БАК-АККУМУЛЯТОР ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ КОТЛА Российский патент 1994 года по МПК F22D3/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в судовых и стационарных котельных установках с бездеаэраторной схемой водоподготовки.

Известен бак-аккумулятор питательной воды котла, содержащий корпус с патрубками подвода конденсата и добавочной воды, отвода питательной воды и теплообменник [1]. Недостаток бака-аккумулятора - существенные потери теплоты с отводом выпара перегретой воды и при наружном охлаждении стенок бака с повышенной температурой.

Наиболее близким техническим решением является бак-аккумулятор, содержащий корпус с патрубками подвода конденсата и добавочной воды, отвода питательной воды и теплообменник [2] . Недостатки прототипа - повышенный расход теплоты внешнего источника для работы теплообменника, потери теплоты через стенки бака и увеличенная степень растворимости газов в воде бака при снижении уровня раздела сред.

Цель изобретения - предотвращение тепловых потерь и растворимости газов в питательной воде, за счет размещения теплообменника, выполненного по типу труба в трубе, в нижней части корпуса. Внутренняя полость теплообменника одним концом соединена с патрубком подвода конденсата, а другим концом установлена соосно патрубку отвода питательной воды, выполненному с зазором z= d/4, где d - диаметр патрубка отвода питательной воды. Патрубок подвода добавочной воды подключен к пространству корпуса бака через внешнюю полость теплообменника.

Бак-аккумулятор питательной воды котла имеет существенные отличия от прототипа тем, что теплообменник по типу труба в трубе оборудован внешними входными патрубками конденсата и добавочной воды, а выходные патрубки сообщены с пространством бака посредством зазоров, один из которых для внутренней полости с конденсатом подведен соосно срезу патрубка отвода среды. Размещение теплообменника в нижней части корпуса бака под уровнем раздела сред обеспечивает их надежную работу независимо от расходов сред и уровня воды в баке. Следовательно, предложенное решение соответствует критерию "новизна".

Выполнение теплообменника с выходными патрубками, сообщающимися между собой посредством пространства бака, позволяет осуществлять дозированный подвод добавочной воды в конденсат или конденсата в емкость бака в зависимости от соотношения расходов конденсата и питательной воды и тем самым исключить насыщение питательной воды коррозионно-активными газами, поступающими в бак с добавочной водой и через поверхность раздела сред. Обеспечивается снижение температуры воды в баке при уменьшении потерь теплоты через стенки и исключение потерь теплоты с выпаром.

Предложенное решение существенно отличается от известного бака-аккумулятора. Во-первых, теплообменник обеспечивает снижение температуры конденсата и тем самым снижается температура питательной воды, при этом уменьшаются тепловые потери и увеличивается надежность работы питательного насоса. Во-вторых, исключение перегрева воды обеспечивает отсутствие тепловых потерь с выпаром и снижение потерь через стенки в окружающее пространство.

Предложенное решение имеет существенные отличия и от бака-аккумулятора. Работа бака и насыщение воды коррозионно-активными газами не зависит от положения уровня раздела сред, поскольку теплообменник всегда расположен ниже уровня и при этом используется полная аккумулирующая способность емкости бака, а в прототипе используется в таких условиях только верхняя часть бака. Добавочная вода после теплообменника несколько нагревается, что способствует выделению из нее избыточной концентрации газов в баке. Но степень нагрева ниже, чем у прототипа, где конденсат и добавочная вода смешиваются, поэтому тепловые потери через стенки бака снижаются. При подводе охлажденного конденсата непосредственно к патрубку отвода питательной воды увеличивается динамический подпор в патрубке перед питательным насосом, что увеличивает надежность его работы. При равенстве расходов конденсата и питательной воды, независимо от расхода добавочной воды, питательная вода не насыщается коррозионно-активными газами и их концентрация соответствует растворимости в конденсате. В этом случае изменение расхода добавочной воды будет приводить только к изменению положения уровня раздела сред в баке и не будет влиять на увеличение концентрации газов в питательной воде, поскольку исключается смесеобразование деаэрированного конденсата и аэрированной добавочной воды. Следовательно, предложенное техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

На чертеже приведена схема бака-аккумулятора питательной воды котла.

Бак содержит корпус 1, патрубок подвода конденсата 2, патрубок подвода добавочной воды 3, патрубок отвода питательной воды 4 и теплообменник 5, размещенный в нижней части корпуса под уровнем раздела сред 6. Внутренняя полость теплообменника 7 сообщена одним концом с патрубком подвода конденсата 2, а другим концом сообщена посредством зазора 8 с патрубком отвода питательной воды 4. Внешняя полость теплообменника 9 сообщена одним концом с патрубком подвода добавочной воды 3, а другим концом сообщена с внутренним пространством корпуса бака 1 посредством зазора 10. Зазоры 8 и 10 разнесены между собой по крайней мере на величину ширины бака.

Бак-аккумулятор работает следующим образом.

Конденсат поступает в бак 1 по патрубку 2, заполняя внутреннюю полость 7 теплообменника 5. При движении по внутренней полости 7 конденсат охлаждается, а затем поступает через зазор 8 в патрубок 4 и далее к питательному насосу. При условии равенства расходов конденсата и питательной воды деаэрированный конденсат не смешивается с водой, находящейся в баке 1, и не насыщается коррозионно-активными газами, обеспечивая надежную работу питательного насоса и котла. Этому способствует также дополнительный подпор конденсата на выходе из полости 7, установленной соосно с патрубком 4. При условии избыточного расхода конденсата по сравнению с расходом питательной воды, лишний конденсат вытекает через зазор 8 в пространство бака 1, повышая уровень раздела сред 6. Пространство бака 1 заполняется охлажденным конденсатом, что уменьшает тепловые потери через стенки в окружающее пространство. При условии недостаточного расхода конденсата по сравнению с расходом питательной воды дополнительное количество воды в патрубок 4 поступает через зазор 8 из пространства бака и смесь подается питательным насосом в котел и уровень воды 6 снижается. Смесь, составляющая питательную воду, содержит концентрацию растворимых газов, пропорциональную количеству дополнительной воды. Добавочная вода поступает в бак 1 по патрубку 3, заполняя полость 9 теплообменника 5. При движении по внешней полости 9 добавочная вода нагревается, а затем поступает через зазор 10 в пространство бака 1. При нагреве добавочной воды обеспечивается ее пересыщение по газосодержанию и благодаря этому через поверхность раздела сред 6 коррозионно-активные газы удаляются и снижается газосодержание воды в баке 1. Снижение газосодержания воды способствует повышению кавитационной стойкости раствора на всасывании питательного насоса и создает благоприятные условия для его работы.

Таким образом, оригинальность подключения теплообменника к патрубкам бака-аккумулятора предотвращает тепловые потери и растворимость газов в воде. Тепловые и концентрационные расчеты показали, что потеря теплоты в окружающее пространство по сравнению с прототипом снизилась в два раза. Концентрация коррозионно-активных газов в питательной воде уменьшилась более чем в три раза.

Использование: в схемах бездаэраторной водоподготовки питательной воды котлов низких параметров. Сущность изобретения: бак-аккумулятор содержит корпус 1 с патрубками подвода конденсата 2, добавочной воды 3 и отвода питательной воды 4. В нижней части бака размещен теплообменник 5, выполненный по типу труба в трубе. Внутренняя полость 7 теплообменника 5 одним концом соединена с патрубком подвода конденсата, а другим концом установлена соосно патрубку отвода питательной воды, выполненному с зазором 8. Патрубок подвода воды подключен к пространству корпуса бака через внешнюю полость 9 теплообменника 5, выполненную с зазором 10 к стенке корпуса 1. 1 ил.

БАК-АККУМУЛЯТОР ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ КОТЛА, содержащий корпус с патрубками подвода конденсата и добавочной воды и отвода питательной воды, а также теплообменник, отличающийся тем, что, с целью снижения тепловых потерь и растворимости газов в питательной воде, теплообменник установлен в нижней части корпуса и выполнен в виде двух труб, размещенных одна в другой с образованием между собой полости, при этом внутренняя труба подключена одним концом к патрубку подвода конденсата, а другим размещена соосно с патрубком отвода и на расстоянии от него z = d/4, где d - диаметр патрубка, а патрубок добавочной воды подключен к корпусу через упомянутую полость.