真空除氧器、锅炉低位真空除氧器产品结构技术分析？

真空除氧器、锅炉低位真空除氧器产品结构技术分析？

真空除氧器、锅炉低位真空除氧器产品结构技术分析？除氧器能有效降低锅炉系统内的氧腐蚀,是保障大中型锅炉系统正常运行的必要设备,GB15762018《工业锅炉水质》也对锅炉水的溶解氧含量做出相应的规定,一般不大于0.1mg/l。因此除氧器的作用尤为重要。鉴于除氧器形式随着时代的发展和科技的进步，文章介绍了一种新型真空电化学除氧器独特的结构设计与工艺。
传统除氧器主流为有头热力除氧器、无头热力除氧器，热力除氧器需要消耗大量的蒸汽热源，既不经济，也受到蒸汽热源的波动影响，操作来说也不稳定。而真空电化学除氧器以其独特的除氧方式和结构特点，彻底规避了上述传统锅炉低位真空除氧器的不足之处，尤其可以巧妙地规避有头除氧器的容器大开孔、除氧头占地空间高的的尴尬处境。
在锅炉低位真空除氧器壳体内部集成真空、电化学和化学三种除氧方式于一体，有效提高除氧效率，具有除氧彻底的优点。文章将以处理量300t/h规格除氧器为例介绍其新型的独特结构。
1筒体结构设计
整体除氧设备采用全密闭结构，运行期间自始至终处于真空负压状态。给水先通过喷淋雾化装置，在真空负压作用下被除去70%的溶解氧。该设备的设计压力按0MPa（绝压），设计温度80℃,利用业的压力容器计算软件例如SW62011或PVElite进行壁厚计算。由于该设备的设计使用寿命较传统的热力除氧器更长，选用06Cr19Ni10不锈钢作容器材质，抗腐蚀性能更优异，但为了降低制造成本，可采用减小壁厚、进行“外压圆筒加强筋的设计”的方案（如图1），既降低了设备的重量，也减少了材料的浪费。
2内件电化学集成板的新结构设计
给水经真空除氧后，进入由铁板阳极和阴极极板总成组成的电解池除氧装置。在外接直流电源作用下，溶解氧在电解池中被消除。其原理如下
阳极Fe→Fe+2+2e阴极O2+4e+2H2O→4OH水中电化学产物为Fe+2+2OH→Fe(OH)2随后进行化学除氧给水经电化学除氧后，产生了活性强的除氧剂Fe(OH)2。Fe(OH)2以炉内除氧方式消耗水中残余溶解氧。化学反应方程式4Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3有试验论证在以下条件中阳极板有效面积总计为1.57m2，阴阳极板间距为20mm；极板间的通电源电压为5V直流，电流25A(±5A)；进水含氧量在1.683mg/L（常温水可在真空状态下获取该标定含氧量值）；水流量2t/h。可取得0.1mg/l以下的含氧率。
依据上述试验，将设备转化到工业应用当中，可将4mm厚的冷轧Q235铁板利用等离子切割的加工工艺进行定型、割孔等制作成正六边形结构作为阴、阳极。再采用40Cr棒料将极板串联定位、锁紧；中间利用尼龙等高硬度工程塑料将阴阳极板隔开、绝缘以及等间距定位，从而形成电极板总成模块（结构如图2）。由于电解的作用，阴极板需要定期更换，为此，还需要将总成模块下安装承重万向脚轮，实现方便移动装填到容器内的功能，互换性能得到较好的运用，降低了维保的操作难度。
此外，极板的外形尺寸尤其需要考究，若单张极板的面积过大，则会造成容器封头开孔过大，这势必会难以满足容器设计制造标准、并且致使制造成本增加等问题；若单张极板面积过小，由于极板内通孔占据极板面积，会造成极板面积利用率过低而导致用材浪费、极板总成占据容器内的空间比例太高的问题。鉴于人孔尺寸一般不超过DN600的情况下，将正六边形的极板的外接圆直径定为500mm，利用达索SolidWorks进行三维仿真，模拟与干涉检查，该尺寸的极板总成在进行装填的过程中恰好没有干涉。如此一来，则高效的利用了容器的内部空间，将锅炉低位真空除氧器的尺寸得到了很好的优化。
而在应力方面，以100张极板总成的结构为例，将极板总成对称分布的4根定位杆端头进行固定，该结构经过SolidWorks2018Simulation应力分析，在重力作用下，大应力处为85MPa（如图2所示）,低于材料的许用应力220Mpa，大应变为0.04mm，故满足材料使用需求。（此极板总成可满足50t/h处理量真空除氧器的脱氧工作。）3300t/h处理量除氧器系统总成的创新布局
将6组100块电极板总成串联、并联布局到罐体底部，使水的电化学反应过程时间大化，配套3.6平米的不锈钢过滤网可充分过滤絮凝铁化合物；以及DN600人孔大化电极板总成的接触面积，方便电极板总成进行维保拆卸。终经过三维绘图软件装配仿真，以筒径φ2420mm，直筒长度L=6000mm的卧式真空容器集成。如图1。此设备相对于占地更小的无头热力除氧器φ2624mm，L=8800mm的尺寸来讲，体积更为小巧，结构更为合理、新颖。操作更为便捷，除氧效果更为充分，完全能将除氧水含氧率降低到0.1mg/l以下，符合国家相关规定的锅炉给水的水质要求。
此种真空除氧器、锅炉低位真空除氧器设计新型,不需要被热源的稳定性所牵制，适用范围广泛，适用蒸汽和热水锅炉，投资比较省，使用期限较长，而且运行温度，负荷适应远远优于传统的热力除氧器性,设备体积相对较小，占地面积小，是理想的除氧设备。