发布时间:2024-10-16 23:55:26浏览数:
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。
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