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时间:2020-03-05
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1、液氯蒸发器系统及其设计熊水应 提要 阐述了液氯蒸发器设置的目的及依据,蒸发器的内部结构、功能和操作原理;介绍了蒸发器管道系统及电气、仪表控制系统的设计;并提出了设计中注意的问题和建议。 关键词 液氯 氯气 蒸发器 管道系统 设计DesignofLiquidChlorineEvaporatorSystemXiongShuiying Abstract:Thepurposeandreasontoadoptliquidchlorineevaporators(LCE)andtheirstructure
2、andfunctionaswellarediscussed.ThedesignofLCEsystem,especiallythepipelinesystem,theelectricalandinstrumentcontrolsystemareintroducedindetail,Somepointsforattentionandsuggestionarealsopresentedinthepaper.1 液氯蒸发器设置的目的及依据 氯主要以液态、气态两种状态存在,是液态还是气态由温度和压力两个参
3、数决定。在一定的饱和蒸气压下,氯的温度高于其汽化临界温度时,氯就呈气态。因此,供给热源可帮助液氯汽化。单凭从大气环境中吸收热量自然蒸发,将受到当地常年的气温条件的影响。据美国氯气协会规范:一只吨级氯瓶,4℃时,凭自然蒸发获得的供气量只有8kg/h~10kg/h,而不至于结霜。我国目前尚无一权威单位可提供氯瓶的有关可靠数据,参考美国、日本等国家的规范及多年的运行经验,我国的LP8001t氯瓶出气量约为7kg/h,由于有些地区水质较差,相应氯投加量较大,加之水厂规模大,因此大容量加氯场合是经常遇到的。
4、例如:上海地区,前加氯量有的达到8mg/L,后加氯量4mg/L。对于一个20万m3/d的水厂,经计算加氯量为100kg/h。倘若采用自然蒸发来满足100kg/h的需气量,每边必须挂上15只吨级氯瓶(按照美国规范也得需要10只瓶)。这样,不但要增加并联氯瓶的个数,扩大加氯间建筑面积,而且由于管道连接接头过多,增加了氯泄漏的机会。因此,对于这种大容量加氯的场合,必须考虑设置液氯蒸发器来解决对氯源的需求。 对于大容量加氯必须设置液氯蒸发器,目前还没有一个统一的界限。美国首都控制公司(简称首都公司)选择
5、标准大致以100kg/h的需气量为分界;德国等欧洲国家认为:当需气量大于40kg/h或从大容量储存系统中供应液氯时,一般采用液氯蒸发器;日本《水道设施设计指南》中指出:对液氯使用量在20kg/h以上的设施,原则上都要设置蒸发器。2 液氯蒸发器的内部结构及功能 液氯蒸发器各个生产厂家设计方法稍有不同,系统的配置或者某些部件结构上也有些差异,但基本原理一致,即蒸发器缸(蒸发室)从热媒中获取热量并有效地传送给液相氯,使之变成带有饱和热的气体。传热的媒质很多,主要是电加热水,如:美国Wallace&Ti
6、ernan(W&T)公司,Fischer&Porter(F&P)公司,首都公司等。就水作传热媒质而言,W&T公司50-200系列,采用外部加热器,用一水泵强制循环被加热水。F&P公司的71V1100B系列,首都公司的VAX4600系列,W&T公司德国分部E-2000系列均采用直接将电加热器浸入水箱中,利用对流的自然传热方式,简化了内部结构。也有采用电加热油的,如ALLDOS公司的RV171系列使用一种矿物油。 上述各种系列的蒸发器内部结构大致相似,都置于一柜体中,柜体材料与加氯机柜相同,有的是采
7、用高强度玻璃钢,有的是压制成型ABS及结构泡沫塑料。下面以W&T公司的50-200系列蒸发器为例,介绍一个蒸发器的内部结构及功能(见图1)。图1 50-200系列蒸发器 蒸发器柜内主要包括电加热器、蒸发室、热水箱、阴极保护装置、控制盘及各种自控仪表、热水循环泵等部分。(1)电加热器装在热水箱外部,用水泵强制循环热水,可防止蒸发室局部过热,更易保证水温均匀。(2)蒸发室是蒸发器的主要部件,浸泡在热水箱中。液氯进入蒸发室底部,经热传导,蒸发为过热的氯气,由蒸发室上部出气口送出。蒸发室内设有检测氯的温
8、度和压力的传感器。(3)热水箱是储存传热媒质的地方。里面还包括控制水位、水温状态的传感部件。(4)阴极保护装置是利用镁棒作牺牲阳极插入热水箱中,以适量的硫酸钠溶于水中,以保持恒定导电性,达到水箱壁和蒸发室壁防腐的目的。(5)控制盘设在蒸发器的上方。上面设有电源接线端子,容纳了所有控制功能及各种检测仪表。 71V1100B系列和VAX4600系列蒸发室内部还设有过热缓冲装置,使氯气离开蒸发器出口时过热,即在给定压力下超过沸点最少5.5℃,使其具有更多的热焓,减小其流出后重新液化的可
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