一种除氧器用多级换热结构的制作方法

本实用新型涉及到火力发电领域除氧水的生产，具体的说是一种除氧器用多级换热结构。

背景技术：

除氧器是锅炉及供热系统关键设备之一，如除氧器除氧能力差，将对锅炉给水管道、省煤器和其它附属设备的腐蚀造成的严重损失，引起的经济损失将是除氧器造价的几十或几百倍。除氧器的主要作用：一是利用热力学原理使给水加热到饱和温度，除去给水中溶解气体，二是提高给水温度使机组热循环效率提高。

目前大型机组配备的除氧器有喷雾淋盘式除氧器、旋膜式除氧器和无头除氧器等。不管哪种除氧器，其基本都是利用蒸汽进行加热除氧的，即使用蒸汽与除盐水通过不同方式接触加热，去除除盐水中的溶解氧，因此，蒸汽与除盐水的接触面和接触方式会直接影响除氧效率。

除氧器的设计性能是在理想工况条件下获得的指标数据，但是在实际生产中，考虑到成本、时间、环境温度、配套的压力设备以及水质等因素的影响，很难达到设计的指标，比如，我公司的除氧器，在实际生产中，经过除氧器除氧后的溶解氧含量一般为40-60微克每升，远高于标准值7微克每升。

技术实现要素：

为了解决现有除氧器在实际生产中因为各种因素影响导致其除氧效果远低于标准的问题，本实用新型提供了一种除氧器用多级换热结构，该多级换热结构的核心在于使除氧水通过时，先经过了蒸汽的一次直接加热，之后再经过了三次的间接换热，从而大大提高了除氧水的除氧效果，经试验检验，与现有的除氧器相比，能够将除氧水中的溶解氧含量降低至30微克每升左右。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种除氧器用多级换热结构，包括分水器，该分水器包括水平设置的分水板，在该分水板上分布有若干贯穿其厚度方向用于导水的布水孔，每个布水孔的断面均为双曲线形状，在每个布水孔的底部设置有环绕布水孔的倒圆台状的集气罩，且集气罩与布水孔的下部配合形成聚气腔，在聚气腔内设置有喷气组件，所述喷气组件包括第一喷气盘和通过连接杆设置在第一喷气盘上的第二喷气盘，其中，第一喷气盘将聚气腔底部的开口遮挡，并在两者间留有缝隙，环绕第一喷气盘的表面设置有若干向上倾斜的第一喷气孔，以使第一喷气孔喷出的蒸汽倾斜向上喷射到集气罩表面，并依次经集气罩表面和布水孔底部内壁反弹后在聚气腔的顶部中心碰撞汇聚，形成沿布水孔向上的半环形蒸汽流，从而对进入布水孔内的除氧水进行一次加热；

所述第一喷气盘上的第一喷气孔均由第一蒸汽进管供给水蒸气，第一蒸汽进管与锥形换热管的蒸汽出口连通，所述锥形换热管为一根空心铜管呈螺旋排布形成的底部直径大于顶部直径的锥形盘管，且锥形盘管的表面上空心铜管之间形成螺旋的旋线，所述的锥形换热管的顶部处于聚气腔底部的开口内，以使进入布水孔的除氧水通过开口落到锥形换热管的表面，并在沿锥形换热管外壁向下流动过程中与锥形换热管内的蒸汽进行二次换热；所述锥形换热管的底部设置有向其内送入蒸汽的第一蒸汽注入管；

所述第二喷气盘为伸入到布水孔中部狭窄处的圆锥件，环绕第二喷气盘分布有倾斜向上的第二喷气孔，以使第二喷气孔喷出的蒸汽倾斜吹到布水孔的中部内壁上，形成对聚气腔的“气封”的同时，在布水孔中部狭窄处形成低压区，以促使聚气腔内的蒸汽沿布水孔向上喷射，进而与布水孔的除氧水接触加热；所述第二喷气孔由第二蒸汽注入管向其注入蒸汽。

本实用新型的一种优选实施方案为，所述分水器的下方设置有第四换热区，该第四换热区包括一层平行于分水板设置的若干根第一蒸汽支管和一层平行于分水板设置的若干根第二蒸汽支管，且每一根第一蒸汽支管均对应设置在两根第二蒸汽支管中间位置的下方，且第一蒸汽支管的直径要大于两根第二蒸汽支管之间的间隙，从而形成供水流通过的“人”字形通道；

所述分水板上的布水孔呈排状均匀分布，且每一排布水孔对应一条第二蒸汽支管和第一蒸汽支管，以使该排任意一个布水孔下方的第一蒸汽注入管与第一蒸汽支管连通，第二蒸汽注入管与第二蒸汽支管连通，且所有的第一蒸汽注入管和第二蒸汽注入管形成第三换热区。

本实用新型的另一种优选实施方案为，所述布水孔包括上部的外扩迎水区、中部的狭窄区和底部的外扩散水区，从而使除氧水在经过狭窄区时被蒸汽由下自上吹扫，并贴着外扩散水区的侧壁分散向下，提高了加热效率。

本实用新型的另一种优选实施方案为，所述狭窄区的最窄处直径为0.5-1.5cm，外扩迎水区顶部最大直径处大于外扩散水区底部的最大直径处，且外扩迎水区顶部最大直径为布水孔深度的0.8-1.2倍，外扩散水区底部最大直径为布水孔深度的0.4-0.6倍。

本实用新型的另一种优选实施方案为，所述连接杆上固定有第三喷气盘，环绕第三喷气盘的侧面倾斜设置有第三喷气孔，以使第三喷气孔喷出的蒸汽倾斜撞击到布水孔下部的内壁上后反弹向上；所述第三喷气孔也由第二蒸汽注入管向其注入蒸汽；

所述第二喷气盘的锥底中心处具有圆锥状凹坑，以在第二喷气盘的底部形成环形的翼片；将第三喷气盘上的第三喷气孔喷出的蒸汽与布水孔下部侧壁的接触点定义为蒸汽拐点，将蒸汽拐点处的切线方向定义为基准线，将第三喷气孔与蒸汽拐点的连线定义为射线a，将圆锥状凹坑顶点与蒸汽拐点的连线定义为射线b，所述射线a与基准线的夹角为锐角，且大于射线b与基准线的夹角，同时，射线b与垂直方向的夹角小于圆锥状凹坑侧壁与垂直方向的夹角，从而使第三喷气孔喷出的蒸汽流在遇到布水孔下部内壁反弹后，一部分蒸汽流能够借助该圆锥状凹坑形成在聚气腔内的环流。

本实用新型的另一种优选实施方案为，所述第二蒸汽注入管内的蒸汽压力大于第一蒸汽注入管内的蒸汽压力。

本实用新型的另一种优选实施方案为，所述锥形换热管设置在金属网板上，该金属网板为其上密布有贯穿其厚度方向的透水孔形成的网状金属板结构。

本实用新型的另一种优选实施方案为，所述第二喷气盘的锥顶上连接有1-4条拨杆，所述的拨杆的底部铰接在第二喷气盘顶部，顶端延伸至布水孔的上部，并斜靠在布水孔的中部，以使在水蒸气的吹动下产生拨动，防止除氧水在布水孔中部产生阻挡除氧水下流的水膜。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1）本实用新型的核心在于布水箱内分水板上的布水孔及每个布水孔内设置的喷气组件，喷气组件的特殊结构与布水孔的形状和结构相配合，从而在布水箱内形成对除氧水的多次加热除氧，从而提高了除氧效率和除氧效果；

2）本实用新型将布水孔设计成双曲线形状，从而使自上而下的除氧水能够在中部狭窄区在下部蒸汽吹动下均匀沿布水孔的内壁实现分散，增大了与蒸汽的接触面积，提高了加热效果；而布水孔下部具有的集气罩则形成将喷气组件容纳在其中的聚气腔，从而能够提高聚气腔内的温度，在除氧水经过聚气腔时提高了加热效果；

3）本实用新型的喷气组件中，第一喷气盘上的第一喷气孔喷出的蒸汽，能够在聚气腔内形成半环形蒸汽流，从而与沿聚气腔内壁流动的除氧水充分接触加热，而第二喷气盘延伸到布水孔中部狭窄处，其上的第二喷气孔内喷出的蒸汽，一部分形成对下部聚气腔的气封，另一部分则向上喷射，起到引导聚气腔内蒸汽向上运动的引流作用，不仅起到进一步加热作用，并且在上升过程中，与除氧水充分接触加热；

4）本实用新型的喷气组件中还设置辅助作用的第三喷气盘，其上的第三喷气孔喷出的蒸汽，能够与第二喷气盘底部的圆锥状凹坑配合，形成聚气腔内的环流，提高了加热效果；

5）本实用新型通过布水孔和聚气腔后下流的除氧水，是沿锥形换热管的表面向下流动的，在此过程中，与锥形换热管内的蒸汽进行热交换，从而又进行了一次加热除氧，提高了除氧效果；

6）本实用新型中，向第一喷气孔内供给蒸汽的第一蒸汽注入管和向第二喷气孔内供给蒸汽的第二蒸汽注入管分别形成处于锥形换热管下方的除氧水第三换热区，而在其下方具有向这些第一蒸汽注入管和第二蒸汽注入管内供给蒸汽的第一蒸汽支管和第二蒸汽支管，这些第一蒸汽支管和第二蒸汽支管在除氧水第三换热区下方形成第四换热区，从而使除氧水在自上而下的过程中，经过至少四次的加热或换热过程，大大提高了除氧效果，经实验证明，能够将除氧水中的溶解氧含量降低到30微克每升以下的标准，与现有的指标相比，有了大幅度的提升。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为图1的局部结构示意图；

图3为锥形换热管、喷气组件与布水孔的配合示意图；

图4为喷气组件与布水孔的配合示意图；

图5为喷气组件的结构示意图；

图6为布水孔的断面结构示意图；

附图标记：1、分水器，101、分水板，102、布水孔，1021、外扩迎水区，1022、狭窄区，1023、外扩散水区，103、集气罩，104、聚气腔，105、开口，2、喷气组件，201、第一喷气盘，202、第一喷气孔，203、第一蒸汽进管，204、第三喷气盘，205、第三喷气孔，206、连接杆，207、第二喷气盘，208、第二蒸汽注入管，209、圆锥状凹坑，2010、第二喷气孔，2011、拨杆，3、锥形换热管，301、旋线，302、第一蒸汽注入管,303、金属网板，4、第三换热区，5、第四换热区，501、第二蒸汽支管，502、第一蒸汽支管。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型的技术方案做进一步的详细阐述。

实施例1

如图1-5所示，一种除氧器用多级换热结构，包括分水器1，该分水器1包括水平设置的分水板101，在该分水板101上分布有若干贯穿其厚度方向用于导水的布水孔102，每个布水孔102的断面均为双曲线形状，在每个布水孔102的底部设置有环绕布水孔102的倒圆台状的集气罩103，且集气罩103与布水孔102的下部配合形成聚气腔104，在聚气腔104内设置有喷气组件2，所述喷气组件2包括第一喷气盘201和通过连接杆206设置在第一喷气盘201上的第二喷气盘207，其中，第一喷气盘201将聚气腔104底部的开口105遮挡，并在两者间留有缝隙，环绕第一喷气盘201的表面设置有若干向上倾斜的第一喷气孔202，以使第一喷气孔202喷出的蒸汽倾斜向上喷射到集气罩103表面，并依次经集气罩103表面和布水孔102底部内壁反弹后在聚气腔104的顶部中心碰撞汇聚，形成沿布水孔102向上的半环形蒸汽流，从而对进入布水孔102内的除氧水进行一次加热；

所述第一喷气盘201上的第一喷气孔202均由第一蒸汽进管203供给水蒸气，第一蒸汽进管203与锥形换热管3的蒸汽出口连通，所述锥形换热管3为一根空心铜管呈螺旋排布形成的底部直径大于顶部直径的锥形盘管，且锥形盘管的表面上空心铜管之间形成螺旋的旋线301，所述的锥形换热管3的顶部处于聚气腔104底部的开口105内，以使进入布水孔102的除氧水通过开口105落到锥形换热管3的表面，并在沿锥形换热管3外壁向下流动过程中与锥形换热管3内的蒸汽进行二次换热；所述锥形换热管3的底部设置有向其内送入蒸汽的第一蒸汽注入管302；

所述第二喷气盘207为伸入到布水孔102中部狭窄处的圆锥件，环绕第二喷气盘207分布有倾斜向上的第二喷气孔2010，以使第二喷气孔2010喷出的蒸汽倾斜吹到布水孔102的中部内壁上，形成对聚气腔104的“气封”的同时，在布水孔102中部狭窄处形成低压区，以促使聚气腔104内的蒸汽沿布水孔102向上喷射，进而与布水孔102的除氧水接触加热；所述第二喷气孔2010由第二蒸汽注入管208向其注入蒸汽。

在本实施例中，所述第一喷气盘201上的第一喷气孔202为处于不同高度的两层环形喷气孔，当然也可以是3层甚至更多；第二喷气盘207上的第二喷气孔2010也是处于不同高度的两层环形喷气孔，当然也可以是3层甚至更多。

在本实施例中，所谓布水孔102的深度，实际上是分水板101的厚度。

以上为本实用新型的基本实施例，可在以上基础上做进一步的改进、优化和限定，从而得到以下各优选实施例：

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上所做的一种改进方案，其基本结构与实施例1相同，区别在于：如图1和2所示，所述分水器1的下方设置有第四换热区5，该第四换热区5包括一层平行于分水板101设置的若干根第一蒸汽支管502和一层平行于分水板101设置的若干根第二蒸汽支管501，且每一根第一蒸汽支管502均对应设置在两根第二蒸汽支管501中间位置的下方，且第一蒸汽支管502的直径要大于两根第二蒸汽支管501之间的间隙，从而形成供水流通过的“人”字形通道；

所述分水板101上的布水孔102呈排状均匀分布，且每一排布水孔102对应一条第二蒸汽支管501和第一蒸汽支管502，以使该排任意一个布水孔102下方的第一蒸汽注入管302与第一蒸汽支管502连通，第二蒸汽注入管208与第二蒸汽支管501连通，且所有的第一蒸汽注入管302和第二蒸汽注入管208形成第三换热区4。所有的第一蒸汽注入管302和第二蒸汽注入管208均垂直于分水板101。

在本实施例中，所述第一蒸汽支管502的直径不小于两根第二蒸汽支管501的间隙，从而使除氧水在下落过程中必然会落到第一蒸汽支管502或第二蒸汽支管501的表面，进而发生热交换；每一根第一蒸汽支管502和其相邻的第二蒸汽支管501的中间位置对应一排布水孔102的中心，这样能够使这一排布水孔102下方的第一蒸汽注入管302和第二蒸汽注入管208竖直向下分别与第一蒸汽支管502或第二蒸汽支管501连通，从而在竖直平面内形成一排排交错的第一蒸汽注入管302和第二蒸汽注入管208，而且一根第一蒸汽支管502上连接有相邻两排布水孔102下方的第一蒸汽注入管302，一根第二蒸汽支管501上连接有相邻两排布水孔102下方的第二蒸汽注入管208。所述第二蒸汽注入管208上部分设置在连接杆206内，并与第二喷气孔2010连通，其余部分穿过锥形换热管3的内部空腔向下延伸。

实施例3

本实施例是在实施例1的基础上所做的又一种改进方案，其基本结构与实施例1相同，区别在于：如图6所示，所述布水孔102包括上部的外扩迎水区1021、中部的狭窄区1022和底部的外扩散水区1023，从而使除氧水在经过狭窄区1022时被蒸汽由下自上吹扫，并贴着外扩散水区1023的侧壁分散向下，提高了加热效率。

实施例4

本实施例是在实施例3的基础上所做的又一种改进方案，其基本结构与实施例3相同，区别在于：如图6所示，所述狭窄区1022的最窄处直径为0.5-1.5cm，外扩迎水区1021顶部最大直径处大于外扩散水区1023底部的最大直径处，且外扩迎水区1021顶部最大直径为布水孔102深度的0.8-1.2倍，外扩散水区1023底部最大直径为布水孔102深度的0.4-0.6倍。

实施例5

本实施例是在实施例1的基础上所做的又一种改进方案，其基本结构与实施例1相同，区别在于：如图4和5所示，所述连接杆206上固定有第三喷气盘204，环绕第三喷气盘204的侧面倾斜设置有第三喷气孔205，以使第三喷气孔205喷出的蒸汽倾斜撞击到布水孔102下部的内壁上后反弹向上；所述第三喷气孔205也由第二蒸汽注入管208向其注入蒸汽；

所述第二喷气盘207的锥底中心处具有圆锥状凹坑209，以在第二喷气盘207的底部形成环形的翼片；将第三喷气盘204上的第三喷气孔205喷出的蒸汽与布水孔102下部侧壁的接触点定义为蒸汽拐点，将蒸汽拐点处的切线方向定义为基准线，将第三喷气孔205与蒸汽拐点的连线定义为射线a，将圆锥状凹坑209顶点与蒸汽拐点的连线定义为射线b，所述射线a与基准线的夹角为锐角，且大于射线b与基准线的夹角，同时，射线b与垂直方向的夹角小于圆锥状凹坑209侧壁与垂直方向的夹角，从而使第三喷气孔205喷出的蒸汽流在遇到布水孔102下部内壁反弹后，一部分蒸汽流能够借助该圆锥状凹坑209形成在聚气腔104内的环流。

本实施例中，射线a与基准线的夹角一般为50-70°，射线b与基准线的夹角一般为35-45°，射线b与垂直方向夹角一般为30-50°，圆锥状凹坑209侧壁与垂直方向的夹角一般为48-70°。

实施例6

本实施例是在实施例1的基础上所做的又一种改进方案，其基本结构与实施例1相同，区别在于：如图3所示，所述第二蒸汽注入管208内的蒸汽压力大于第一蒸汽注入管302内的蒸汽压力，一般是第一蒸汽注入管302内蒸汽压力的1.1-1.4倍。

在本实施例中，所述第二蒸汽注入管208内的蒸汽优选为间歇式供应，即每供应1-2s蒸汽，则停止1s。

当然，本实施例也可以在实施例5的基础上进行改进。

实施例7

本实施例是在实施例1的基础上所做的又一种改进方案，其基本结构与实施例1相同，区别在于：如图2和3所示，所述锥形换热管3设置在金属网板303上，该金属网板303为其上密布有贯穿其厚度方向的透水孔形成的网状金属板结构。该金属网板303的作用是为了辅助锥形换热管3的固定，即锥形换热管3是坐落在该金属网板303上的，再将本实用新型装到除氧器内时，金属网板303和分水板101均与除氧器的壳体连接，从而共同起到固定作用，而且由于金属网板303上面密布有透水孔，也不会影响除氧水和水蒸气的通过。

实施例8

本实施例是在实施例1的基础上所做的又一种改进方案，其基本结构与实施例1相同，区别在于：如图3-5所示，所述第二喷气盘207的锥顶上连接有1-4条拨杆2011，所述的拨杆2011的底部铰接在第二喷气盘207顶部，顶端延伸至布水孔102的上部，并斜靠在布水孔102的中部，以使在水蒸气的吹动下产生拨动，防止除氧水在布水孔102中部产生阻挡除氧水下流的水膜。

在本实用新型的以上各实施例中，所述布水孔402的加工采用双向扩孔加工法，即在分水板401上钻孔，之后在所钻孔的两端分别进行扩孔操作，扩孔的标准是按照布水孔402的直径和深度参数指标，孔的某一深度对应一个直径参数，依据该参数进行扩孔操作。

为了验证本实用新型的除氧效果，特作出如下除氧实验：

对比例：使用义煤集团热电公司现有的旋膜除氧器进行除氧，检测除氧后的水中溶解氧含量；

实验例：将义煤集团热电公司中旋膜除氧器内的蓄热填料层拆除后，换上本实用新型的实施例2用来替代蓄热填料层；

检验溶解氧含量时，采用分时段多次测量取平均值的方案，即：在正常运行过程中，每隔30min取一次除氧水作为样品，检测样品中的溶解氧含量，总共取10次，取平均值作为溶解氧含量，经检测：

对比例的溶解氧含量为57.6微克每升，而实验例的溶解氧含量为28.3微克每升；

由上述实验可知，本实用新型的多级换热机构与现有除氧器内的蓄热填料层相比，能够显著的提高除氧效果。