專(zhuān)利名稱(chēng)：一種球形大流量中壓凝結(jié)水精處理交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種球形大流量中壓凝結(jié)水精處理交換器，適用于核電廠常規(guī)島 凝結(jié)水精處理系統(tǒng)和火電廠凝結(jié)水精處理系統(tǒng)對(duì)大流量(單臺(tái)額定流量> 1000立方米/ 小時(shí))凝結(jié)水的精處理。
背景技術(shù)：
隨著核電技術(shù)的發(fā)展，單機(jī)具有更大發(fā)電容量，常規(guī)島對(duì)需要處理的凝結(jié)水流量 增大，而且對(duì)使用凝結(jié)水精處理裝置處理后的水質(zhì)要求更為嚴(yán)格。目前大容量核電的凝結(jié) 水精處理系統(tǒng)的基本模式是前置陽(yáng)離子交換器和混床交換器相串聯(lián)的運(yùn)行模式。當(dāng)今國(guó)內(nèi)已經(jīng)投入運(yùn)行的核電常規(guī)島的凝結(jié)水精處理裝置，凡是采用大直徑交換 器(指直徑在3.4米及以上)的設(shè)備均為柱型中壓設(shè)備，但遺憾的是設(shè)備在運(yùn)行中，出現(xiàn)的 問(wèn)題很多，可以說(shuō)沒(méi)有能成為核電領(lǐng)域中成功運(yùn)行的范例。對(duì)于核電或大容量火電機(jī)組的 凝結(jié)水精處理系統(tǒng)，選擇大直徑的大流量凝結(jié)水精處理設(shè)備是十分關(guān)鍵的，對(duì)于一臺(tái)凝結(jié) 水精處理設(shè)備來(lái)說(shuō)，要做到性能良好，在設(shè)計(jì)中就要考慮到，設(shè)備不但要具備有良好的水力 特性，而且要有與之相適應(yīng)的合理的工藝結(jié)構(gòu)，作為設(shè)備的三個(gè)要素，進(jìn)水配水裝置、床層、 集水裝置直接就關(guān)系到設(shè)備運(yùn)行的成敗。從對(duì)已經(jīng)運(yùn)行的核電柱形凝結(jié)水精處理設(shè)備來(lái)分析，其原因在于大直徑混床的設(shè) 計(jì)上存在很大的缺陷，主要表現(xiàn)在設(shè)備的配水裝置不合理，使具有較高動(dòng)能的水流通過(guò)配 水裝置，能量仍得不到合理的釋放，另一方面不均勻配水造成水流對(duì)樹(shù)脂床層的巨大沖擊， 造成樹(shù)脂層翻滾或樹(shù)脂被擊碎，所以引起了運(yùn)行周期偏短、交換器出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)、更出現(xiàn) 了當(dāng)精處理設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)反而出現(xiàn)精處理設(shè)備出水水質(zhì)變壞的反常現(xiàn)象，對(duì)核電的安 全、可靠、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行產(chǎn)生負(fù)面的影響。在本實(shí)用新型之前，對(duì)相同壓力等級(jí)和相同直徑的的柱形交換器，由于罐體的機(jī) 械強(qiáng)度的要求，必須采用更厚的容器壁厚和金屬熱處理的工藝要求。從制造上來(lái)說(shuō)增加了 制造成本，資源的浪費(fèi)。從熱處理工藝來(lái)說(shuō)，柱形交換器罐體整體的內(nèi)部組件由不同材質(zhì)所 組成，因而無(wú)法避免罐體整體熱處理時(shí)給內(nèi)部組件帶來(lái)變形的風(fēng)險(xiǎn)，柱形交換器的制造工 藝條件有所限止，但為了避免因整體熱處理時(shí)內(nèi)部組件的變形，制造廠家對(duì)柱形交換器的 熱處理采用一種變相的熱處理方式來(lái)應(yīng)付，這種變相熱處理是不可靠、不科學(xué)的，對(duì)設(shè)備來(lái) 說(shuō)存在著潛在的安全隱患。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述缺點(diǎn)，而提供一 種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、殼體為球形的球形大流量中壓凝結(jié)水精處理交換器。本實(shí)用新型解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種球形大流量中壓凝結(jié)水精處 理交換器，包括殼體，殼體的內(nèi)壁包圍成一個(gè)空腔，在空腔內(nèi)設(shè)置有進(jìn)水分配裝置、水墊層、 離子交換樹(shù)脂層和集水裝置；進(jìn)水分配裝置包括進(jìn)水管、球面擋水板、進(jìn)水多孔板和配水帽；集水裝置包括下部多孔板、集水帽和支承部分；在殼體底部設(shè)置有出水管；進(jìn)水管設(shè)置 在殼體頂部且與空腔相通，球面擋水板位于進(jìn)水管下方，水墊層位于進(jìn)水分配裝置下方，離 子交換樹(shù)脂層位于水墊層下方，集水裝置位于離子交換樹(shù)脂層下方且與出水管相通；所述 的進(jìn)水多孔板上開(kāi)有布水孔，布水孔上安裝有配水帽；所述的下部多孔板上也開(kāi)有布水孔， 布水孔上安裝有集水帽；其特征在于所述的殼體和位于其內(nèi)的空腔均為球形。本實(shí)用新型所述的集水裝置和殼體內(nèi)底面之間的空間形成有壓力平衡室。本實(shí)用新型設(shè)置有壓力平衡管，所述的壓力平衡管一端與水墊層接通，另一端與 壓力平衡室接通；所述的壓力平衡管固定在殼體內(nèi)部或者殼體外部。本實(shí)用新型所述的進(jìn)水多孔板由六塊折邊不銹鋼多孔板組成，多孔板之間用緊固 件連接。本實(shí)用新型所述的進(jìn)水分配裝置還包括環(huán)形擋水圈，所述的環(huán)形擋水圈位于進(jìn)水 多孔板上方。本實(shí)用新型所述的下部多孔板上的布水孔分布在以下部多孔板中心所在垂直線(xiàn) 為中軸線(xiàn)的同軸圓上，該同軸圓有7圈，布水孔的數(shù)量從外層向中心的數(shù)目分別為67、43、 36、29、22、15、8 個(gè)。本實(shí)用新型所述的進(jìn)水多孔板上的布水孔的孔徑為51mm，孔距為200mm。本實(shí)用新型所述殼體內(nèi)徑為DN3400 DN4600mm，殼體厚度28mm，適用壓力為
3.5MPa。本實(shí)用新型所述殼體內(nèi)徑在DN3400 DN4200mm，殼體厚度30mm，適用壓力為
4.OMPa。本實(shí)用新型所述殼體內(nèi)徑為3400mm，所述下部多孔板直徑為3220mm。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理；2、本實(shí)用 新型設(shè)置在大流量(單臺(tái)額定流量> 1000立方米/小時(shí))中壓凝結(jié)水精處理系統(tǒng)中，首創(chuàng) 采用了大直徑球形罐體的結(jié)構(gòu)，并應(yīng)用于核電領(lǐng)域，所用結(jié)構(gòu)確保設(shè)備安全、可靠、穩(wěn)定、經(jīng) 濟(jì)運(yùn)行、出水質(zhì)量?jī)?yōu)良；3、本實(shí)用新型的配水裝置采用三級(jí)配水的原理，進(jìn)水多孔板采用折 邊板，多塊拼接成整張組成，對(duì)設(shè)備的安裝與檢修拆卸十分方便靈活，尤其在設(shè)備運(yùn)行多年 后，配合機(jī)組大修時(shí)對(duì)凝結(jié)水精處理設(shè)備的大修與檢查時(shí)，或者在設(shè)備運(yùn)行中可能會(huì)出現(xiàn) 問(wèn)題需處理時(shí)，需要拆除進(jìn)水多孔板來(lái)進(jìn)行檢修空出一個(gè)寬大的空間進(jìn)行作業(yè)就顯得十分 必要；4、配水裝置實(shí)際上是一個(gè)相對(duì)密封的上水室，所以對(duì)折邊板的加工工藝要求是以密 封性能要求高為主要目的，采用在設(shè)計(jì)上和加工技術(shù)措施方面來(lái)確保其良好的密封性能； 進(jìn)水多孔板上的配水帽以規(guī)定的矩陣排列，確保了水流的穩(wěn)定性和布水的均勻性，有利于 設(shè)備運(yùn)行；5、大直徑的球形殼體樹(shù)脂裝載容量大，所以設(shè)備的運(yùn)行周期和周期的制水量都 大為提高；大直徑的球形罐體樹(shù)脂層的各截面的流速變化不大，在規(guī)定的要求流速范圍之 內(nèi)，對(duì)出水質(zhì)量無(wú)任何影響；6、集水裝置和壓力平衡室的設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)具有良好的剛性和壓 力承受能力，確保設(shè)備的可靠性；7、球形殼體采用薄殼結(jié)構(gòu)，力學(xué)結(jié)構(gòu)合理，金屬加工制造 可靠，設(shè)備不需整體正火，從而避免了厚壁殼體由于受內(nèi)件材質(zhì)溫度限止的局限，造成整個(gè) 設(shè)備的正火處理達(dá)不到要求不足之處，可以避免不安全的隱患的存在，特別對(duì)于核電領(lǐng)域 的設(shè)備十分重要。
圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1的俯視示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖并通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例參見(jiàn)圖1和圖2，本實(shí)用新型實(shí)施例包括殼體1、進(jìn)水管2、球面擋水板3、環(huán)形擋水 圈4、進(jìn)水多孔板5、配水帽6、樹(shù)脂輸入管7、水墊層8、離子交換樹(shù)脂層9、集水裝置10、出水 管11和出樹(shù)脂管19。殼體1為球形，即殼體1的內(nèi)壁A和外壁B均為球形，由兩個(gè)半球封 頭焊接而成；在殼體1內(nèi)形成有球形的空腔12，空腔12即為被殼體1內(nèi)壁A包圍而成的空 間。集水裝置10包括下部多孔板14和集水帽15。進(jìn)水管2、球面擋水板3、環(huán)形擋水圈4、進(jìn)水多孔板5、配水帽6組成了本實(shí)用新型 的具有三級(jí)配水功能的進(jìn)水分配裝置，在進(jìn)水分配過(guò)程中，殼體1內(nèi)壁A也起到了作用。球面擋水板3、環(huán)形擋水圈4、進(jìn)水多孔板5、配水帽6及水墊層8都位于空腔12的 上部，進(jìn)水管2固定在殼體1的頂部并與空腔12相通。球面擋水板3在進(jìn)水管2的下方， 環(huán)形擋水圈4位于進(jìn)水多孔板5與空腔12頂部之間，進(jìn)水多孔板5位于環(huán)形擋水圈4與水 墊層8之間，配水帽6與進(jìn)水多孔板5固定在一起，樹(shù)脂輸入管7 —端穿過(guò)殼體1的頂部， 而另一端穿過(guò)進(jìn)水多孔板5，且出口部位于水墊層8的上部。下部多孔板14位于離子交換 樹(shù)脂層9下方，集水水帽15安裝在下部多孔板14上。集水裝置10的支承部分由立式支承圈102和橢圓支承封頭101組成，采用焊接方 式組合而成，與下部多孔板14合成一體。支承部分材質(zhì)為不銹鋼，此結(jié)構(gòu)具有良好的剛性 與強(qiáng)度，能承受較大的使用壓力。壓力平衡室16在空腔12內(nèi)且位于集水裝置10下方和殼體1底部上方之間。壓 力平衡管17 —端和壓力平衡室16相通，另一端位于水墊層8上部且與水墊層8相通，這樣 使壓力平衡室16和水墊層8之間的壓力差自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整。壓力平衡管17的管數(shù)為一根或 者2根，其可以設(shè)置在殼體1的外面，也可以設(shè)置在殼體1的里面。橢圓支承封頭101外側(cè) 與下部殼體1內(nèi)側(cè)之間空間組成壓力平衡室16，其截面形狀成半月牙狀。進(jìn)水多孔板5和下部多孔板14均開(kāi)有布水孔，在進(jìn)水多孔板5的布水孔上安裝有 配水帽6，在下部多孔板14的布水孔上安裝有集水帽15。在進(jìn)水多孔板5上按規(guī)定的矩形 排列開(kāi)布水孔，孔徑為51mm，孔距為200mm。進(jìn)水多孔板5由六塊折邊不銹鋼多孔板組成， 多孔板之間用緊固件連接。配水帽6垂直安裝在進(jìn)水多孔板5的下面，并且配水帽6的開(kāi)縫方向?yàn)樗降模?使得水從配水帽6流出的方向是水平的，由此本實(shí)用新型進(jìn)水管2流入的具有較高動(dòng)能 的水通過(guò)配水帽6水平方向達(dá)到第三級(jí)配水，使得整個(gè)配水裝置的面積達(dá)球形中心截面的 80%，充分消除離子交換樹(shù)脂層9進(jìn)水的動(dòng)能，使進(jìn)入離子交換樹(shù)脂層9的水流平穩(wěn)，分配 均勻，減少了水流對(duì)離子交換樹(shù)脂層9的巨大沖擊，提高了本實(shí)用新型的出水品質(zhì)。殼體1的內(nèi)徑范圍位于DN3400 DN4600mm，殼體厚度28mm，適用壓力為3. 5MPa ； 也可以是球體內(nèi)徑在DN3400 DN4200，殼體厚度30mm，適用壓力為4. OMPa。DN代表直徑。[0030]樹(shù)脂輸入管7端部設(shè)有分配擋板20。樹(shù)脂輸入管7與進(jìn)水多孔板5之間采用抱箍 21和密封墊圈13進(jìn)行密封。進(jìn)水多孔板5由6塊折邊不銹鋼多孔板組成，孔板間用緊固件連接。進(jìn)水多孔板 5與殼體1的連接是通過(guò)預(yù)先焊接固定在殼體1的不銹鋼環(huán)形密封圈25、配以密封橡膠墊 用緊固件固定。下部多孔板14是一種球面孔板，其曲率半徑為2D或1. 5D，其材質(zhì)為不銹鋼。D指 殼體1的內(nèi)徑。下部多孔板14與殼體1采用焊接方式相接，下部多孔板14的布水孔方式 是以孔板中心向邊緣漸擴(kuò)的7圈同心園，按規(guī)定規(guī)律開(kāi)孔。本實(shí)施例采用最優(yōu)選的球形殼體1內(nèi)徑為3400mm時(shí)，下部多孔板14的優(yōu)選直徑 為3220mm及布水孔的分布方式為分布在以下部多孔板14中心所在垂直線(xiàn)為中軸線(xiàn)的同 軸圓上，該垂直線(xiàn)與下部多孔板14所在切平面垂直；同軸圓為7圈，布水孔優(yōu)選分布從外到 內(nèi)的個(gè)數(shù)為67、43、36、29、22、15、8個(gè)，孔徑優(yōu)選值為51mm。球面擋水板3為直徑460mm、中 心深度76mm的不銹鋼板，由四條拉筋與殼體1頂部相接。水墊層8的設(shè)計(jì)厚度至少為500mm，由于水流自上到下，隨著流徑的截面逐漸增 大，其流速隨之而得到進(jìn)一步降低。下部多孔板14以上至進(jìn)水管2的殼體1內(nèi)壁A采用兩層總厚度為4. 8厘米的橡 膠襯里18防腐。橡膠襯里18的可溶出硫磺必須少于20ppb。在殼體1的下方設(shè)置有4根柱形支座22。在殼體1上半球在進(jìn)水多孔板5以下的殼壁上設(shè)有人孔23，人孔直徑為500mm。在殼體1的上半球殼壁上設(shè)置窺視鏡24，其直徑為100mm，至少2只或根據(jù)要求。環(huán)形擋水圈4直徑1430mm，圈高76mm，直接與殼體1頂部相接。進(jìn)水管2、球面擋水板3、環(huán)形擋水圈4、進(jìn)水多孔板5、配水帽6組成了進(jìn)水分配裝 置。具體水流途徑是進(jìn)水從設(shè)置在殼體1頂部中心的進(jìn)水管2垂直向下，直接與設(shè)置在中 心的水平布置的球面擋水板3相碰撞，水流受阻轉(zhuǎn)向90度向四周散射。至殼體1球形內(nèi)壁 體和設(shè)在頂部的環(huán)形擋水圈4相碰，水流再一次受阻再次轉(zhuǎn)向90度，向下進(jìn)入進(jìn)水多孔板5 和配水帽6區(qū)域。配水帽6是垂直安裝在進(jìn)水多孔板5上，配水帽6上的縫隙方向是水平 向的，因此水流進(jìn)入每一個(gè)配水帽6后，出配水帽6再一次的轉(zhuǎn)向即水平方向平穩(wěn)進(jìn)入水墊 層8。集水裝置10和壓力平衡室16是本實(shí)用新型的重要組成。在運(yùn)行過(guò)程中加于在本 實(shí)用新型下部裝置的壓力差是在變化中的，隨設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，其壓力差主要 反映在本實(shí)用新型下部的集水裝置10上，集水裝置10除了完成集水和樹(shù)脂送出的功能外， 還必須起到支撐離子交換樹(shù)脂層9和承受整個(gè)離子交換樹(shù)脂層9在運(yùn)行中所形成的差壓。 如果集水裝置10所承受的單向壓力差過(guò)大時(shí)，會(huì)造成集水裝置10的損壞。因此，及時(shí)使集 水裝置10上、下之間的壓差保持在可控范圍內(nèi)，在本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)上也是十分重要的。處于集水裝置10支承橢圓封頭與殼體1下部本體的壓力平衡室16，是壓力平衡的 關(guān)鍵所在，腔室內(nèi)充滿(mǎn)氨性凝結(jié)水，它的功能是使整個(gè)集水裝置10所承受的壓差降低到最 小程度。連接殼體內(nèi)上部水墊層7與下部壓力平衡室16之間的兩根壓力平衡管9，是為壓 力平衡室16及時(shí)傳送壓力的通道，從而使上、下二者的壓力相等。因此集水裝置10在運(yùn)行
6中所承受的壓力，就是通過(guò)設(shè)備的水力阻。壓力平衡室16的另外一個(gè)重要作用是起到壓力的緩沖。某些誤操作所引起致命 的瞬間高壓力的沖擊，對(duì)設(shè)備內(nèi)部裝置造成災(zāi)難性的破壞。對(duì)集水裝置10的保護(hù)，壓力平 衡室16存在是至關(guān)重要。此外，需要說(shuō)明的是，本說(shuō)明書(shū)中所描述的具體實(shí)施例，其零、部件的形狀、所取名 稱(chēng)等可以不同。凡依本實(shí)用新型專(zhuān)利構(gòu)思所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效或簡(jiǎn)單變化， 均包括于本實(shí)用新型專(zhuān)利的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種球形大流量中壓凝結(jié)水精處理交換器，包括殼體，殼體的內(nèi)壁包圍成一個(gè)空腔，在空腔內(nèi)設(shè)置有進(jìn)水分配裝置、水墊層、離子交換樹(shù)脂層和集水裝置；進(jìn)水分配裝置包括進(jìn)水管、球面擋水板、進(jìn)水多孔板和配水帽；集水裝置包括下部多孔板、集水帽和支承部分；在殼體底部設(shè)置有出水管；進(jìn)水管設(shè)置在殼體頂部且與空腔相通，球面擋水板位于進(jìn)水管下方，水墊層位于進(jìn)水分配裝置下方，離子交換樹(shù)脂層位于水墊層下方，集水裝置位于離子交換樹(shù)脂層下方且與出水管相通；所述的進(jìn)水多孔板上開(kāi)有布水孔，布水孔上安裝有配水帽；所述的下部多孔板上也開(kāi)有布水孔，布水孔上安裝有集水帽；其特征在于所述的殼體和位于其內(nèi)的空腔均為球形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形大流量中壓凝結(jié)水精處理交換器，其特征在于所述的 集水裝置和殼體內(nèi)底面之間的空間形成有壓力平衡室。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的球形大流量中壓凝結(jié)水精處理交換器，其特征在于設(shè)置有 壓力平衡管，所述的壓力平衡管一端與水墊層接通，另一端與壓力平衡室接通；所述的壓力 平衡管固定在殼體內(nèi)部或者殼體外部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形大流量中壓凝結(jié)水精處理交換器，其特征在于所述的 進(jìn)水多孔板由六塊折邊不銹鋼多孔板組成，多孔板之間用緊固件連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形大流量中壓凝結(jié)水精處理交換器，其特征在于所述的 進(jìn)水分配裝置還包括環(huán)形擋水圈，所述的環(huán)形擋水圈位于進(jìn)水多孔板上方。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形大流量中壓凝結(jié)水精處理交換器，其特征在于所述的 下部多孔板上的布水孔分布在以下部多孔板中心所在垂直線(xiàn)為中軸線(xiàn)的同軸圓上，該同軸 圓有7圈，布水孔的數(shù)量從外層向中心的數(shù)目分別為67、43、36、29、22、15、8個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的球形大流量中壓凝結(jié)水精處理交換器，其特征在于所 述的進(jìn)水多孔板上的布水孔的孔徑為51mm，孔距為200mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的球形大流量中壓凝結(jié)水精處理交換器，其特征在于所述殼 體內(nèi)徑為DN3400 DN4600mm，殼體厚度28mm，適用壓力為3. 5MPa。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的球形大流量中壓凝結(jié)水精處理交換器，其特征在于所述殼 體內(nèi)徑在DN3400 DN4200mm，殼體厚度30mm，適用壓力為4. OMPa。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的球形大流量中壓凝結(jié)水精處理交換器，其特征在于所 述殼體內(nèi)徑為3400mm，所述下部多孔板直徑為3220mm。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種球形大流量中壓凝結(jié)水精處理交換器，適用于核電廠常規(guī)島凝結(jié)水精處理系統(tǒng)和火電廠凝結(jié)水精處理系統(tǒng)對(duì)大流量(單臺(tái)額定流量＞1000立方米/小時(shí))凝結(jié)水的精處理。本實(shí)用新型的殼體和位于其內(nèi)的空腔均為球形。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，運(yùn)行周期和周期的制水量都大為提高，球形殼體采用薄殼結(jié)構(gòu)，力學(xué)結(jié)構(gòu)合理，金屬加工制造可靠，設(shè)備不需整體正火，從而避免了厚壁殼體由于受內(nèi)件材質(zhì)溫度限止的局限，造成整個(gè)設(shè)備的正火處理達(dá)不到要求不足之處，可以避免不安全的隱患的存在，特別對(duì)于核電領(lǐng)域的設(shè)備十分重要。
文檔編號(hào)C02F1/42GK201581007SQ20092019835
公開(kāi)日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2009年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月15日
發(fā)明者王憶 申請(qǐng)人:海鹽力源電力設(shè)備有限公司