ТЕРМИЧЕСКИЙ ДЕАЭРАТОР Российский патент 1994 года по МПК F22D1/50 C02F1/20 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для деаэрации подпиточной воды тепловых сетей и конденсата бойлеров теплофикационных установок ТЭС.

Известен термический деаэратор, содержащий корпус, струйные и барботажную тарелки, патрубки подвода недеаэрированной неперегретой воды и деаэрированной перегретой воды, патрубки отвода деаэрированной воды и выпара [1] .

В известном деаэраторе отсутствует распределительный коллектор с расширяющимися соплами. В таком деаэраторе перегретая вода не может быть распылена на мелкие капли. В результате при использовании в деаэраторе в качестве греющей среды перегретой недеаэрированной воды не может быть обеспечено высокое качество деаэрации воды.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является термический деаэратор, содержащий корпус, струйные и барботажную тарелки, распределительный коллектор, расширяющиеся сопла, патрубок подвода недеаэрированной неперегретой воды, патрубки отвода деаэрированной воды и выпара, трубопровод (патрубок) подвода перегретой недеаэрированной воды, выполненный с вертикальным участком, верхняя часть которого заведена в распределительный коллектор [2] .

Однако в таком деаэраторе при малых расходах перегретой недеаэрированной воды перегретая вода вскипает в подводящем трубопроводе, а затем при движении пароводяного потока в горизонтальных участках и гибах трубопровода пар отделяется от воды. В результате, уменьшается поверхность взаимодействия воды с паром и ухудшается качество деаэрации перегретой воды.

При больших расходах перегретой воды в распределительном коллекторе происходит "запирание" потока, т. е. в коллекторе значительно повышается давление и уменьшается парообразование. "Запирание" потока в коллекторе происходит по той причине, что поперечное сечение коллектора постоянно по всей высоте коллектора и равно поперечному сечению трубопровода, подводящего перегретую воду к коллектору. В результате при больших расходах перегретой воды в коллекторе устанавливаются большие скорости (больше критической), под действием которых происходит "запирание" потока в коллекторе и, как следствие этого, неудовлетворительное качество деаэрации перегретой воды.

Целью изобретения является улучшение качества деаэрации воды.

Указанная цель достигается тем, что в деаэраторе, содержащем корпус, в котором размещены струйные и барботажная тарелки, расширяющиеся радиальные сопла и распределительный коллектор, установленный вертикально, патрубок подвода недеаэрированной неперегретой воды, патрубки отвода деаэрированной воды и выпара, трубопровод подвода перегретой недеаэрированной воды, выполненный с вертикальным участком, верхний конец которого заведен в распределительный коллектор, на вертикальном участке трубопровода дополнительно установлен регулирующий орган с регулируемым проходным сечением, а нижняя часть распределительного коллектора выполнена с расширяющимся вверх поперечным сечением.

При малых расходах перегретой воды в предлагаемом деаэраторе регулирующий орган частично прикрыт, в результате в трубопроводе перед регулирующим органом создается повышенное давление, которое препятствует вскипанию перегретой недеаэрированной воды в трубопроводе перед регулирующим органом. Выходя из регулирующего органа в вертикальный участок трубопровода, перегретая вода попадает в зону пониженного давления, где вскипает и превращается в пароводяную смесь. В пароводяной смеси под действием гравитационных сил происходит перемещение пара относительно воды в вертикальном направлении. Так как пароводяная смесь, вышедшая из регулирующего органа, движется в трубопроводе в вертикальном направлении, то пар равномерно распределенный в поперечном сечении пароводяного потока, вышедшего из регулирующего органа, перемещаясь относительно воды в вертикальном направлении, остается равномерно распределенным в поперечном сечении потока, входящего в распределительный коллектор. За счет этого в распределительном коллекторе обеспечивается одинаковое паросодержание по всему поперечному сечению движущегося в коллекторе потока, а следовательно, в коллекторе обеспечивается высокое качество деаэрации перегретой воды.

При больших расходах перегретой воды, т. е. при скорости перегретой воды в трубопроводе после регулирующего клапана, превышающей критическую, в трубопроводе происходит "запирание" потока, что препятствует вскипанию воды в трубопроводе. Из трубопровода перегретая вода поступает в расширяющуюся часть коллектора. В расширяющейся части вода частично вскипает, т. к. в расширяющихся каналах "запирания" потока не происходит, и превращается в пароводяную смесь. Парообразование происходит по всей высоте коллектора, при этом из воды выделяются растворенные газы. Завершается паpообразование в расширяющихся соплах. За счет интенсивного парообразования вода в соплах разбрызгивается на мелкие капли. Из капель, взаимодействующих с паром, выделяются растворенные газы. Выделение растворенных газов из воды при вскипании в распределительном коллекторе уменьшает содержание газов в воде, поступающей в расширяющиеся сопла, что вызывает уменьшение содержания газов в воде, выходящей из сопел, т. е. улучшает качество деаэрации воды при больших расходах перегретой воды.

На чертеже представлен общий вид предложенного деаэратора в разрезе.

Деаэратор содержит корпус 1, струйную и барботажную тарелки 2 и 3, водоотводящий канал 4, расширяющиеся сопла 5, распределительный коллектор 6, установленный вертикально, регулирующий орган 7, патрубок 8 подвода недеаэрированной неперегретой воды, патрубки отвода деаэрированной воды 9 и выпара 10, трубопровод 11 подвода недеаэрированной перегретой воды, выполненный с вертикальным участком, верхняя часть которого заведена в распределительный коллектор, а нижняя часть коллектора 6 выполнена с расширяющимся вверх поперечным сечением.

Деаэратор работает следующим образом. Перегретая вода, температура которой выше температуры насыщения в корпусе деаэратора, поступает в деаэратор по трубопроводу 11. Пройдя через регулирующий орган 7, перегретая вода попадает в воду пониженного давления. Здесь в трубопроводе в зависимости от скорости течения воды может происходить вскипание воды, если скорость течения воды меньше критической, и вскипания воды не произойдет, если скорость течения воды в трубопроводе после регулирующего органа больше критической. Перегретая вода, вскипая при выходе из регулирующего органа, превращается в пароводяную смесь. В пароводяной смеси под действием гравитационных сил происходит перемещение пара относительно воды в вертикальном направлении. Так как пароводяная смесь после регулирующего органа движется в трубопроводе в вертикальном направлении, то пар, равномерно распределенный в поперечном сечении пароводяного потока, вышедшего из регулирующего органа, перемещаясь относительно воды в вертикальном направлении, остается равномерно распределенным в поперечном сечении потока, входящего в распределительный коллектор 6. За счет этого в распределительном коллекторе обеспечивается одинаковое паросодержание по всему поперечному сечению движущегося потока. Через поверхность взаимодействия воды с паром из воды выделяются растворенные газы. Так как в коллекторе 6 паросодержание одинаковое по всему поперечному сечению, то и качество деаэрации воды также одинаковое по всему поперечному сечению потока в коллекторе 6. За счет этого в коллекторе обеспечивается высокое качество деаэрации всей воды. Из распределительного коллектора пароводяная смесь поступает в расширяющиеся сопла. В соплах при малых расходах перегретой воды "запирания" потока не происходит, т. е. давление на входе и выходе из сопла одинаковое. В таком режиме в соплах не происходит парообразования, а следовательно, не происходит разбрызгивания и деаэрации воды. Деаэрация перегретой воды в таких режимах завершается в распределительном коллекторе 6.

При больших расходах перегретой воды, т. е. при скорости перегретой воды, превышающей критическую, в трубопроводе после регулирующего органа происходит "запирание" потока, что препятствует вскипанию воды в трубопроводе. Из трубопровода вода поступает в расширяющуюся часть коллектора.

В расширяющейся части вода частично вскипает и превращается в пароводяную смесь. Парообразование продолжается по всей высоте коллектора. При этом из воды выделяются растворенные газы. Завершается парообразование в расширяющихся соплах. При этом за счет интенсивного парообразования вода в соплах разбрызгивается на мелкие капли. Из капель, взаимодействующих с паром, выделяются растворенные газы. Далее капли воды тормозятся на стенках деаэратора, стекают вниз и затем по патрубку 9 отводятся из деаэратора.

Недеаэрированная неперегретая вода поступает в деаэратор по патрубку 8 на тарелку 2. Отсюда вода стекает тонкими струями на тарелку 3. В струях вода подогревается и частично деаэрируется. Деаэрация завершается на тарелке 3, где неперегретая вода обрабатывается паром, образовавшимся в деаэраторе при вскипании перегретой воды. Далее деаэрированная вода по каналу 4 стекает вниз и, смешавшись с деаэрированной перегретой водой, по патрубку 9 отводится из деаэратора.

Неконденсирующиеся газы, выделившиеся из воды, отводятся из деаэратора через патрубок 10.

Установка регулирующего органа на вертикальном участке подводящего трубопровода, верхняя часть которого заведена в распределительный коллектор, улучшает качество деаэрации перегретой воды при малых расходах перегретой воды, а выполнение нижней части коллектора с расширяющимся вверх поперечным сечением улучшает качество деаэрации при больших расходах перегретой воды.

Предлагаемый деаэратор имеет производительность в два раза большую, чем известные деаэраторы. Кроме того, предлагаемый деаэратор обеспечивает высокое качество деаэрации в диапазоне 0-100% номинальной производительности деаэратора. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 257511, кл. C 02 F 1/20, 1967.

2, Авторское свидетельство СССР N 1312311, кл. F 22 D 1/50, 1985.

Использование: в области теплоэнергетики, для деаэрации подпиточной воды тепловых сетей и конденсата бойлеров теплофикационных установок ТЭС. Сущность изобретения: термический деаэратор содержит корпус 1, в котором размещены струйная и барботажная тарелки 2 и 3 соответственно, расширяющиеся радиальные сопла 5, распределительный коллектор 6, патрубок 8 подвода недеаэрированной неперегретой воды, патрубки 9, 10 соответственно отвода деаэрированной воды и выпара, трубопровод 11 подвода недеаэрированной перегретой воды с вертикальным участком, верхний конец которого заведен в распределительный коллектор 6, на вертикальном участке трубопровода 11 дополнительно установлен регулирующий орган 7 с регулирующим проходным сечением, а нижняя часть распределительного коллектора 6 выполнена с расширяющимся вверх поперечным сечением. 1 ил.

ТЕРМИЧЕСКИЙ ДЕАЭРАТОР, содержащий корпус с патрубками подвода деаэрируемой охлаждающей воды, отвода неконденсирующихся газов и отвода деаэрированной воды, размещенные в корпусе струйную и барботажную тарелки, размещенный под барботажной тарелкой вертикальный распределительный коллектор с радиальными диффузорными соплами, сообщенный с трубопроводом подвода перегретой воды, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества деаэрации в широком диапазоне нагрузок, он дополнительно снабжен регулирующим ограном, размещенным на трубопроводе перед коллектором, входной участок которого выполнен диффузорным.