БАШЕННЫЙ МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ ОПРЕСНИТЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК B01D1/26 

Изобретение относится к судовым опреснительным установкам.

Известен башенный многоступенчатый опреснитель. Он состоит из нескольких ступеней пленочного испарения, расположенных друг над другом в виде одной или нескольких вертикальных колонн или башен. Каждая ступень образована вертикально-трубной испарительной батареей и расположенным над нею сборником рассола (испаряемой воды), из которого вода стекает вниз по внутренним стенкам испарительных трубок. Над верхним сборником находится подогреватель испаряемой воды, а под нижним сборником рассола конденсатор, где конденсируется вторичный пар последней ступени. Соответственно нагретая вода для испарения подводится в верхнюю ступень аппарата, а рассол отводится из нижней.

Такая компоновка при всех ее термодинамических и конструктивных достоинствах имеет один недостаток, исключающий ее применение на судах. Она состоит в том, что пленочное испарение возможно лишь при строго вертикальной ориентации испарительных трубок иначе нарушается равномерное омывание трубной поверхности, в результате чего на участках с недостаточной подачей воды или на частично оголенных участках быстро откладываются соли и накипь. Кроме того, пленочное испарение предполагает сравнительно большую высоту трубок более 2 м в одной ступени в противном случае не достигается необходимая плотность их омывания, что также неприемлемо при ограниченной высоте судовых помещений.

Сохранить преимущества многоступенчатого испарения при башенном расположении ступеней позволяет иная организация многоступенчатого испарения: испарение восходящего потока пароводяной в смеси внутри вертикальных трубок при восходящем же движении вторичного пара из испарительной батареи предыдущей ступени к последующей.

На фиг. 1 изображена конструкция предлагаемого многоступенчатого опреснителя; на фиг. 2 тепловая схема процесса опреснения.

Каждая ступень четырехступенчатого башенного опреснителя содержит вертикально-трубную испарительную батарею 1, к верхней трубной доске которой крепится цилиндрический корпус сухопарника 2, а к нижней трубной доске - коническая крышка 3 водяной камеры. Во второй и всех последующих ступенях крышки 3 снабжена круговым отражательным козырьком 4. Каждая испарительная батарея снабжена кожухом 5, причем в первой (нижней) батарее кожух имеет патрубки 6 для подвода и отвода теплоносителя, а во второй и всех последующих батареях между кожухом и трубной доской вышерасположенной ступени имеется кольцевой зазор для прохода вторичного пара в межтрубное пространство батареи. Ниже этого зазора между корпусом сухопарника и кожухом батареи расположен сепаратор 7, а выше сепаратора в корпусе 2 имеется патрубок 8 для отвода части вторичного пара в подогреватель 9. В сухопарник последней ступени встроены отражательный колпак 10 и конденсатор 11. В центральной части каждой испарительной батареи, кроме последней, между трубными досками укреплен стакан 12, открытый сверху. Через срез внутрь стакана входит приемная рассольная труба 13, соединенная верхним концом с крышкой 3 вышерасположенной ступени. В нижней части кожуха всех батарей, кроме первой, имеется патрубок 14, проходящий сквозь корпус сухопарника 2. В последней ступени корпус сухопарника в нижней части снабжен патрубком 15 для отвода рассола. Конденсатор 9 имеет патрубок 16 для отвода дистиллята. Система отсоса воздуха и неконденсирующихся газов из всех зон конденсации пара не изображена.

Опреснитель работает следующим образом.

Соленая вода, как показано на фиг. 2, поступает в конденсатор 11, где она охлаждает трубки, на которых конденсируется вторичный пар последней ступени. Из конденсатора основная часть соленой воды поступает в качестве рабочей жидкости в рассольно-воздушный эжектор 19, а меньшая часть, проходя последовательно через подогреватели 9, подается на питание испарительной батареи первой ступени под ее крышку 3. В водяной камере, образованной между крышкой 3 и нижней трубной доской, соленая вода растекается по всем трубкам батареи, которые снаружи обогреваются теплоносителем.

Поскольку в сухопарнике и внутри трубок системой отсоса газов и отвода пара создается разрежение, при котором температура насыщения оказывается ниже температуры теплоносителя, вода внутри трубок кипит и пароводяная смесь фонтанирует из трубок, достигая конической поверхности водяной крышки вышерасположенной батареи. Растекаясь по конической поверхности, соленая вода достигает отражательного козырька 4, которым отбрасывается вниз, на трубную доску и далее стекает в центральный стакан 12. Вторичный же пар поступает в сухопарник, где продолжается осаждение мелких капель рассола, и окончательно осушается при прохождении через сепаратор 7, после которого пар поступает в межтрубное пространство испарительной батареи следующей ступени. Внутри трубок и в сухопарнике этой ступени поддерживается более низкое давление, ориентировочно на 10 кПа. Под действием такого перепада соленая вода (рассол) из стакана в батарее первой ступени перетекает по приемной рассольной трубе в трубки второй ступени, где описанный процесс испарения повторяется. Из последней ступени рассол, отбрасываемый отражательным колпаком 10 вниз и скапливающийся в кольцевом пространстве между корпусом сухопарника и кольцевым порогом, стекает через патрубок 15 к рассольно-воздушному эжектору и далее в сливной трубопровод.

Дистиллят, образующийся при конденсации пара на трубках испарительной батареи, скапливается над нижней трубной доской, откуда через патрубок 14 отводится в подогреватель следующей ступени. Между подогревателями дистиллят перепускается также под действием перепада давлений в ступенях. Из подогревателя предпоследней ступени дистиллят отводится в расширительный бачок 17, верхняя часть которого сообщается с паровым пространством конденсатора. Из бачка 17 и из конденсатора 11 дистиллят по общей трубе отводится к дистиллятному насосу 18 и далее к потребителям.

Предлагаемое изобретение позволяет:
упростить и удешевить конструкцию опреснителя, поскольку отпадает необходимость иметь обособленные громоздкие трубы для перепуска вторичного пара;
сокращаются термодинамические потери от необратимости, так как до минимума уменьшаются потери давления вторичного пара при перепуске;
уменьшаются габаритные размеры опреснителя, особенно в плане;
сокращается число наружных коммуникаций, так как перепуск рассола и неконденсирующихся газов происходит внутри опреснителя.

Использование: в области опреснения соленой воды. Сущность изобретения: многоступенчатый опреснитель содержит несколько ступеней испарения. Каждая последующая испарительная батарея размещена в сухопарнике предыдущей, так что необходимость в перепускных трубах отпадает. Все ступени образуют один вертикальный ряд (башню), при этом нагретая вода подведена к нижней трубной доске каждой испарительной батареи. 2 ил.

Башенный многоступенчатый опреснитель, содержащий несколько ступеней испарения, расположенных в виде башни, каждая из которых образована корпусом и разделительной трубной доcкой и содержит сухопарник и вертикально-трубную испарительную батарею, трубчатка которой укреплена в трубной доске, отличающийся тем, что корпус каждого сухопарника укреплен непосредственно на верхней трубной доске каждой из батарей, так что каждая последующая батарея размещена в сухопарнике предыдущей, а трубки испарительной батареи каждой ступени, кроме первой, верхними концами укреплены в разделительной горизонтальной трубной доске, при этом нагретая в подогревателях вода подведена к нижней трубной доске каждой батареи.