CN201052425Y - 一种膜式除氧器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种膜式除氧器，包括除氧塔和除氧水箱，除氧塔上设有汽水分离器，除氧塔内设有起膜器组、热交换空间、箅条组、填料层和环形汽室，所述的起膜器组包括起膜管、隔板和进水管件，其特点是，所述的起膜管上设有若干个切向排列的管孔，管孔呈10～15°角螺旋形分布，管孔中心线与起膜管中心线所成夹角为50～60°。本实用新型结构合理、除氧效果好、适应性强，在低负荷下均能正常工作，在任何工况下均不会产生振动，安全性能好；其排汽量小，能源损失小；维修简便，无易损件，维修工作量小。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于各类电站锅炉、工业锅炉给水及热电厂补给水或热用户用水除氧的热力除氧器，特别是一种膜式除氧器。
背景技术
火力发电厂中锅炉给水经软化或除盐后，除去了Ca2+、Mg2+硬度，但水中的溶解氧没有除去。未经除氧的水进入锅炉，会对锅炉设备(主要是省煤器)给水管道及汽轮机通流部分产生氧腐蚀，缩短设备的寿命。省煤器的氧腐蚀使得水中的含铁量增加，水冷壁管结氧化铁垢的速度与给水含铁量成正比，氧化铁垢不但导热性能差，使水冷壁管因冷却不好而过热损坏。而且还会在氧化铁垢下产生垢下腐蚀，加速水冷壁管的损坏，锅炉安全运行的可靠性下降，停炉次数增加。因此，锅炉给水必须除氧。
除氧器按其除氧方式可分为下列三种：
①真空除氧。由于溶于水中的溶氧随着压力升高而增加，所以降低压力，维持较高的真空可使水中溶氧显著减少(比如凝汽器内)。
②化学除氧。利用某些药品与水中的氧起反应，将水中的溶氧消耗掉而达到除氧的目的。
③热力除氧。利用水中的溶氧随着水温的升高而降低的特性来达到除氧目的，一般都是将水加热到相应压力下的饱和温度。
由于化学除氧成本较高，锅炉给水不但需要除氧而且还需要提高水温，所以单纯的化学除氧在电厂中很少采用，有时用来补充热力除氧的不足。电厂中绝大部分都是采用凝汽器内的真空除氧和热力除氧，即在提高水温的同时将水中的溶氧除掉。热力除氧器的主要作用是除去锅炉给水中的溶氧及其它气体，保证给水的品质，减缓锅炉设备及管道的腐蚀，延长设备的使用寿命；同时除氧器本身又是给水回热、加热系统中的一个混合式加热器，起到加热给水，提高给水温度的作用。它的性能好坏对电厂的长远安全运行非常重要。
根据热力除氧器的设计原理，热力除氧器中的水是从上而下流动，加热蒸汽由下而上流动，汽与水接触后产生混合传热，同时还进行传质，水中的溶解氧随着水温的升高迅速从水中向蒸汽空间分离出来。根据道尔顿定律：除氧器内的总压力等于各混合气体分压力的总和。用公式表达为：
P＝PS+PO2+PCO2+......
水蒸汽 氧气 二氧化碳
分压力 分压力 分压力
另据试验得知，某种气体在水中的溶解量与水面上该种气体的分压成正比。由此我们也可得知水中氧的含量取决于水面上分压力及氧在水中的溶解度。氧在水中的溶解度是随着温度的升高而降低。当除氧水被加热到饱和温度时，溶氧量→趋近于0。为什么说趋近于0，而不是0，这是因为水具有一定的粘带性，产生表面张力，使水的表面形成一层薄膜，此膜的厚度约为10-7厘米。由于这层水膜的存在，水中的微小气泡不能通过水膜飞逸到空间去。所以静止状态下的水以及某些不良的除氧器中的水，温度虽已加热至饱和温度，但仍然达不到电厂目前所要求的溶氧量标准。如果能使水中的传热、传质表面积足够大，表面又不断更新(产生紊流)，则就能克服水膜阻碍微小气泡排气现象，使饱和水中的溶解氧迅速排出，达到国颁溶解氧标准(GB/T12145-1999《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》中规定，汽包炉，锅炉过热蒸汽压力3.8～5.8Mpa：溶解氧≤15μg/L；锅炉过热蒸汽压力5.9～18.3Mpa：溶解氧≤7μg/L)。
根据上述的道尔顿定律和实验可知：热力除氧器必须达到下列条件才能将水中的溶氧量降低到国标要求以下：(1)水必须加热到饱和状态。为此要求水与加热蒸汽之间有足够大的加热面积及传热系数。(2)水中分离出来的氧应能及时排出除氧器，以保证与蒸汽间有一定的浓度差，减小水表面的氧气分压力以免阻碍水中氧的逸出。(3)水应该具有足够大的传质表面积，而且此表面上的水要求迅速地不断地更新，以提高速度及除氧效率。
但是现有技术中的热力除氧器均达不到上述要求，除氧效果较差，结构也不够合理和完善。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种结构更为合理、除氧效果显著的膜式除氧器。
本实用新型所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本实用新型是一种膜式除氧器，包括除氧塔和除氧水箱，除氧塔上设有汽水分离器，除氧塔内设有起膜器组、热交换空间、篦条组、填料层和环形汽室，所述的起膜器组包括起膜管、隔板和进水管件，其特点是，所述的起膜管上设有若干个切向排列的管孔，管孔呈10～15°角螺旋形分布，管孔中心线与起膜管中心线所成夹角为50～60°。
本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。以上所述的一种膜式除氧器，其特点是，所述起膜管的排出力为3～5吨/小时；每根起膜管上所设的管孔为8～13个。
本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。以上所述的一种膜式除氧器，其特点是，除氧塔上还设有连通起膜器组水室的排污管。
本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。以上所述的一种膜式除氧器，其特点是，所述的篦条组由若干个水篦层构成，每个水篦层均由相互固定的外框、镀锌管支架和篦条构成，所述的篦条为弧形管结构，平行固定设置在镀锌管支架上。
本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。以上所述的一种膜式除氧器，其特点是，所述的篦条组由3个水篦层构成；上、下水篦层上所设的篦条根数为奇数，中间水篦层上所设的篦条根数为偶数，且3个篦条层上的篦条呈上下交错排列；所述篦条为半圆形管结构。
本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。以上所述的一种膜式除氧器，其特点是，各水篦层共用1个整体式外框，或者每个水篦层各设有1个独立式外框，所述的整体式式外框或独立外框自身呈分体连接式设置或者整体式设置。
本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。以上所述的一种膜式除氧器，其特点是，相邻2个水篦层之间的距离为50～55mm；水篦层的高度为65～70mm；相邻的2根篦条中心线之间的距离为50～70mm。
本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。以上所述的一种膜式除氧器，其特点是，所述填料层由汽液过滤网、钢板网和不锈钢丝网构成，所述的汽液过滤网由网框、网架和网状编织在网架上的Ω形细丝不锈钢网构成。
本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。以上所述的一种膜式除氧器，其特点是，在除氧水箱内还设有再沸腾装置，所述的再沸腾装置由连接管和若干个设在连接管上的蒸汽喷嘴构成，所述的连接管一端伸出除氧水箱，用于与蒸汽发生装置连接。
本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。以上所述的一种膜式除氧器，其特点是，它还设有箱器连通管路，所述的箱器连通管路两端分别设在除氧水箱和热交换空间处的除氧塔(6)上，用于连通除氧水箱和除氧塔的热交换空间。
本实用新型膜式除氧器的工作原理如下：主凝结水、补给水及其它软化水通过管道进入起膜器组水室，经起膜管上若干个切向螺旋形排列的管孔由起膜管外壁进入内壁，以高速射流而出，然后贴管内壁形成湍流旋转水膜，旋流而下，最后由离心作用在起膜管下端出口形成水膜裙，进入热交换空间区段，在这样的工况下，起膜管是中空的，加热蒸汽可以通畅地由其中通过，并受水的吸卷，与水充分搅合，进行热质交换，冷凝成水，能量消失后变成水滴，以自由落体下降，是为一级除氧，除氧水进入篦条组及填料层进行深度除氧尔后汇集于水箱，送入锅炉与此同时溶解于水中的氧和其它不凝结气体不断地从水中逸出，上升进入排汽区间，水膜裙交叉空间可能滞留的气体，由连通管排至排汽区，再经汽水分离器进入排气管排入大气。
与现有技术相比，本实用新型以及经过进一步设计的本实用新型膜式除氧器具有以下优点：
1、除氧器入口水首先进入由上下隔板组成的水室，再从水室通过起膜管上的管孔，进入起膜管内壁形成射流及旋转水膜在热交换空间与下部加热蒸汽进行接触。由于水室的水经过起膜器上的管孔射入起膜器内壁形成射流卷吸作用，它的内孔充满了加热蒸汽，水在射流运动中便将大量的加热蒸汽卷吸进去，产生剧烈的混合加热作用，因此射流束可以吸收大量的热量，使水温大幅度地提高，另一方面由于水从起膜器管孔喷向其内孔过程也是一个降压过程，使水的压力下降，这两个因素--水温升高、水压下降--均能使水中的溶解氧大量释放出来扩散到起膜器内孔的加热蒸汽中去，产生传质过程，达到显著的除氧效果。
射流结束后，水沿着起膜器内孔壁旋转而下，形成一层水膜。液体在旋转流动时的临界雷诺数Re较液体在直管内流动的临界雷诺数Re下降很多，也即液体在旋转流动时易产生紊流。由于旋转水膜处于紊流状态，其持续时间也比射流的持续时间长得多，表面积又很大，因此它的传热，传质效果十分理想。
2、水从起膜管下来后形成一个喇叭形的水膜，然后向下流到水篦组。水篦组由数层错列排开水篦层组成，弧形管结构(优选半圆管)篦条从很大程度上增大了下降的水膜与水篦层的接触面，利用水膜的冲击与水篦层的接触，进一步分散水珠与下部蒸汽热交换，达到二级除氧目的；同时也减少了水膜对下部填料的冲击，起到了缓冲保护作用，提高了设备的稳定性。
3、水通过水篦组后进入填料层，水在汽液过滤网中作进一步的除氧--深度除氧，新型汽液过滤网透气性好，贮热系数大，氧的分离效率高，气阻小，是一种深度除氧的理想填料。
4、在除氧水箱上加装了再沸腾装置，到除氧器启动时起到辅助加热的作用，可减少其启动时间，在运行时，如果热介质不充足时，可起到补充加热的作用，提高了加热速度，有利于残余氧的排出。
5、所设的箱器连通管路的作用是及时将除氧水箱气相空间中的残余氧气排入除氧塔头热交换空间中，经顶部的排气管排出除氧器；同时可以均衡除氧塔头及水箱内部的压力，从而提高除氧设备的整体除氧效率。
6、本实用新型膜式除氧器的起膜管的进、出口水的温升能达到90℃，即使进口水的溶氧量高达5000～8000μg/L情况下在水篦组下测得水的溶解氧仅为5-7μg/L，除氧效果好，因此它最适用于补水量大、补水温低的热电厂，而用于一般冷凝式发电厂除氧效果会更好。它结构合理、适应性强，在发电机组负荷大幅度、快速变动时，在低负荷下均能正常工作，保证除氧效果良好，因此又适宜用于调峰发电机组。本实用新型在任何工况下均不会产生振动，安全性能好；其排汽量小，能源损失小；维修简便，无易损件，维修工作量小。
附图说明
图1为本实用新型的一种结构示意图。
图2为起膜管的一种结构示意图。
图3为图2的B-B剖视图。
图4为图2的A-A剖视图。
图5为水篦组的结构示意图。
图6为水篦层的结构示意图。
图7为填料组的结构示意图。
图8为汽液过滤网的结构示意图。
图9为再沸腾装置的结构示意图。
图10为箱器连通管路的结构示意图。
具体实施方式
下面参照附图，进一步说明本实用新型的技术实施方案，以使本领域技术人员进一步理解本实用新型，而不是对其权利的限制。
实施例1。参照图1-4。一种膜式除氧器，包括除氧塔6和除氧水箱1，除氧塔6上设有汽水分离器9，除氧塔6内设有起膜器组8、热交换空间10、篦条组4、填料层3和环形汽室2，所述的起膜器组8包括起膜管11、隔板和进水管件，所述的起膜管11上设有若干个切向排列的管孔12，管孔12呈10°角螺旋形分布，管孔12中心线与起膜管11中心线所成夹角为50°。
实施例2。参照图1-4。一种膜式除氧器，包括除氧塔6和除氧水箱1，除氧塔6上设有汽水分离器9，除氧塔6内设有起膜器组8、热交换空间10、篦条组4、填料层3和环形汽室2，所述的起膜器组8包括起膜管11、隔板和进水管件，所述的起膜管11上设有若干个切向排列的管孔12，管孔12呈15°角螺旋形分布，管孔12中心线与起膜管11中心线所成夹角为60°。
实施例3。参照图1-4。一种膜式除氧器，包括除氧塔6和除氧水箱1，除氧塔6上设有汽水分离器9，除氧塔6内设有起膜器组8、热交换空间10、篦条组4、填料层3和环形汽室2，所述的起膜器组8包括起膜管11、隔板和进水管件，所述的起膜管11上设有若干个切向排列的管孔12，管孔12呈12°角螺旋形分布，管孔12中心线与起膜管11中心线所成夹角为55°。
实施例4。参照图1-4。一种膜式除氧器，包括除氧塔6和除氧水箱1，除氧塔6上设有汽水分离器9，除氧塔6内设有起膜器组8、热交换空间10、篦条组4、填料层3和环形汽室2，所述的起膜器组8包括起膜管11、隔板和进水管件，所述的起膜管11上设有若干个切向排列的管孔12，管孔12呈14°角螺旋形分布，管孔12中心线与起膜管11中心线所成夹角为58°；所述起膜管11的排出力为3吨/小时；每根起膜管11上所设的管孔12为8个。
实施例5。参照图1-4。一种膜式除氧器，包括除氧塔6和除氧水箱1，除氧塔6上设有汽水分离器9，除氧塔6内设有起膜器组8、热交换空间10、篦条组4、填料层3和环形汽室2，所述的起膜器组8包括起膜管11、隔板和进水管件，所述的起膜管11上设有若干个切向排列的管孔12，管孔12呈11°角螺旋形分布，管孔12中心线与起膜管11中心线所成夹角为52°；所述起膜管11的排出力为5吨/小时；每根起膜管11上所设的管孔12为13个。
实施例6。实施例1或2或3所述的膜式除氧器，所述起膜管11的排出力为4吨/小时；每根起膜管11上所设的管孔12为9个。
实施例7。实施例1或2或3所述的膜式除氧器，除氧塔6上还设有连通起膜器组8水室13的排污管7。
实施例8。参照图1-6。实施例1或2或3所述的膜式除氧器，所述的篦条组4由若干个水篦层14构成，每个水篦层14均由相互固定的外框15、镀锌管支架16和篦条17构成，所述的篦条17为弧形管结构，平行固定设置在镀锌管支架16上。
实施例9。实施例8所述的膜式除氧器，所述的篦条组4由3个水篦层14构成；上、下水篦层上所设的篦条17根数为奇数，中间水篦层上所设的篦条17根数为偶数，且3个篦条层14上的篦条17呈上下交错排列；所述篦条17为半圆形管结构。
实施例10。实施例8所述的膜式除氧器，各水篦层14共用1个整体式外框，所述的整体式式外框自身呈分体连接式设置或者整体式设置。
实施例11。实施例9所述的膜式除氧器，每个水篦层14各设有1个独立式外框，所述的独立外框自身呈分体连接式设置或者整体式设置。
实施例12。实施例8所述的膜式除氧器，相邻2个水篦层14之间的距离为50mm；水篦层14的高度为65mm；相邻的2根篦条17中心线之间的距离为50mm。
实施例13。实施例9所述的膜式除氧器，相邻2个水篦层14之间的距离为55mm；水篦层14的高度为70mm；相邻的2根篦条17中心线之间的距离为70mm。
实施例14。实施例10或11所述的膜式除氧器，相邻2个水篦层14之间的距离为52mm；水篦层14的高度为67mm；相邻的2根篦条17中心线之间的距离为60mm。
实施例15。参照图1-8。实施例1-14中任何一项所述的膜式除氧器，所述填料层3由汽液过滤网18、钢板网20和不锈钢丝网19构成，所述的汽液过滤网18由网框22、网架21和网状编织在网架21上的Ω形细丝不锈钢网23构成。
实施例16。参照图1-9。实施例1-15中任何一项所述的膜式除氧器，在除氧水箱1内还设有再沸腾装置，所述的再沸腾装置由连接管24和若干个设在连接管24上的蒸汽喷嘴25构成，所述的连接管24一端伸出除氧水箱1，用于与蒸汽发生装置连接。
实施例17。参照图1-10。实施例1-6中任何一项所述的膜式除氧器，它还设有箱器连通管路5，所述的箱器连通管路5两端分别设在除氧水箱1和热交换空间10处的除氧塔6上，用于连通除氧水箱1和除氧塔6的热交换空间10。
实施例18。参照图1-10。一种膜式除氧器，包括除氧塔6和除氧水箱1，除氧塔6上设有汽水分离器9，除氧塔6内设有起膜器组8、热交换空间10、篦条组4、填料层3和环形汽室2，所述的起膜器组8包括起膜管11、隔板和进水管件，所述的起膜管11上设有若干个切向排列的管孔12，管孔12呈12°角螺旋形分布，管孔12中心线与起膜管11中心线所成夹角为55°。
所述起膜管11的排出力为3吨/小时；每根起膜管11上所设的管孔12为10个。
除氧塔6上还设有连通起膜器组8水室13的排污管7。
所述的篦条组4由3个水篦层14构成，每个水篦层14均由相互固定的外框15、镀锌管支架16和篦条17构成，所述的篦条17为半圆形管结构，平行固定设置在镀锌管支架16上；上、下水篦层上所设的篦条17根数为奇数，中间水篦层上所设的篦条17根数为偶数，且3个篦条层14上的篦条17呈上下交错排列；3水篦层14各设有1个独立式外框，所述的独立外框自身呈分体连接式设置或者整体式设置。
相邻2个水篦层14之间的距离为53mm；水篦层14的高度为68mm；相邻的2根篦条17中心线之间的距离为55mm。
所述填料层3由汽液过滤网18、钢板网20和不锈钢丝网19构成，所述的汽液过滤网18由网框22、网架21和网状编织在网架21上的Ω形细丝不锈钢网23构成。
在除氧水箱1内还设有再沸腾装置，所述的再沸腾装置由连接管24和若干个设在连接管24上的蒸汽喷嘴25构成，所述的连接管24一端伸出除氧水箱1，用于与蒸汽发生装置连接。
它还设有箱器连通管路5，所述的箱器连通管路5两端分别设在除氧水箱1和热交换空间10处的除氧塔6上，用于连通除氧水箱1和除氧塔6的热交换空间10。
Claims (10)
1.一种膜式除氧器，包括除氧塔(6)和除氧水箱(1)，除氧塔(6)上设有汽水分离器(9)，除氧塔(6)内设有起膜器组(8)、热交换空间(10)、篦条组(4)、填料层(3)和环形汽室(2)，所述的起膜器组(8)包括起膜管(11)、隔板和进水管件，其特征在于，所述的起膜管(11)上设有若干个切向排列的管孔(12)，管孔(12)呈10～15°角螺旋形分布，管孔(12)中心线与起膜管(11)中心线所成夹角为50～60°。
2.根据权利要求1所述的一种膜式除氧器，其特征在于，所述起膜管(11)的排出力为3～5吨/小时；每根起膜管(11)上所设的管孔(12)为8～13个。
3.根据权利要求1所述的一种膜式除氧器，其特征在于，除氧塔(6)上还设有连通起膜器组(8)水室(13)的排污管(7)。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种膜式除氧器，其特征在于，所述的篦条组(4)由若干个水篦层(14)构成，每个水篦层(14)均由相互固定的外框(15)、镀锌管支架(16)和篦条(17)构成，所述的篦条(17)为弧形管结构，平行固定设置在镀锌管支架(16)上。
5.根据权利要求4所述的一种膜式除氧器，其特征在于，所述的篦条组(4)由3个水篦层(14)构成；上、下水篦层上所设的篦条(17)根数为奇数，中间水篦层上所设的篦条(17)根数为偶数，且3个篦条层(14)上的篦条(17)呈上下交错排列；所述篦条(17)为半圆形管结构。
6.根据权利要求4所述的一种膜式除氧器，其特征在于，各水篦层(14)共用1个整体式外框，或者每个水篦层(14)各设有1个独立式外框，所述的整体式式外框或独立外框自身呈分体连接式设置或者整体式设置。
7.根据权利要求4所述的一种膜式除氧器，其特征在于，相邻2个水篦层(14)之间的距离为50～55mm；水篦层(14)的高度为65～70mm；相邻的2根篦条(17)中心线之间的距离为50～70mm。
8.根据权利要求1或2或3所述的一种膜式除氧器，其特征在于，所述填料层(3)由汽液过滤网(18)、钢板网(20)和不锈钢丝网(19)构成，所述的汽液过滤网(18)由网框(22)、网架(21)和网状编织在网架(21)上的Ω形细丝不锈钢网(23)构成。
9.根据权利要求1或2或3所述的一种膜式除氧器，其特征在于，在除氧水箱(1)内还设有再沸腾装置，所述的再沸腾装置由连接管(24)和若干个设在连接管(24)上的蒸汽喷嘴(25)构成，所述的连接管(24)一端伸出除氧水箱(1)，用于与蒸汽发生装置连接。
10.根据权利要求1或2或3所述的一种膜式除氧器，其特征在于，它还设有箱器连通管路(5)，所述的箱器连通管路(5)两端分别设在除氧水箱(1)和热交换空间(10)处的除氧塔(6)上，用于连通除氧水箱(1)和除氧塔(6)的热交换空间(10)。
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