CN107238072A - 回热式真空除氧器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种回热式真空除氧器，包括有与进水管相连的除氧头和连接在该除氧头底部的设置有除氧水出水口的水箱，除氧头上部的排汽口通过排气管连接真空泵，其特征在于：还包括有设置在水箱内或进水管处的换热装置，用来加热水箱中的水或进水管处的水，所述真空泵的出口通过管道与该换热装置的入口相连接。与现有技术相比，本发明的优点在于：真空泵抽出的气汽混合物可以经过换热装置与水箱内的除氧水或进水管内的给水进行换热，使得水箱内的除氧水或进水管内的给水温度升高，在回收能量的同时，进一步提高了除氧效率；因此本发明给水无需使用外加热源进行加热即可达到满意的除氧效果，节省能源，且具有运行可靠、控制操作方便的优点。

Description

回热式真空除氧器

技术领域

本发明属于锅炉给水处理设备领域，具体涉及一种回热式真空除氧器。

背景技术

在锅炉给水处理工艺过程中，除氧是非常关键的一个环节。如果锅炉给水中溶解了氧气，氧气会腐蚀锅炉的给水系统和部件，腐蚀性物质进入锅炉内会给设备和管道带来不利影响，因此给水进入锅炉前，需经过除氧器除去水中的氧气。目前除氧器分为热力除氧器、化学(含电化学)除氧器二大类，热力除氧器又分为真空除氧器，大气式除氧器和高压除氧器三类。目前，热力除氧器多需要输入外部热源(蒸汽、烟气或电加热或余热)对水进行加热，其中大气式除氧器和高压除氧器都需要较高的进水水温，真空除氧器因内部压力低，相应的加热温度也较低，外加热量相对较少，所以在许多场合受到用户欢迎。如授权公告号为CN 203048628U的《一种卧式真空除氧装置》公开了一种真空除氧装置，该装置主要由给水泵、余热蒸汽换热装置、除氧头、长喉型射水抽气器、第二喷射雾化器、除氧水箱、排空管和射水真空泵组成，其中除氧头设置在除氧水箱上方，给水泵通过管道依次与余热蒸汽换热装置和除氧头连接，具有利用余热蒸汽、保温、运行工况稳定及适用性广泛的优点，但是该装置存在以下不足：1、该装置通过设置余热蒸汽换热装置内的蒸汽余热对给水进行加热，提高了给水温度，但蒸汽为外加热源，在蒸汽不足或没有蒸汽来源的情况下该装置将不适用，具有一定的局限性，且同时会造成蒸汽等热源的浪费；2、射水真空泵对工作水做功后转化的热能及随不凝气体一起抽出的水蒸汽汽化潜热无法回收利用；3、射水真空泵对工作水做功后转化的热能及随不凝气体一起抽出的水蒸汽汽化潜热将使工作水水温升高，为了维持工作水水温防止射水抽气器工况恶化，必须不断加入冷水，排出热水，造成水资源浪费；4、因为射水抽气器最高真空度受工作水水温的限制，真空除氧器给水最低加热温度一般不低于40℃，因此该装置的给水加热温度必须大于40℃，导致给水在进入真空除氧器前必须通过外加热源进行加热。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种无需外加热源、能实现能量回收利用且除氧效率高、运行可靠的回热式真空除氧器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种回热式真空除氧器，包括有与进水管相连的除氧头和连接在该除氧头底部的设置有除氧水出水口的水箱，除氧头上部的排汽口通过排气管连接真空泵，其特征在于：还包括有设置在水箱内或进水管处的换热装置，用来加热水箱中的水或进水管处的水，所述真空泵的出口通过管道与该换热装置的入口相连接。

在上述方案中，为提高真空度，所述的真空泵由前级真空泵和主泵组成。

作为改进，所述前级真空泵为射水抽气器，主泵的进气口与所述除氧头的排汽口相连，该主泵的排气口与射水抽气器的气汽混合物入口相连，所述射水抽气器的气水混合物出口与所述换热装置的入口相连接。主泵抽真空使得给水进入除氧器后即处于沸腾或接近沸腾状态，水中逸出的氧气、不凝气体及水沸腾或蒸发产生的水蒸汽组成了气汽混合物，这些气汽混合物被主泵抽出，后进入射水抽气器，其压力、温度上升，并与射水抽气器内的工作水混合，再经换热装置加热水箱中的水，在回收热量的同时进行再一次除氧，以提高除氧效率。

再改进，所述水箱内设置有两隔离件而将水箱内腔分隔成前溢水箱、后溢水箱和位于前、后溢水箱之间并与除氧头相连的中间水箱，在所述中间水箱中设置有能连通前、后溢水箱的回热换热管，该前、后溢水箱和回热换热管构成了所述的换热装置，所述射水抽气器的气水混合物出口与后溢水箱相连接，所述后溢水箱的上部设置有排氧口，所述除氧水出水口设置在中间水箱的底部，且前溢水箱的底部通过串接有射水泵的供水管与射水抽气器的工作水入口相连接。前溢水箱的工作水进入射水抽气器后，与射水抽气器内的气汽混合物混合并吸收了来自除氧器抽气的显热和潜热，温度上升，后进入后溢水箱再经回热换热管向中间水箱的除氧水放热，使得除氧水温度上升，再次进行除氧，回热换热管中的工作水换热后最后进入前溢水箱，完成一次循环；而气汽混合物在射水抽气器的扩压段压力上升，水蒸汽凝结成水，在后溢水箱中实现气水分离，氧气及不凝气体经排氧口排出。显然采用上述水箱分隔后形成的结构，使水箱与换热装置有机的结合起来，使得整体结构紧凑，换热效果好，且制作方便，成本低。

为平衡前溢水箱的内外压力，所述前溢水箱的上部设置有呼吸口，所述的呼吸口和排氧口分别连接有倒J形的呼吸管和排氧管，倒J形结构的呼吸管和排氧管能防止灰尘及杂物落入。

为方便启动时给溢水箱充水及其他需要时补充工作水，所述前溢水箱还设有补水口。射水抽气器抽出的气水混合物中，大部分的水蒸汽将凝结成液态水，和工作水一起留在溢水箱中，会使溢水箱中的水位上升，此时，可以通过打开前、后溢水箱底部的排污阀放掉一部分工作水，并可由此排掉溢水箱底部可能沉积的沉淀物。

在上述各方案中，所述主泵优选为螺杆真空泵，当然也可以选择其他合适的泵类。

作为另一种方案，所述水箱内容纳有排气回热集箱、气水分离器以及连通排气回热集箱、气水分离器的回热换热管，该排气回热集箱、气水分离器和回热换热管构成了所述的换热装置，所述前级真空泵的出口与排气回热集箱相连接，所述气水分离器的顶部设有外露于水箱的排氧管，该气水分离器的底部还通过管路与水箱外部的疏水器相连。水中的氧气、不凝气体及水蒸汽经过前级真空泵和主泵抽气后，压力上升、温度上升，后从前级真空泵的出口进入排气回热集箱，再经过回热换热管与水箱内的除氧水进行换热，使除氧水温度升高，再次除氧，提高除氧效率；换热后，回热换热管内大部分水蒸汽凝结成水，进入气水分离器实现气水分离，其中，不凝气体及氧气从排氧管排出。采用这种换热装置内置于水箱内的结构，同样具有结构紧凑，换热效果好的优点。

作为另一种方案，所述的换热装置为换热器，该换热器的第一入口和第一出口串装在进水管中，该换热器的第二入口连接所述前级真空泵的出口，该换热器的第二出口与疏水器相连接，使得前级真空泵出来高温气汽混合物与进水管中的给水换热，提高给水温度。采用这种外换热的方式，同样能达到自换热的目的。

在上述后两种方案中，所述前级真空泵优选为螺杆真空泵，或其他合适的泵类，所述主泵优选为罗茨真空泵，或其他合适的泵类。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过在水箱内或进水管处设置换热装置，且换热装置的入口连接真空泵的出口，真空泵的入口连接除氧头，使得真空泵抽出的气汽混合物可以经过换热装置与水箱内的除氧水或进水管内的给水进行换热，使得水箱内的除氧水或进水管内的给水温度升高，在回收能量的同时，进一步提高了除氧效率。因此本发明给水无需使用外加热源进行加热即可达到满意的除氧效果，节省能源，且具有运行可靠、控制操作方便的优点。

附图说明

图1为本发明实施例一的回热式真空除氧器的结构示意图；

图2为本发明实施例二的回热式真空除氧器的结构示意图；

图3为本发明实施例三的回热式真空除氧器的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例一：

如图1所示，一种回热式真空除氧器，包括

除氧头5，采用现有技术中的结构，该除氧头5包括设于除氧头5上部的与进水管相连的进水口和设于除氧头5顶部的排汽口；

水箱7，连接在除氧头5底部，水箱7内设置有两隔离件8而将水箱7内腔分隔成前溢水箱71、后溢水箱72和位于前、后溢水箱之间并与除氧头5相连的中间水箱73，在中间水箱73中设置有能连通前、后溢水箱的回热换热管9，该前、后溢水箱71、72和回热换热管9构成了换热装置。在中间水箱73的底部设有除氧水排水口，除氧水排水口外依次连接有除氧水出水阀10和给水泵11。为平衡前溢水箱内外的压力，前溢水箱的上部设有呼吸口，为及时排出氧气及不凝气体，后溢水箱的上部设置有排氧口，为防止灰尘及杂物落入，呼吸口和排氧口分别连接有倒J形的呼吸管6和排氧管14。为及时补充工作水，前溢水箱还开有补水口，补水口连接补水阀24。为方便排出水垢及污水和凝结水，在前溢水箱和后溢水箱的底部设有排污口，排污口连接排污阀25；

真空泵，在本实施例中，真空泵包括作为前级真空泵的射水抽气器13和作为主泵的螺杆真空泵12，螺杆真空泵12的进气口与除氧头5的排汽口相连，螺杆真空泵12的出气口与射水抽气器13的气汽混合物入口相连，射水抽气器13的气水混合物出口与后溢水箱72相连接，射水抽气器13的工作水入口通过串接有射水泵17的供水管与前溢水箱71底部的工作水出水口相连。

在本实施例中，射水泵17的进水端和出水端的管路中分别串接有射水泵进水阀16和射水泵出水阀19，射水泵17的出水端和射水泵出水阀19的进水端间串接有射水泵出口止回阀18，防止管路中的工作水回流。作为备用还设置有带射水泵进水阀16、射水泵17、射水泵出口止回阀18和射水泵出水阀19依次串接的第一旁路，该第一旁路的一端连接前溢水箱71的工作水出水口，另一端连接射水抽气器13的工作水入口。

在本实施例中，进水管上还安装有进水调节阀2，进水调节阀2的进水端、出水端的管路中分别串接有进水调节阀前隔离阀1和进水调节阀后隔离阀3。作为进水调节阀2停用时的临时进水通道，还设置有带进水旁路阀4的第二旁路，该第二旁路的一端连通给水，该第二旁路的另一端连接除氧头5的进水口。

本实施例的主要流程为：

1、给水流程：正常运行时，给水由进水调节阀前隔离阀1、进水调节阀2、进水调节阀后隔离阀3进入除氧头5，进水调节阀2故障或停用时可经进水旁路阀4进入除氧头5，除氧头内有雾化喷嘴或起膜器(常规)，把水分离成雾状，或沿起膜器内壁高速旋转的薄膜状，表面积大大增加，因为除氧器内部处于高度真空状态，水处于沸腾或接近沸腾的状态，水中的氧气和不凝气体快速从水雾或薄膜中逸出，进行第一次除氧，随后，水雾或水膜在重力的作用下下落，而下方为垫料层，水落在垫料层上，在其表面再次被分散，进行第二次除氧，穿过垫料层的给水落入中间水箱73，中间水箱73中有回热换热管9，回热换热管9内有射水抽气器13出来的工作水，这些工作水吸收了来自除氧器抽气的显热和潜热(包括前级真空泵、主泵的大部分轴功)，温度上升，这些水由后溢水箱72经回热换热管9流入前溢水箱71，在此过程中通过回热换热管9向中间水箱73的除氧水放热，除氧水温度上升，进行第三次除氧。经三次除氧后，水中含氧量已达到相关标准要求，经除氧水出水阀10、给水泵11升压后，送往锅炉或其它需要除氧水的设备。

2、氧气及不凝气体流程：从水中逸出的氧气、不凝气体及给水沸腾或蒸发产生的水蒸汽组成了气汽混合物，这些混合物首先被螺杆真空泵12抽出，压力从-0.1MPa压缩至-0.09～0.095MPa，同时温度上升，然后被吸入射水抽气器13，与高速流动的工作水相混合，在射水抽气器13的扩压段，气汽混合物与工作水的速度下降，根据动能定律，其压力上升，其中水蒸汽在升压过程中凝结成水，并放出热量，再以略高于当地大气压的压力进入后溢水箱72，在后溢水箱72内实现气水分离，其中，氧气及不凝气体经排氧管14排入大气，而工作水在吸收气汽混合物的热量后，温度上升，经回热换热管9流向前溢水箱71，放热后温度降低，在回收热量的同时更有利于射水抽气器抽吸气汽混合物。

3、工作水流程：前溢水箱71内的工作水经射水泵进口阀16、射水泵17后变成高压水，再由射水泵出口止回阀18、射水泵出口阀19进入射水抽气器13的喷嘴，在喷嘴内工作水流速上升，压力下降，起到抽吸气汽混合物的作用(射水抽气器吸入段)，在射水抽气器的混合段，气水呈均匀混合状态，高速进入扩压段，在扩压段降速增压后以略高于当地大气压的压力排入后溢水箱72，在后溢水箱72内进行气水分离，工作水经回热换热管9返回前溢水箱71，完成一个循环。

实施例二：

如图2所示，其结构与实施例1大致相同，区别在于本实施例的前级真空泵采用螺杆真空泵12，主泵采用罗茨真空泵15，因此不需要工作水系统；水箱7内容纳有排气回热集箱20、气水分离器21以及连通排气回热集箱20、气水分离器21的回热换热管9，排气回热集箱20、气水分离器21和回热换热管9构成了换热装置，前级真空泵的出口与排气回热集箱相20连接，气水分离器21的顶部设有外露于水箱的排氧管14，气水分离器21的底部还通过管路与水箱7外部的疏水器22相连。

本实施例的主要流程为：

1、给水流程：和实施例1相同。

2、氧气及不凝气体流程：从水中逸出的氧气、不凝气体及给水沸腾或蒸发产生的水蒸汽组成了气汽混合物，这些混合物首先被主泵(罗茨真空泵15)抽出，压力从-0.1MPa压缩至-0.08～-0.095MPa，同时温度上升，然后被吸入螺杆真空泵12，以略高于当地大气压的压力进入排气回热集箱20，由排气回热集箱均匀分配至回热换热管9，并通过回热换热管9与水箱中的除氧水发生热交换，温度降低，且大部分水蒸汽凝结成水，进入气水分离器21，实现气水分离，其中，氧气及不凝气体经排氧管14排入大气，凝结水经疏水器22外排或回收利用。

实施例三：

如图3所示，其结构与实施例二大致相同，区别在于本实施例的换热装置设于水箱外，换热装置为换热器23，换热器23的第一入口和第一出口串装在进水管中，换热器23的第二入口连接前级真空泵(螺杆真空泵12)的出口，换热器23的第二出口与疏水器22相连接，以实现气汽混合物与给水进行换热，提高给水温度。

本实施例的主要流程为：

1、给水流程：正常运行时，给水由进水调节阀前隔离阀1、进水调节阀2、进水调节阀后隔离阀3进入换热器23，调节阀2故障或停用时可经进水旁路阀4进入换热器23，吸收换热器23内气汽混合物的热量后，温度上升，进入除氧头5，因进入除氧头5时水温高于相应真空下的饱和温度，除氧较为彻底，给水含氧量可以达到相关标准要求，经除氧水出水阀10、给水泵11升压后，送往锅炉或其它需要除氧水的设备。

2、氧气及不凝气体流程：从水中逸出的氧气、不凝气体及给水沸腾或蒸发产生的水蒸汽组成了气汽混合物，这些混合物首先被主泵(罗茨真空泵15)抽出，压力从-0.1MPa压缩至-0.08～-0.095MPa，同时温度上升，然后被吸入螺杆真空泵12，以略高于当地大气压的压力进入换热器23，与给水发生热交换，温度降低，且大部分水蒸汽凝结成水，在换热器23内完成实现气水分离，其中，不凝气体经排氧管14排入大气，凝结水经疏水器22外排或回收利用。

Claims (10)

1.一种回热式真空除氧器，包括有与进水管相连的除氧头(5)和连接在该除氧头(5)底部的设置有除氧水出水口的水箱(7)，除氧头(5)上部的排汽口通过排气管连接真空泵，其特征在于：还包括有设置在水箱(7)内或进水管处的换热装置，用来加热水箱(7)中的水或进水管处的水，所述真空泵的出口通过管道与该换热装置的入口相连接。

2.根据权利要求1所述的回热式真空除氧器，其特征在于：所述的真空泵由前级真空泵和主泵组成。

3.根据权利要求2所述的回热式真空除氧器，其特征在于：所述前级真空泵为射水抽气器(13)，主泵的进气口与所述除氧头(5)的排汽口相连，该主泵的排气口与射水抽气器(13)的气汽混合物入口相连，所述射水抽气器(13)的气水混合物出口与所述换热装置的入口相连接。

4.根据权利要求3所述的回热式真空除氧器，其特征在于：所述水箱(7)内设置有两隔离件(8)而将水箱内腔分隔成前溢水箱(71)、后溢水箱(72)和位于前、后溢水箱之间并与除氧头(5)相连的中间水箱(73)，在所述中间水箱(73)中设置有能连通前、后溢水箱(71)、(72)的回热换热管(9)，该前、后溢水箱(71)、(72)和回热换热管(9)构成了所述的换热装置，所述射水抽气器(13)的气水混合物出口与后溢水箱(72)相连接，所述后溢水箱(72)的上部设置有排氧口，所述除氧水出水口设置在所述中间水箱(73)的底部，且前溢水箱(71)的底部通过串接有射水泵(17)的供水管与射水抽气器(13)的工作水入口相连接。

5.根据权利要求4所述的回热式真空除氧器，其特征在于：所述前溢水箱(71)的上部设置有呼吸口，所述的呼吸口和排氧口分别连接有倒J形的呼吸管(6)和排氧管(14)。

6.根据权利要求4所述的回热式真空除氧器，其特征在于：所述前溢水箱(71)还开有补水口。

7.根据权利要求3至6任一权利要求所述的回热式真空除氧器，其特征在于：所述主泵为螺杆真空泵(12)。

8.根据权利要求2所述的回热式真空除氧器，其特征在于：所述水箱(7)内容纳有排气回热集箱(20)、气水分离器(21)以及连通排气回热集箱(20)、气水分离器(21)的回热换热管(9)，该排气回热集箱(20)、气水分离器(21)和回热换热管(9)构成了所述的换热装置，所述前级真空泵的出口与排气回热集箱(20)相连接，所述气水分离器(21)的顶部设有外露于水箱(7)的排氧管(14)，该气水分离器(21)的底部还通过管路与水箱(7)外部的疏水器(22)相连。

9.根据权利要求2所述的回热式真空除氧器，其特征在于：所述的换热装置为换热器(23)，该换热器的第一入口和第一出口串装在进水管中，该换热器的第二入口连接所述前级真空泵的出口，该换热器的第二出口与疏水器(22)相连接。

10.根据权利要求8或9所述的回热式真空除氧器，其特征在于：所述前级真空泵为螺杆真空泵(12)，所述主泵为罗茨真空泵(15)。