CN112781026A

CN112781026A - 一种零汽耗除氧系统

Info

Publication number: CN112781026A
Application number: CN202110103309.3A
Authority: CN
Inventors: 周斌; 黄小亮; 龚燕; 庄恒亚
Original assignee: Guangzhou Youhua Process Technology Co ltd; Shanghai Youhua System Integration Technology Co ltd
Current assignee: Guangzhou Youhua Process Technology Co ltd; Shanghai Youhua System Integration Technology Co ltd
Priority date: 2021-01-26
Filing date: 2021-01-26
Publication date: 2021-05-11
Also published as: WO2022160667A1

Abstract

本发明提供一种零汽耗除氧系统，包括：膜除氧装置，包括多个膜除氧器，每个膜除氧器包括管体，所述管体的两端分别设置有进水口和出水口，所述管体的进水口和出水口的一侧还分别设置有真空口和/或吹气口，所述管体内设置有中空纤维膜；热量控制装置，包括：换热单元，连接至所述膜除氧装置，为所述膜除氧装置输出的除氧水提供热量；控制单元，与所述换热单元相通信，以控制所述换热单元将所述膜除氧装置输出的除氧水保持为设定温位、溶解氧控制在设定值。本发明提供实现零汽耗除氧。

Description

一种零汽耗除氧系统

技术领域

本发明涉及炼油、化工领域，特别涉及一种零汽耗除氧系统。

背景技术

在化工领域的各类工艺环境中，通常需要水管道进行水运输。然而，水中的氧气会对水管道产生氧腐蚀，严重时，甚至会引起管壁穿孔泄露。同时，氧腐蚀的腐蚀产物-金属氧化物会随给水带进锅炉，在循环和蒸发过程中，这些氧化物会在热负荷较高的区域内沉淀。造成炉管传热不良以及产生垢下腐蚀，严重时，也会发生炉管泄露和爆管。由此，溶解氧是给水控制的关键指标之一。

目前，热力除氧是工业领域最主要的除氧方式。热力除氧通过如下方式进行除氧，通入蒸汽将除盐水加热到饱和状态，增加水蒸气分压，减少氧分压。为此，在热力除氧中，为了不影响除氧效果，避免突破水封，进水温度不宜大于80摄氏度，蒸汽加热需将进水加热从80至饱和状态。热力除氧还有乏汽排放，排放量大于0.5吨/小时，部分条件下(诸如需要带压除氧或者二级除氧)时，乏汽排放量大于1.0吨/小时。由此可见，一方面，热力除氧需要较高温度的蒸汽，而高温蒸汽对进水的加热是一种能量的高质低用现象，能耗较高；另一方面，蒸汽加热除氧难以实现溶解氧指标稳定、达标；再一方面，热力除氧会存在大量乏汽排放。

由此可见，如何解决热力除氧中的能耗高、溶解氧不达标的问题，是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种零汽耗除氧系统，从而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的上述技术问题。

根据本发明的第一个方面，提供一种零汽耗除氧系统，包括：

膜除氧装置，包括多个膜除氧器，每个膜除氧器包括管体，所述管体的两端分别设置有进水口和出水口，所述管体的进水口和出水口的一侧还分别设置有真空口和/或吹气口，所述管体内设置有中空纤维膜；

热量控制装置，包括：

换热单元，连接至所述膜除氧装置，为所述膜除氧装置输出的除氧水提供热量；

控制单元，与所述换热单元相通信，以控制所述换热单元将所述膜除氧装置输出的除氧水保持为设定温位。

在本发明的一些实施例中，所述膜除氧器还包括：

中心管，所述中心管的两端分别连接至所述进水口和出水口，所述中心管上设置有多个孔，所述中空纤维膜围绕所述中心管设置。

在本发明的一些实施例中，所述膜除氧器还包括：

格挡单元，位于所述管体的所述进水口和出水口之间。

在本发明的一些实施例中，所述格挡单元为一隔板，所述隔板所在平面垂直于所述中心管的中心轴，所述隔板与所述管体的内壁无接触。

在本发明的一些实施例中，所述膜除氧器还包括：

膜丝滤芯，设置在所述管体内。

在本发明的一些实施例中，所述膜除氧装置的多个膜除氧器串联，以使得相邻的一个膜除氧器的出水口与另一个膜除氧器的进水口联通。

在本发明的一些实施例中，所述膜除氧装置包括含氧量检测单元，所述含氧量检测单元连接于所述膜除氧装置输出除氧水的一端或者所述含氧量检测单元连接于各所述膜除氧器。

在本发明的一些实施例中，所述热量控制装置还包括：

第一检测单元，连接至所述膜除氧装置，检测所述膜除氧装置输出的除氧水的温度，所述第一检测单元与所述控制单元相通信。

在本发明的一些实施例中，所述热量控制装置还包括：

第二检测单元，连接至所述换热单元，检测所述换热单元的热量参数，所述第二检测单元与所述控制单元相通信。

在本发明的一些实施例中，所述换热单元包括如下任一项或多项热量：工艺物料、烟气、凝结水以及乏汽。

本发明提供的零汽耗除氧系统具有如下优势：

1)通过包括多个膜除氧器的膜除氧装置进行常温水除氧，除氧指标稳定；2)无需蒸汽加热，降低能耗；3)无需进行乏汽排放；4)通过热量控制装置实现除氧后的水温控制，以便于适应不同的工艺场景。

为使能更进一步了解本申请的特征及技术内容，请参阅以下有关本申请的详细说明与附图，但是这里的详细说明以及附图仅是用来说明本申请，而非对本申请的权利要求范围作任何的限制。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本申请的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1为本发明的一个实施例的零汽耗除氧系统的示意图。

图2为本发明的一个实施例的膜除氧器的示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本申请将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的结构、部件、步骤、方法等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、部件或者操作以避免模糊本发明的各方面。

本发明的其它特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本发明的实践而习得。

结合图1和图2对本发明提供的零汽耗除氧系统进行说明。图1为本发明的一个实施例的零汽耗除氧系统的示意图；图2为本发明的一个实施例的膜除氧器的示意图。

零汽耗除氧系统包括膜除氧装置110以及热量控制装置120。膜除氧装置110包括多个膜除氧器111。膜除氧器111通过如下原理进行除氧：空气中的气体溶入水中，直至达到溶解平衡；抽真空或气体吹扫时，气体的溶解平衡会被破坏，这就产生将气体从液体里迁移到气相的驱动力；膜除氧器111采用疏水性膜，只允许气体通过，不允许液体通过，液体中的溶解性气体源源不断被抽真空或者被吹扫气体带走，而水不能透过，从而实现脱气。

每个膜除氧器111可以包括管体11(也可以称之为外壳)。所述管体11的两端分别设置有进水口12和出水口13。所述管体11的进水口12和出水口13的一侧还分别设置有真空口14和/或吹气口15。在本实施例中，所述管体11的进水口12的一侧还设置有真空口14。真空口14用于对管体11执行抽真空的操作。所述管体11的出水口13的一侧还设置有吹气口15。吹气口15用于对管体11执行吹扫气体的操作。在一些实施例中，可以通过吹气口15向管体11吹扫高纯氮气。通过将真空口14设置在进水口11，将吹气口15设置在出水口13，从而使得吹扫气体的方向与水流方向相反，增加吹扫气体与水流的接触时间，以提高除氧率以及除氧效率。所述管体11内设置有中空纤维膜18，从而提高传质系数K值。进一步地，本发明提供的膜除氧器111结构的传质系数K值约是一般填料塔的10被，由此，使得溶解氧(DO)可以小于5μg/L。

在本发明的一些实施例中，所述膜除氧器111还包括中心管16。中心管16的两端分别连接至所述进水口12和出水口13，中心管16用于在膜除氧器111传递水且联通进水口12和出水口13。所述中心管16上设置有多个孔以分别进行布水和集流。具体而言，所述中空纤维膜18围绕所述中心管16设置，在本实施例中，所述中空纤维膜18与所述中心管16具有相同的延伸方向，在垂直于所述中心管16的中心轴的截面方向上，所述中空纤维膜18形成围绕所述中心管16的多层环状结构。进一步地，中空纤维膜18延伸至靠近真空口14的一侧，以使得通过中空纤维膜18脱出的气体经由中空纤维膜18被真空口14抽出。

具体而言，所述膜除氧器111还可以包括格挡单元17。格挡单元17位于所述管体11的所述进水口12和出水口13之间。在本实施例中，所述格挡单元17可以靠近进水口12和/或出水口13设置。在一些变化例中，所述格挡单元17也可以设置在进水口12和出水口13之间的中心位置。格挡单元17用于增加了流道的长度和流体停留时间，从而提高传质效果。所述中心管16可以包括靠近所述进水口12的布水管和靠近所述出水口13的集水管。布水管通过中心管16的孔，将进水口12的进水扩散，集水管通过中心管16的孔将经由布水管扩散的进水进行集中，并通过出水口13出水。所述格挡单元17在本实施例中为一隔板，所述隔板所在平面垂直于所述中心管16的中心轴，所述隔板与所述管体11的内壁无接触。由此，通过隔板进一步实现格挡单元17，通过隔板的形状和尺寸，以对增加的流道长度和流体停留时间进行调整和控制。进一步地，所述膜除氧器111还可以包括膜丝滤芯19，膜丝滤芯19设置在所述管体11内。

在本发明的一些实施例中，所述膜除氧装置110的多个膜除氧器111串联或并联，以使得相邻的一个膜除氧器111的出水口13与另一个膜除氧器111的进水口12联通，由此，可以实现级联除氧。进一步地，所述膜除氧装置110可以包括含氧量检测单元，所述含氧量检测单元可以连接于所述膜除氧装置输出除氧水的一端。在一些变化例中，所述含氧量检测单元可以连接于各所述膜除氧器111。具体而言，含氧量检测单元可以为一溶氧仪，由此，可以监测每个膜除氧器111出水口或者膜除氧装置110输出除氧水的一端的含氧指数，以监测每个膜除氧器111或者膜除氧装置110的脱气性能，提高设备故障时的问题排查效率。

由此，本发明可以通过膜除氧装置110实现常温除氧，除氧指标稳定；无需蒸汽加热，无乏汽排放；能耗较低(对于50吨/小时的进水处理量，能耗仅在4～6kw，仅需5～8m³/小时氮气)；占地面积小，约热力除氧的1/3。

同时，考虑到在流程工艺中存在余热(150摄氏度以下，不容易直接利用的热量)，包括但不限于工艺物料、烟气、凝结水以及乏汽。余热利用的好坏，不仅影响整体综合能耗，还与水消耗密切相关。余热热量的回收利用是流程工业节能的重要举措。由此，本发明结合余热热量的控制利用，对膜除氧装置110除氧后的除氧水进行温度控制，从而可以适用于各类工艺场景(诸如进入锅炉循环和蒸发过程)。

具体而言，本发明通过热量控制装置120实现热量控制，热量控制装置120包括换热单元121以及控制单元122。换热单元121连接至所述膜除氧装置110，为所述膜除氧装置110输出的除氧水提供热量。换热单元121可以包括如下任一项或多项热量：工艺物料、烟气、凝结水以及乏汽。控制单元122与所述换热单元121相通信，以控制所述换热单元121将所述膜除氧装置110输出的除氧水保持为设定温位。

具体而言，所述热量控制装置120还可以包括第一检测单元。第一检测单元连接至所述膜除氧装置110，检测所述膜除氧装置110输出的除氧水的温度，所述第一检测单元与所述控制单元122相通信。所述热量控制装置120还可以包括第二检测单元。第二检测单元连接至所述换热单元121，检测所述换热单元121的热量参数，所述第二检测单元与所述控制单元122相通信。控制单元122可以通过自第一检测单元以及第二检测单元获得的热量信息，对换热单元121的供热进行控制。进一步地，当换热单元121的热量富余时，还可以通过控制单元122控制换热单元121向其它需要加热的部分进行供热。由此，通过热量控制，实现节能和成本控制。

本发明提供的零汽耗除氧系统具有如下优势：

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims

1.一种零汽耗除氧系统，其特征在于，包括：

热量控制装置，包括：

控制单元，与所述换热单元和膜除氧装置相通信，以控制所述换热单元将所述膜除氧装置输出的除氧水保持为设定温位、溶解氧保持为设定的指标。

2.如权利要求1所述的零汽耗除氧系统，其特征在于，所述膜除氧器还包括：

3.如权利要求2所述的零汽耗除氧系统，其特征在于，所述膜除氧器还包括：

格挡单元，位于所述管体的所述进水口和出水口之间。

4.如权利要求3所述的零汽耗除氧系统，其特征在于，所述格挡单元为一隔板，所述隔板所在平面垂直于所述中心管的中心轴，所述隔板与所述管体的内壁无接触。

5.如权利要求2所述的零汽耗除氧系统，其特征在于，所述膜除氧器还包括：

膜丝滤芯，设置在所述管体内。

6.如权利要求1所述的零汽耗除氧系统，其特征在于，所述膜除氧装置的多个膜除氧器串联或并联，以使得相邻的一个膜除氧器的出水口与另一个膜除氧器的进水口联通。

7.如权利要求1所述的零汽耗除氧系统，其特征在于，所述膜除氧装置包括含氧量检测单元，所述含氧量检测单元连接于所述膜除氧装置输出除氧水的一端或者所述含氧量检测单元连接于各所述膜除氧器。

8.如权利要求1所述的零汽耗除氧系统，其特征在于，所述热量控制装置还包括：

9.如权利要求1所述的零汽耗除氧系统，其特征在于，所述热量控制装置还包括：

10.如权利要求1至9任一项所述的零汽耗除氧系统，其特征在于，所述换热单元包括如下任一项或多项热量：工艺物料、烟气、凝结水以及乏汽。