蒸汽分配器5、鼓泡除氧筒體6組成的鼓泡除氧室進一步鼓泡除氧。除氧水箱出口給水經給水循環(huán)泵12將部分給水經給水循環(huán)接管3重新進入除氧水箱筒體2中進行連續(xù)循環(huán)除氧，由此熱力除氧可將出口氧含量控制在100ppb以下。在此過程中，可根據除氧水箱中的壓力，間歇或連續(xù)開啟排汽/氣口11，通過調節(jié)閥門開度控制排汽/氣量。為實現(xiàn)深度除氧，化學除氧劑注射器1采用直接注射方式間歇性添加一定量的除氧劑，精確控制出口給水氧含量。本發(fā)明經過試驗驗證，可將給水出口氧含量控制到10ppb以下，甚至降低到接近于零的最佳除氧效果。

本發(fā)明適用于常壓或微正壓運行且對給水除氧要求較高的小型試驗裝置或熱力系統(tǒng)。