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专利名称：超临界高压釜鼓泡除氧系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水化学控制系统，具体是超临界高压釜鼓泡除氧系统。
背景技术：
水中溶解氧的存在是锅炉和热网管道等设备发生氧腐蚀的主要原因，在腐蚀试验中，常常需要对试验用水进行除氧。目前国内还没有能够实现在高温高压条件下连续补水、 除氧和监测水质的设备，在腐蚀试验方面主要是采用热力排气除氧的方法，无法在试验运行时为高压釜换水和实时监测水质，影响了试验的质量控制。美国的cortest公司的动态高压釜，虽然能在试验运行时，用离子交换树脂净化水质，但不能除氧。在电站锅炉工业方面，目前主要的除氧方法有物理除氧、化学除氧、电化学除氧。 除氧器的报导较多，如公开号为CN2655043的中国专利“鼓泡除氧式热井装置”公开了一种汽轮机给水回热装置来解决电站抽汽供热汽轮机补水的除氧问题，该装置由热井外壳、挡板、鼓泡板、蒸汽室、旁腔室所组成，其特点是位于挡板的上部设有封汽淋水盘，鼓泡板上设有均布的腰形孔，但其除氧时需要加热且不能监控氧浓度，并且对气体排出流道的设计未做说明；公开号为CN1031128的中国专利“无蒸汽低位低温真空除氧系统装置”，由除氧器、 水喷射系统、泵入泵出系统、取样冷却系统、参数测试与电控调节系统等组成，采用锅炉自产热水和部分软化冷水混合等加热方式，使其达到在一定真空度下的沸腾温度，使溶解水中的氧和二氧化碳等气体逸出，制得合格的除氧水作为锅炉补给水，但其不能对氧含量进行控制，除氧时需要加热抽真空，并且不能实现与高温高压环境的连接。超临界水冷堆是第四代核能系统之一，热效率高、装置简化，运行在水的热力学临界点(374°C，22. IMPa)之上。超临界水冷堆的特性决定了无论采取何种设计方案，都必须开发出在高温高压的超临界水中具有优良服役性能的材料，都涉及到对材料在超临界条件下腐蚀性能的评价。以上装置均不能满足超临界腐蚀试验连续给水的要求，为满足超临界腐蚀试验连续给水要求，需研制相应的超临界腐蚀试验鼓泡除氧系统，为超临界腐蚀实验提供氧含量可控的实验用水，并实时监测实验用水的氧含量，从而实现不同氧含量下的超临界腐蚀试验，并提高腐蚀试验的质量水平。

发明内容
本发明的目的在于提供一种超临界高压釜鼓泡除氧系统，该系统可给超临界腐蚀实验装置提供氧含量可控的实验用水，并实时监测实验用水的氧含量，完成不同氧含量下的超临界腐蚀试验。本发明的技术方案如下
超临界高压釜鼓泡除氧系统，包括鼓泡除氧单元、测控单元和泵入泵出单元；在鼓泡除氧单元的除氧水箱中设有蜂窝孔板、液位指示计和浮球式液位传感器；在测控单元中设有循环泵和氧表，在水箱的底部由三通引出管道与循环泵相连，经氧表与水箱的顶部连接，形成循环回路；所述测控单元中设有集中在控制面板上通过屏蔽导线与氧表相连的氧表显示器、与浮球式液位传感器相连的水位显示器、与热电偶相连的温度显示器和与压力表相连的压力显示器；其特征在于在所述除氧系统的鼓泡除氧单元的气体排气流道上设置了排气止回阀，在水箱顶部设有蠕动泵，进气管道与蠕动泵相连；在所述的测控单元中设有由信号反馈控制器与电动进气控制阀和氧表连接形成的反馈回路；在测控单元的控制面板上还设有通过屏蔽导线与信号反馈控制器相连的信号反馈控制显示器、与气体流量计相连的气体流量显示器；气体流量计及电动控制阀开关通过屏蔽导线分别与气体流量计和电动进气控制阀连接；在所述的泵入泵出单元中设有与超临界高压釜和热交换器连接的单接口式再生热交换器。其附加特征在于
所述除氧系统测控单元控制面板上的各显示器均设有可与电脑连接的数据端口。本发明的效果在于由于气体流道出口设有止回阀，使析出气体有效排出，防止因浓度差造成的氧气回流；在测控单元中设有反馈控制回路，可调节控制试验用水的氧含量和连续监测试验用水的氧含量，提高了腐蚀试验的质量水平。本发明不需加热即可除氧，能耗低，除氧效率高，可有效去除实验用水中的氧，使氧含量降至2ppb以下。


图1是本发明的结构示意图。图2是本发明测控单元控制面板的结构示意图。图中1.氮气瓶；2.气体流量计；3.电动进气控制阀；4.水箱；5.蜂窝孔板；6.排气止回阀；7.背压阀；8.液位指示计；9.浮球式液位传感器；10.法兰封头；11.排水阀； 12.循环泵；13.氧表；14.信号反馈控制器；15.蠕动泵；16.高压泵；17.阻尼器；18.单接口式再生热交换器；19.超临界高压釜；20.热交换器；21.背压阀；22.热电偶；23.压力表；24.氧表显示器；25.信号反馈控制显示器；26.气体流量显示器；27.水位显示器； 28.温度显示器；29.压力显示器；30.总电源开关；31.循环泵开关；32.气体流量计及电动控制阀开关；33.高压泵开关；34.进气管道；35.排气流道；36.加料罐。
具体实施例方式如图1、图2所示，本发明由鼓泡除氧单元、测控单元和泵入泵出单元组成。鼓泡除氧单元由氮气瓶1、气体流量计2、电动进气控制阀3、水箱4、蜂窝孔板5、 排气止回阀6、背压阀7、液位指示计8、液位传感器9、法兰封头10、排水阀11、蠕动泵15、进气管道34、排气流道35和加料罐36组成。氮气瓶1的的瓶口通过减压阀与塑料管连接，经过水箱4旁边的气体流量计2和电动进气控制阀3连接到水箱4的底部，在水箱4的底部入口处设置了蜂窝孔板5，用以分散鼓泡气体，增大水与气体的接触面积，与水充分接触吸收其中的氧气，在水箱4顶部连接塑料管排气流道35，并与排气止回阀6和背压阀7串联， 防止因浓度差造成的氧气回流，达到除氧的目的；液位指示计8和浮球式液位传感器9设置在水箱4上，用以检测水箱4的水量，浮球式液位传感器9通过屏蔽导线与控制面板的水位显示器27连接，水箱4顶部的法兰封头10用于密封水箱，在水箱4的底部还设置了与排水阀11相连的排水管道，用于水箱4的排水和补水；在水箱4的顶部设有蠕动泵15，进气管道34与蠕动泵15相连，可将空气或加料罐36中的氧泵入水箱4中，起到补氧的作用。
测控单元由水箱4、循环泵12、氧表13、信号反馈控制器14、氧表显示器24、信号反馈控制显示器25、气体流量显示器26、水位显示器27、温度显示器28、压力显示器29、总电源开关30、循环泵开关31、气体流量计及电动控制阀开关32和高压泵开关33组成。在水箱4的底部由三通引出一塑料管道与循环泵12相连，经过氧表13与水箱4的顶部连接， 形成循环回路，在循环回路中氧表13可实时测量水中的氧含量，并将信号传给反馈控制器 14，控制电动进气控制阀3的开关。信号反馈控制器14通过屏蔽导线与电动进气控制阀3 和氧表13连接形成反馈回路；由氧表13、反馈控制器14和电动进气控制阀3组成的反馈控制回路通过屏蔽导线连接以传递信号；在测控单元中设有集中在控制面板上通过屏蔽导线与氧表13相连的氧表显示器24、与信号反馈控制器14相连的信号反馈控制显示器25、 与气体流量计2相连的气体流量显示器26、与浮球式液位传感器9相连的水位显示器27、 与热电偶22相连的温度显示器28和与压力表23相连的压力显示器29 ；气体流量计及电动控制阀开关32通过屏蔽导线分别与气体流量计2和电动进气控制阀3连接；各显示器均设有可与电脑连接的数据端口。泵入泵出单元由高压泵16、阻尼器17、单接口式再生热交换器18、高压釜19、热交换器20、背压阀21、热电偶22和压力表23组成。在循环回路中的循环泵12由三通引出管道与高压泵16连接，使除氧水由低压变为高压，在高压泵16出口处通过卡套式不锈钢接头与不锈钢管连接，在高压泵16出口附近连接阻尼器17使水流变得平稳，再连接单接口式再生热交换器18，然后通过InC0ne1625材料的球面密封接头与高压釜19连接，其釜盖上的热电偶22和压力表23可以测量高压釜19 的温度和压力，并通过屏蔽导线与控制面板的温度显示器28、压力显示器28连接；单接口式再生热交换器18与超临界高压釜19连接，并通过不锈钢管与热交换器20连接，再与背压阀21连接，背压阀21的出口由一塑料管与循环回路的三通相连接，使高温高压水变为低温低压水流回循环回路，实现高压釜试验用水的除氧及连续监测。下面结合附图和实施例，对本发明的工作原理阐述如下
在本实施例中，使用N2气作为除氧气体，超临界高压釜试验温度为650°C，试验压力为 25MPa ；试验用水为去离子水，初始氧含量为2000ppm。试验内容为将试验用水的氧含量分别控制在100ppb，50ppb和2ppb，并连续监测试验用水的氧含量。将水箱4装入三分之二的去离子水，打开控制面板的电源总开关30，再打开循环泵开关31，再打开高压泵开关33，通过背压阀21将超临界高压釜19的压力升到25MPa，这时超临界高压釜19的水与循环回路的水进行了交换，再打开气体流量计2及电动控制阀开关31，氮气开始鼓泡除氧，这时氧表显示器24显示氧含量为2000ppm，并逐渐下降，在设定信号反馈控制显示器25的目标值为lOOppb，经过一段时间氧含量降到IOOppb以下，信号反馈控制显示器25切断电动进气控制阀3，气体流量变为0，在经过一段时间，水的氧含量稳定在lOOppb，这时高压釜19升温到650°C开始腐蚀试验。采用上述同样的方法实现控制氧含量50ppb和2ppb的目标值。可在信号反馈控制器14中设定目标氧含量，并通过氧表13反馈的信号值控制电动进气阀3的开断，从而有效控制水中的氧含量。
权利要求
1.超临界高压釜鼓泡除氧系统，包括鼓泡除氧单元、测控单元和泵入泵出单元；在鼓泡除氧单元的水箱(4)中设有蜂窝孔板(5)、液位指示计(8)和浮球式液位传感器(9)；在测控单元中设有循环泵(12)和氧表(13)，在水箱(4)的底部由三通引出管道与循环泵(12) 相连，经氧表(13)与水箱(4)的顶部连接，形成循环回路；所述测控单元中设有集中在控制面板上通过屏蔽导线与氧表(13)相连的氧表显示器(24)、与浮球式液位传感器(9)相连的水位显示器(27)、与热电偶(22)相连的温度显示器(28)和与压力表(23)相连的压力显示器(29)；其特征在于在所述除氧系统的鼓泡除氧单元的排气流道(35)上设置了排气止回阀(6)，在水箱(4)顶部设有蠕动泵(15)，进气管道(34)与蠕动泵(15)相连；在所述的测控单元中设有由信号反馈控制器(14)与电动进气控制阀(3)和氧表(13)连接形成的反馈回路；在测控单元的控制面板上还设有通过屏蔽导线与信号反馈控制器(14)相连的信号反馈控制显示器(25)、与气体流量计(2)相连的气体流量显示器(26)；气体流量计及电动控制阀开关(32)通过屏蔽导线分别与气体流量计(2)和电动进气控制阀(3)连接；在所述的泵入泵出单元中设有与超临界高压釜(19)和热交换器(20)连接的单接口式再生热交换器 (18)。
2.按照权利要求1所述的超临界高压釜鼓泡除氧系统，其特征在于所述除氧系统测控单元控制面板上的各显示器均设有可与电脑连接的数据端口。
全文摘要
本发明涉及一种水化学控制系统，具体是超临界高压釜鼓泡除氧系统。该系统由鼓泡除氧单元、测控单元及泵入泵出单元组成。鼓泡除氧单元设有蜂窝孔板，使气体分散，增大水与气体的接触面积；在泵入泵出单元的气体流道出口设有止回阀，使析出气体能有效排出，防止因浓度差造成的氧气回流，从而可以有效去除实验用水中的氧，使氧含量降至2ppb以下。在气体排出流道设有止回阀和蠕动泵，可将空气及水溶液中的氧气泵入试验用水，从而有效调节含氧量。测控单元采用反馈控制，可有效控制与监测氧含量。本系统不需加热即可除氧，能耗低，除氧效率高。
文档编号G01N17/00GK102435546SQ20111026311
公开日2012年5月2日 申请日期2011年9月7日 优先权日2011年9月7日
发明者唐睿, 张乐福, 张亮, 熊茹, 陈勇 申请人:中国核动力研究设计院