一种中压除氧器乏汽热能回收系统
技术领域
本发明属于除氧器热能回收技术领域，特别涉及一种中压除氧器乏汽热能回收系统。
背景技术
除氧器是电厂动力锅炉必不可少的运行设备之一，主要功能是对锅炉补给水进行除氧处理后形成锅炉给水。如果锅炉给水中含有氧气，将会使给水管道、锅炉设备及汽轮机通流部分遭受腐蚀，缩短设备寿命。
现有的中压除氧器的运行参数为2.0Barg～5.0Barg，运行期间，高温蒸汽直接排入大气,不仅造成大量的能量损失，而且排气过程中噪音大，影响环境。急需设计一种中压除氧器乏汽热能回收系统对该热量回收，从而达到节约能源的目的。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种中压除氧器乏汽热能回收系统，回收乏汽中的蒸汽热能，节能环保。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种中压除氧器乏汽热能回收系统，包括乏汽管、热交换装置以及低压除氧器，所述热交换装置上设有用于通入乏汽的进汽口、用于排放废气的排气口、用于通入冷却水的进水口、用于通出被乏汽加热以后的冷却水的出水口以及用于排出乏汽冷凝水的排水口，所述乏汽管一端连接中压除氧器的排气管，另一端与进汽口连接，所述热交换装置的出水口通过补充水管与低压除氧器的补水口连接，所述低压除氧器上连接有用于对低压除氧器中的水加热以进行除氧的加热蒸汽管。
通过采用上述技术方案，使用时，中压除氧器排出的气体通过乏汽管通入热交换装置进行换热，将热量传递给冷却水，使得冷却水温度上升，实现冷却水预热，预热后的冷却水通过补充水管作为补水加入低压除氧器中进行除氧，同时通过通入新的加热蒸汽进行加热出去水中的溶解氧，通过热交换装置回收中压除氧器排出的乏汽中的水蒸气的热量，从而对乏汽中的蒸汽热量进行回收，减少了热量的损耗。
进一步设置为：所述排水口通过疏水管与低氧除氧器的疏水进口连接，所述输水管为U形疏水管，U形疏水管包括两第二侧管以及连接两第二侧管底端的第二底管，两第二侧管分别与排水口、疏水进口连接，且与排水口连接的第二侧管的管口高度大于另一侧管与疏水进口的连接处的高度。
通过采用上述技术方案，乏汽中的蒸汽在预冷冷凝成冷凝水后，将冷凝水通过排水口输入U形疏水管中，利用U形疏水管中输入端的压力大于输出端的压力，使得冷凝水满溢以后从U形疏水管送入低压除氧器中，使得水得以回收利用，且回收时不需要泵机等提供动力。
进一步设置为：所述冷却水为汽轮机轴封冷却水，所述热交换装置的进水口与汽轮机轴封冷却水出口通过连接管连接。
通过采用上述技术方案，汽轮机轴封冷却水输入热交换装置进行加热，对汽轮机轴封冷却水进行回收利用，该冷却水在经过低压除氧器处理以后可再次进入锅炉进行加热并输入汽轮机中进行发电或带动其他负载，节约了水资源。
进一步设置为：所述连接管与补充水管之间连接有连通管，连通管上设置有连通阀，所述连接管与连通管连接处与热交换装置之间设置有进水阀以及进水温度计，所述补充水管与连通管连接处与出水口之间设置有出水阀以及出水温度计。
通过采用上述技术方案，在低压除氧器处理后的水的水温达到中压除氧器的使用要求，或者热交换装置不工作时，通过打开连通阀使一次除氧后的补水直接进入中压补水管进入中压除氧器中使用；出水温度计、进水温度计分别测量所在位置的温度，通过出水温度计的温度得出出水热交换装置的出水温度，通过进水温度计得出水进入热交换装置前的温度根据出水温度来改变连通阀、出水阀以及进水阀的开闭，选择将热交换装置中一次换热以后的水再次换热还是送向中压除氧器；通过排水阀的开闭进行放水和蓄水。
进一步设置为：所述热交换装置包括主体以及设置于主体内的螺旋换热管，所述进汽口设置于主体上，所述排水口设置于主体底部，所述螺旋换热管的两端分别与进水口和出水口连接。
通过采用上述技术方案，螺旋换热管在安装长度不变的情况下增加了实际的换热长度和面积，提升换热效果。
进一步设置为：所述热交换装置内设置有清理装置，所述清理装置包括外壁清理装置和内壁清理装置，所述外壁清理装置包括清理环、除垢刷毛以及驱动叶片，所述清理环套设于螺旋换热管外，所述除垢刷毛设置于清理环朝向螺旋换热管的内环壁上，所述驱动叶片设置于清理环上且沿清理环长度方向分布，所述驱动叶片形状为叶轮形且用于阻挡蒸汽气流并在蒸汽气流的反作用下带动清理环转动。
通过采用上述技术方案，利用外壁清理装置清理螺旋换热管外壁的污垢，利用内壁清理装置清理内壁的污垢，保证螺旋换热管的换热效率；使用时，在蒸汽气流作用下推动驱动叶片受力并使得清理环绕着螺旋换热管发生转动，转动时，除垢刷毛与螺旋换热管外壁发生相对移动从而进行刷洗，将污垢刷下，清理效果好且无需进行停机。
进一步设置为：所述螺旋换热管外壁上开设有沿螺旋换热管外壁长度方向延伸的第一滑槽，所述第一滑槽设置有多个沿第一滑槽长度方向间隔分布的限位块，所述清理环上套有滑块，所述滑块设置于两限位块之间的第一滑槽中。
通过采用上述技术方案，当开始通入蒸汽时，驱动叶片受到的力分解成使清理环转动的力以及使得滑块沿第一滑槽滑移的力，使得在主体内部具有蒸汽气流作用力的时候能够根据蒸汽流向使得清理环转动且沿第一滑槽滑移，沿第一滑槽滑移时沿螺旋换热管的长度方向刷洗，转动时沿螺旋换热管的周向刷洗。
进一步设置为：所述排水口处设置有过滤网，所述主体底部为倾斜底面，所述排水口位于倾斜底面高度较高的位置，所述倾斜底面远离排水口的位置开设有第一排屑口，所述第一排屑口处设有第一排屑阀。
通过采用上述技术方案，所述底面倾斜设置可以使得污垢落入底部后在重力作用下向较低处移动，过滤网用于阻挡污垢进入排水口，第一排屑阀打开时，通过第一排屑口对刷下的污垢以及断裂的刷毛等进行清理。
进一步设置为：所述主体外设置有U形排屑管，所述U形排屑管包括第一底管以及两分别一体设置于第一底管两端的第一侧管，其中一个第一侧管的管壁与排屑口连接，该第一侧管的管口连接有反冲水管，另一个第一侧管的管口高于主体中冷凝水水位，且设置有收集斗，收集斗上开设有漏水孔。
通过采用上述技术方案，使用时，第一排屑阀处于打开状态，污垢进入U形排屑管中的第一底管中，一个第一侧管的管口高于主体中冷凝水水位保证水不会从U形排屑管流出；需要清理时关闭第一排屑阀，向反冲水管中灌入反冲水，使得U形排屑管中的水以及污垢从另一第一侧管的管口排出，实现不停机对污垢进行清理排放。
进一步设置为：所述内壁清理装置包括环形刮刀，所述螺旋换热管中设置有沿螺旋换热管长度方向延伸的第二滑槽，所述环形刮刀穿设于螺旋换热管内且滑移设置于第二滑槽中，所述环形刮刀的外边沿与螺旋换热管的内壁相接处，所述出水口与出水阀之间设置有第二排屑口和第二排屑阀。
通过采用上述技术方案，环形刮刀沿第二滑槽滑移时能够是的刀与螺旋换热管内壁刮动，从而取出内壁上的污垢，环形刮刀的移动通过在螺旋换热管中正向通水和反向通水进行实现。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、通过热交换装置回收中压除氧器排出的乏汽中的水蒸气的热量，从而对乏汽中的蒸汽热量进行回收，减少了热量的损耗，加热后的冷却水通入低压除氧器使用，减少了低压除氧器对加热蒸汽的需求；
2、乏汽中的水蒸气冷凝后形成的冷凝水送入低压除氧器进行除氧利用，减少系统水的损耗；
3、利用外壁清理装置清理螺旋换热管外壁的污垢，利用内壁清理装置清理内壁的污垢，保证螺旋换热管的换热效率；使用时，在蒸汽气流作用下推动驱动叶片受力并使得清理环绕着螺旋换热管发生转动，转动时，除垢刷毛与螺旋换热管外壁发生相对移动从而进行刷洗，将污垢刷下，清理效果好且无需进行停机。
附图说明
图1为本实施例的一种中压除氧器乏汽热能回收系统的结构示意图；
图2为本实施例中螺旋换热管的结构示意图；
图3为图2中A-A剖视图的局部示意图；
图4为本实施例中螺旋换热管截面示意图；
图5为本实施例中外清理装置结构示意图。
附图标记：11、乏汽管；12、连接管；13、补充水管；2、热交换装置；21、进汽口；211、进汽阀；22、进水口；221、进水阀；222、进水温度计；23、出水口；231、出水阀；232、出水温度计；24、排水口；241、排水阀；25、主体；26、螺旋换热管；27、连通管；28、连通阀；29、排气口；3、中压除氧器；4、低压除氧器；41、加热蒸汽管；42、补水口；43、疏水进口；44、废气出口；45、蒸汽阀；46、废气阀；5、U形疏水管；51、第二侧管；52、第二底管；6、外壁清理装置；61、清理环；62、除垢刷毛；63、驱动叶片；64、第一滑槽；65、限位块；66、滑块；67、环形滑槽；68、卡接部；7、内壁清理装置；71、第二滑槽；72、第二排屑口；73、第二排屑阀；81、倾斜底面；82、过滤网；83、第一排屑口；84、第一排屑阀；9、U形排屑管；91、第一底管；92、第一侧管；93、反冲水管；94、冷凝水水位；95、收集斗；96、漏水孔。
具体实施方式
一种中压除氧器乏汽热能回收系统，如图1所示，包括乏汽管11、热交换装置2以及低压除氧器4。
如图1所示，热交换装置2上设置有进汽口21、排气口29、进水口22、出水口23以及排水口24，低压除氧器4上设有加热蒸汽管41、补水口42、疏水进口43以及废气出口44，加热蒸汽管41上安装有蒸汽阀45，废气出口44处安装有废气阀46。乏汽管11与进汽口21连接且进汽口21处设有进汽阀211，排水口24处设有排水阀241，排水口24通过U形疏水管5与疏水进口43连接。U形疏水管5包括两第二侧管51以及连接两第二侧管51底端的第二底管52，与排水口24连接的第二侧管51的顶部高于另一第二侧管51与疏水进口43的连接处。
如图1所示，汽轮机轴封冷却水通过连接管12与热交换装置2的进水口22连接，补水口42通过补充水管13与热交换装置2的出水口23连接，补充水管13靠近热交换装置2的一端设有出水阀231，连接管12靠近热交换装置2的一端设有进水阀221，连接管12与补充水管13之间连接有连通管27，连通管27上设有连通阀28。连接管12与连通管27连接处位于进水阀221背对进水口22的一侧，补充水管13与连通管27连接处位于出水阀231背对出水口23的一侧。连接管12与连通管27连接处与热交换装置2之间设置有进水阀221以及进水温度计222，补充水管13与连通管27连接处与出水口23之间设置有出水阀231以及出水温度计232。
如图1所示，热交换装置2包括主体25以及螺旋换热管26。
如图2和图5所示，螺旋换热管26上设有清理装置，清理装置包括外壁清理装置6和内壁清理装置7。
如图1所示，螺旋换热管26的一端与进水口22连接，另一端与出水口23连接。
如图1所示，主体25底部设为由一侧向另一侧高度逐渐降低的倾斜底面81，排水口24位于倾斜底面81的较高位置，倾斜底面81远离排水口24的底部侧壁开设有第一排屑口83，第一排屑口83处安装有第一排屑阀84且连接有U形排屑管9，U形排屑管9包括第一底管91以及两分别一体设置于第一底管91两端的第一侧管92。其中一个第一侧管92的侧壁与第一排屑口83连通，该第一侧管92顶部连接有反冲水管93。另一第一侧管92的管口高于主体25中冷凝水水位94，避免水从该第一侧管92流出，该第一侧管92的端部下方设有用于接收污垢、毛屑的收集斗95，收集斗95上开设有漏水孔96。
如图3和图4所示，内壁清理装置7包括环形刮刀，螺旋换热管26内壁上开设有沿螺旋换热管26长度方向延伸的第二滑槽71，环形刮刀穿设于螺旋换热管26内且滑移设置于第二滑槽71中，环形刮刀的外边沿与螺旋换热管26的内壁相接处，出水口23与出水阀231之间设置有第二排屑口72和第二排屑阀73。
如图2和图5所示，外壁清理装置6包括清理环61、除垢刷毛62以及驱动叶片63。
如图3和图5所示，清理环61套设于螺旋换热管26外，清理环61的内径大于螺旋换热管26的外径，除垢刷毛62固定于清理环61内环壁表面且沿清理环61内壁周向分布，螺旋换热管26外壁上开设有沿螺旋换热管26外壁长度方向延伸的第一滑槽64，第一滑槽64中设多个沿第一滑槽64长度方向间隔分布的限位块65，从而将第一滑槽64分隔成多段。每段被限位块65分隔开的第一滑槽64中滑移设置有滑块66，清理环61两端壁上开设有环形滑槽67，滑块66上设有两卡接部68，两卡接部68分别滑移设置于清理环61一个端壁上的环形滑槽67中，使得清理环61能够以螺旋换热管26轴心为转轴转动，转动时，环形滑槽67与卡接部68相对滑移。清理环61的表面具有柔性，如清理环61为耐高温高压的橡胶环，以使得清理环61在滑块66滑移时发生形变，从而不会与螺旋换热管26发生卡死。
驱动叶片63为叶轮型设计，且设置有多个，多个驱动叶片63固定于清理环61外环壁上且沿外环壁间隔设置。工作时，通过蒸汽输送的方向，蒸汽对驱动叶片63表面产生作用力，该作用力沿清理环61转动方向的分力使得清理环61以螺旋换热管26轴心为转动轴转动，并沿该作用力的另一分力方向沿第一滑槽64滑移至被限位块65抵紧处。
使用原理：
中压除氧器3中的排出气体先通过乏汽管11输入热交换装置2的主体25中，进入主体25内与螺旋换热管26之间的空腔，进入后乏汽中的蒸汽热量通过螺旋换热管26的外壁传递给螺旋换热管26中从进水口22处流入的汽轮机轴封冷却水，从而对该冷却水进行预热，预热后的冷却水在温度达到低压除氧器4补水的水温要求后，通过补充水管13输入低压除氧器4，作为低压除氧器4的补水。乏汽管11中的水蒸气换热后大部分发生冷凝，并滴落到主体25底部，并先流过第一排屑口83以后满溢U形排屑管9，然后U形排屑管9与主体25底部的水位一样时水位同时开始升高，当水位高于排水口24时，冷凝水从排水口24流出，进入U形疏水管5，由于与排水口24连接的第一侧管92较高，低压除尘器处于低水位，在重力的作用下，冷凝水漏过U形疏水管5并通过疏水进口43进入低压除尘器。
然后打开蒸汽阀45，通入加热蒸汽，从而对补水、疏水等进行加热以析出水中的溶解氧，从而进行除氧和加热工作。析出的氧气通过低氧除氧器的排气阀排出。
补水经过乏汽管11加热，回收了中压除氧器3乏汽的预热，回收了热能，加热后的补水流入低压除氧器4，减少了低压除氧器4对加热蒸汽的需求。
当冷却水经过螺旋换热管26以后的温度在出水温度计232处显示不达标时，打开连通阀28，关闭出水阀231，使得冷却水在螺旋换热管26中进行多次加热，从而使得温度达标。
也可以将进水阀221、出水阀231关闭，使得冷却水停留于螺旋换热管26内，进行更长时间的热交换从而使得冷却水温度达到低压除氧器4的补水要求。
当中压除氧器3停止运行或者乏汽管11排出的水蒸气较少时，可以打开连通阀28，使得冷却水不进入热交换装置2，直接进入补充水管13，然后输送向低压除氧器4。
清理时，由于蒸汽的通入，蒸汽气流对驱动叶片63产生作用力，该作用力沿驱动叶片63转动方向的分力带动清理环61转动，转动时，除垢刷毛62周向刷洗螺旋换热管26外壁；该作用力沿第一滑槽64方向的作用力带动滑块66沿第一滑槽64沿蒸汽输送方向滑移，从而使得除垢刷毛62沿第一滑槽64移动进行刷洗。
刷洗时掉落的毛屑与污垢掉落到主体25底部，并沿倾斜底面81通过第一排屑口83进入U形排屑管9中，在U形排屑管9的侧管与底管中储存，当需要对U形排屑管9中的毛屑污垢进行清理时，关闭第一排屑阀84，然后通过反冲水管93向预第一排屑口83连接的第一侧管92通入清洗用的反冲水，利用水压将毛屑和污垢从另一第一侧管92排出并进入收集斗95中，收集斗95收集毛屑与污垢，通过漏水孔96漏出水，实现毛屑、污垢与水的分离。完成以后继续打开第一排屑阀84，如此循环。
通过改变蒸汽的输送方向能够改变清理环61沿第一滑槽64的移动方向。
螺旋换热管26内壁的清理通过环形刮刀进行，环形刮刀在水流推动下向螺旋换热管26的另一端移动，移动时环形刮刀的刀刃对螺旋换热管26内壁进行刮动，将内壁上的水垢刮下。使用时，通过使水流反向流动来使得环形刮刀沿第二滑槽71向反方向移动。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
