[发明专利]锅炉水除氧的气液传质装置、锅炉水除氧的方法和应用

说明书

本发明涉及锅炉水利用领域，具体而言，涉及锅炉水除氧的气液传质装置、锅炉水除氧的方法和应用。所述的锅炉水除氧的气液传质装置，包括一上下等径的圆柱形旋流腔，以及设置在所述旋流腔上方的平旋腔和设置在所述旋流腔下方的液封槽。所述的锅炉水除氧的气液传质装置，除氧精度高、体积小的特点，具有高传质特征，除氧后的水中溶解氧质量分数不超过5ppb。

技术领域

本发明涉及锅炉水利用领域，具体而言，涉及锅炉水除氧的气液传质装置、锅炉水除氧的方法和应用。

背景技术

除氧是锅炉给水处理工艺过程中重要环节，氧腐蚀性物质氧化铁会进入锅炉内，沉积或附着在锅炉管壁和受热面上，形成难溶而传热不良的铁垢，降低热交换速率，让锅炉出力效率下降，浪费能源，同时传热不良的铁垢附着在炉管上，容易让炉管过热蠕胀，从而引发爆管事故；氧腐蚀的铁垢会造成管道内壁出现点蚀和坑蚀，管道腐蚀严重时，会发生管道穿孔、泄漏甚至爆炸事故。

传统工艺中采用热力除氧方法和装备，锅炉给水加热至102-104℃，操作压力20kPa，使氧的溶解度减小，水中氧不断逸出，再将水面上产生的氧气连同水蒸汽进行分离。蒸汽消耗量大，一般需消耗锅炉产汽量的18-20％。另外一种常用的方法是真空除氧，蒸汽耗量有所减少，但是增加了抽真空设备的成本和能耗，额外的动设备导致难以平稳长周期运行。能耗费用已成为锅炉水除氧成本的主要部分，降低能耗已成为降低成本、提高经济效益以及企业生存、发展的重要途径。化学除氧，或者采用热力粗脱氧+药剂深度脱氧等联合方法，增加了锅炉运行风险，成本高昂。压力式热力除氧工艺设备能耗高。真空膜法进行除氧，膜设备的长周期稳定性问题尚未得到解决。

强化吹脱传质速率，是指利用载气降低溶解性气体的分压，从而将溶解性气体从液相吹脱转移至载气中，可以在较低温度下实现较高的分离效率，属于低温低耗的锅炉除氧水工艺。随着节能降耗水平提高以及双碳战略的提出，采用氮气作为吹脱介质的低耗除氧工艺路线相继出现。

在电力行业，现有技术提供了一种特高压换流站阀冷却系统内冷水氮气除氧方法及装置，无需将水加热，在较低温度下实现溶解氧的分离，较低温度带来了一个关于热力学扩散传质的不利因素，因此还需要将氮气-水的接触效率进行提高。现有技术提出了一种废热锅炉除氧系统及除氧工艺，将氮气作为吹脱载气，采用中空纤维膜作为气液传质设备，锅炉给水溶氧通常在50～70ppb，溶解氧含量较高。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的一个方面，涉及一种锅炉水除氧的气液传质装置，包括一上下等径的圆柱形旋流腔，以及设置在所述旋流腔上方的平旋腔和设置在所述旋流腔下方的液封槽；

其中，所述旋流腔包括顶部封闭设置的上端面和底部开放设置的下端口；所述旋流腔内设置有一螺旋部，所述螺旋部包括设置在所述旋流腔的中轴线位置的转轴和与所述转轴连接的螺旋叶片；所述螺旋叶片的外缘直径与所述旋流腔的横截面直径相等；所述螺旋叶片的表面设置有通孔；

所述螺旋叶片和所述上端面之间还包括一水平设置的承液槽，所述承液槽的一端与所述旋流腔的内壁相连接，另一端垂直设置一溢流堰；

所述液封槽为上端具有开口的槽体，用于盛放液封液体，所述旋流腔的所述下端口设置在所述液封液体的液面以下；

所述旋流腔的侧壁还至少设置有一个气体入口，其中，至少一个所述气体入口设置在所述螺旋叶片的第一导程区内；

所述平旋腔为下底面封闭、上底面设置有出气口的腔体结构，所述旋流腔的所述上端面与所述平旋腔的下底面之间连接有升气管；

所述旋流腔上方还设置有一降液管，所述降液管贯穿所述平旋腔，并且，所述降液管的一端通过所述出气口向外延伸，所述降液管的另一端设置在所述旋流腔内、并且在所述承液槽的上方；

所述平旋腔上还包括至少一个水平于所述下底面的液体切向进料管，每个所述液体切向进料管的外管壁与所述平旋腔的内壁至少具有一个连接点。