ЭЛЕКТРОПАРОВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ Российский патент 2000 года по МПК F22B1/28 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и предназначено для раздельного получения пара и горячей воды в одном устройстве при работе в открытых системах горячего паро- и водоснабжения и может быть использовано для приготовления и запаривания кормов, термической обработки овощей и фруктов, пропаривания и промывки молокопроводов, пастеризации молока, санитарно-гигиенических нужд и в других технологических процессах на животноводческих фермах, мини-заводах и цехах по переработке молочной продукции.

Известны установки для производства пара и горячей воды (см. книгу: В.Н. Расстригин и др. "Применение систем и средств электротеплоснабжения в животноводстве", 1985, а также Н.Б.Каган и др. "Электротермическое оборудование для сельскохозяйственного производства", 1980 г., стр.84-107), однако они не позволяют в одном устройстве вырабатывать пар и горячую воду. Передвижной пароводонагреватель электродного типа, разработанный НПО "Казсельхозмеханизация" (см. научно-теоретический журнал "Техника в сельском хозяйстве", N4, 1991 г., с.37-38), позволяет получить пар и горячую воду в одном устройстве. В установку входят рама, установленная на колесах, электродный котел пароводонагревателя, струйный водонагреватель, аккумулирующая емкость, питающий бачок, щит управления и шкафы для укладки шланга и кабеля. Недостатками этого устройства являются низкая температура пара - до 105^oC, нестабильная паропроизводительность в течение времени, большие массогабаритные показатели. Для электродных установок, ввиду зависимости теплопроизводительности от удельного электрического сопротивления нагреваемой воды и ограничения по удельной напряженности поля вследствие возможного электрического пробоя и разложения воды, характерны нестабильность работы, необходимость химической подготовки и постоянного контроля качества воды. Для приготовления горячей воды и ее разбора, как правило, требуются дополнительные теплообменные устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является электрическая пароводогрейная установка для выработки пара и горячей воды в одном устройстве (а.с. СССР N 1437608, МКИ F 22 В 1/28, БИ N 42, 1988 г.). Установка содержит корпус с коаксиально расположенным внутри цилиндром, нагревательное устройство, датчик уровня с усилителем, поплавковый регулятор подпитки, электромагнитный клапан, патрубки подвода холодной воды и отбора пара и горячей воды, вентили, терморегулятор, бойлер, циркуляционный насос, манометр.

Недостатками прототипа является низкая температура пара на выходе, которая не превышает 105^oC, что для некоторых технологических процессов сельского хозяйства недостаточно, невысокая надежность поплавкового регулятора подпитки воды, длительный по времени переход с режима генерации пара к режиму приготовления горячей воды, отсутствие непрерывной подачи пара заданной производительности из-за подпитки котла холодной водой, достаточно высокая скорость образования накипи на нагревательных элементах.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение непрерывной подачи пара потребителю заданной производительности, возможность перегрева пара до 120^oC в котлах низкого давления, повышение надежности работы узла подпитки электропароводонагревателя водой, быстрый переход с режима генерации пара к режиму приготовления горячей воды, снижение скорости образования накипи на нагревательных элементах пароводонагревателя.

В результате использования предлагаемого изобретения с целью повышения эффективности и области применения установки появляется возможность перегрева пара до температуры 120^oC, обеспечивается непрерывность подачи пара потребителю заданной производительности, осуществляется быстрый переход с режима генерации пара к режиму приготовления горячей воды, сокращается время выхода установки на номинальный режим, снижается скорость накипеобразования, повышается производительность и надежность работы электропароводонагревателя.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что на трубопроводе отбора пара и горячей воды устанавливается электрический пароперегреватель, обеспечивающий необходимый перегрев пара. В трубопровод холодной воды между электромагнитным и обратным клапанами устанавливается предварительный подогреватель воды, который подогревает холодную воду и питает пароводонагреватель горячей водой. Тем самым исчезает температурный скачок между температурой воды в пароводонагревателе и питающей водой, что приводит к непрерывной и равномерной выработке пара заданной производительности. Предварительный подогреватель за счет подогрева воды обеспечивает быстрый выход установки на режим, а также очищает воду от минеральных примесей, которые выделяются и оседают на дне подогревателя и могут быть легко удалены. Вместо поплавкового регулятора используются более надежные и простые электродные датчики уровня воды в пароводонагревателе. На трубопроводе отбора пара и горячей воды потребителю установлено устройство сброса пара, позволяющее быстро перейти от режима генерации пара к режиму приготовления горячей воды.

Сущность изобретения поясняется фиг.1 и фиг.2.

На фиг.1 представлена общая схема устройства электропароводонагревателя.

На фиг. 2 представлена технологическая схема работы электропароводонагревателя.

Электропароводонагреватель содержит пароводонагреватель (котел) 1, представляющий собой сварной цилиндрический корпус 2. Корпус 2 имеет теплоизоляцию 3 и закрыт кожухом 4; внутри корпуса размещен блок нагревателей 5 для нагрева воды. Для уменьшения влажности пара внутри корпуса помещен механический сепаратор 6. В крышке корпуса 2 имеется теплоизолированный трубопровод 7 отбора теплоносителей (пара и горячей воды). На этом трубопроводе через крестовину 8 установлены: устройство для сброса пара и выпуска воздуха, включающее в себя патрубок 9, угольник 10, паровой вентиль 11, пароотвод 12; электроконтактный манометр 13 для контроля и регулирования давления пара; предохранительный клапан 14; электрический пароперегреватель 15 для перегрева пара; указатель температуры 16 для визуального наблюдения за температурой отходящих теплоносителей; два вентиля 17, 18 для отбора потребителем горячей воды и пара. На корпусе 2 котла установлены: указатель уровня воды 19 для визуального контроля, датчик 20 для отключения нагревателей во всех режимах при аварийном снижении уровня воды. Верхний 21 и нижний 22 датчики уровня воды предназначены для управления электромагнитным клапаном 23 подпитки воды. Для визуального контроля уровня воды в пароводонагревателе 1 служит специальная водомерная колонка 19. Для регулирования температуры воды в корпусе 2 установлен датчик температуры 24. Трубопровод 25 служит для подачи холодной воды в предварительный подогреватель 29. На трубопроводе 25 установлены вентиль подачи холодной воды 26, вентиль 27 на байпасной линии 35, электромагнитный клапан 23 для подачи воды в автоматическом режиме. Предварительный подогреватель 29, с расположенным внутри него нагревателем 30, соединен трубопроводом 28 с пароводонагревателем 1. На трубопроводе 28 установлены: обратный клапан 31, пробка слива воды 32 из пароводонагревателя 1, предохранительный клапан 33 и запорный вентиль 34.

На фиг. 2 представлена технологическая схема работы электропароводонагревателя, которая предусматривает установку следующих основных элементов: блок нагревателей 5 (EK1...EK6) пароводонагревателя 1; электрический пароперегреватель 15 (ЕК7); предварительный подогреватель воды 29 (ЕК8); электромагнитный клапан автоматической подачи воды 23 (YA1) в режиме генерации пара; электродные датчики уровня воды 21 (SL1) и 22 (SL2), управляющие работой электромагнитного клапана 23 (YA1), электродный аварийный датчик уровня 20 (SL3), отключающий блок нагревателей 5 во всех режимах работы при снижении уровня воды в пароводонагревателе 1 ниже допустимого; манометр электроконтактный 13 (SP1) для поддержания давления пара в заданных пределах; указатель температуры 16 (Т1); датчик температуры 24 (ВК1); обратный клапан 31; предохранительные клапаны 14, 33; вентили 26, 27, 34, 11, 17, 18; пробка сливная 32.

Электропароводонагреватель работает следующим образом.

В режиме генерации пара холодная вода из магистрального водопровода через вентиль подачи холодной воды 26 и электромагнитный клапан 23 по трубопроводу 25 поступает в предварительный подогреватель 29, где происходит ее подогрев нагревателем 30. Вентиль 27 на байпасной линии 35 закрыт. Через трубопровод 28, обратный клапан 31 и запорный вентиль 34 нагретая вода попадает в пароводонагреватель 1. При заполнении водой пароводонагревателя 1 до нижнего датчика уровня 22 включается блок нагревателей 5, а при достижении водой верхнего датчика уровня 21 автоматически отключается электромагнитный клапан 23, перекрывая подачу холодной воды.

Работа пароводонагревателя основана на косвенном нагреве воды и превращении ее в пар (в паровом режиме). При этом нагрев и испарение воды производится посредством передачи теплоты от электрических нагревательных элементов сопротивления 5 к воде внутри пароводонагревателя 1. В пароводонагревателе 1 происходит выработка пара с температурой, не превышающей 105^oC, а также отделение пара от капель воды механическим сепаратором 6. Выработка пара осуществляется при рабочем давлении до 0,07 МПа. В случае его превышения электроконтактный манометр 13 отключает блок нагревателей 5. По мере снижения давления пара до величины P_мин, установленной на электроконтактном манометре 13, последний автоматически включит нагреватели 5. Поступая по теплоизолированному трубопроводу отбора теплоносителей 7, пар попадает в электрический пароперегреватель 15, где происходит его перегрев до требуемой температуры и отбор потребителем через вентиль 18.

В процессе расхода пара и снижения уровня воды в пароводонагревателе 1 ниже нижнего датчика уровня 22 автоматически включается электромагнитный клапан 23, и пароводонагреватель 1 снова заполняется подогретой в предварительном подогревателе 29 водой до верхнего датчика уровня 21. В рабочем режиме этот процесс периодически повторяется. Благодаря тому, что подпитка пароводонагревателя 1 осуществляется горячей водой, пар вырабатывается непрерывно и с заданной производительностью. Теплоизоляция трубопровода отбора теплоносителей 7 позволяет снизить конденсацию пара, а также безопасно к нему прикасаться обслуживающему персоналу. Для повышения безопасности работы на трубопроводах 28 и 7 установлено два предохранительных клапана 33 и 14, защищающие пароводонагреватель 1 от аварийного превышения давления.

Для быстрого перехода от режима генерации пара к режиму приготовления горячей воды отключается блок нагревателей 5, открывается паровой вентиль 11 устройства сброса пара, закрывается вентиль отбора пара 18 и накопившийся в пароводонагревателе 1 пар через трубопровод 7, крестовину 8, патрубок 9 и пароотвод 12 сбрасывается в специально отведенное место.

В водогрейном режиме заполнение водой пароводонагревателя 1 происходит от магистрального водопровода через вентиль подачи холодной воды 26, трубопровод 25, вентиль 27 на байпасной линии 35, предварительный подогреватель 29, трубопровод 28, обратный клапан 31, запорный вентиль 34. Датчики уровня 21 и 22, электромагнитный клапан 23 и пароперегреватель 15 отключены. При заполнении водой пароводонагревателя 1 вентиль подачи холодной воды 26 перекрывается. Предварительный подогреватель 29 в этом режиме может быть включен только в период заполнения пароводонагревателя 1 водой. Нагрев воды осуществляется блоком нагревателей 5 в полном объеме до заданной температуры, которая контролируется датчиком температуры 24. Отбор воды потребителем осуществляется открытием вентиля подачи холодной воды 26. Эти циклы нагрева и отбора воды, при необходимости, повторяются. При этом вентиль отбора горячей воды 17 должен быть все время обязательно открыт. Поскольку корпус 2 пароводонагревателя 1 теплоизолирован, скорость остывания горячей воды в нем составляет 1,5-2^oC в час.

Конструкция установки позволяет работать по принципу проточного водонагревателя, когда отбор горячей воды производится вытеснением нагретой вновь постоянно поступающей холодной по байпасной линии 35, а температура нагрева воды регулируется степенью открытия вентиля 26 на трубопроводе холодной воды 25 и контролируется визуально с помощью указателя температуры 16. Предварительный подогреватель 29 при этом постоянно включен.

Электрический пароводонагреватель имеет также аварийный датчик уровня воды 20 для отключения нагревательных элементов в любом режиме (паровом, водогрейном) при понижении уровня воды ниже допустимого или при полном отсутствии воды.

Электропароводонагреватель предназначен для раздельного получения пара и горячей воды в одном устройстве при работе в открытых системах горячего паро- и водоснабжения. Устройство содержит пароводонагреватель с блоком нагревательных элементов, трубопроводы подачи воды и отбора теплоносителей и электрический пароперегреватель. На выходном трубопроводе отбора теплоносителей через крестовину присоединено устройство сброса пара, обеспечивающее быстрый переход от режима генерации пара к режиму приготовления горячей воды. В трубопровод холодной воды установлен предварительный подогреватель воды, который обеспечивает за счет подогрева воды быстрый выход установки на режим. В корпусе пароводонагревателя установлены электродные датчики уровня, в том числе и аварийный, управляющие электромагнитным клапаном подпитки воды и блоком нагревательных элементов. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Электропароводонагреватель, содержащий пароводонагреватель с блоком нагревательных элементов, трубопроводы подачи воды и отбора теплоносителей, вентили, электромагнитный клапан подачи воды, манометр, отличающийся тем, что он содержит электрический пароперегреватель, позволяющий перегревать пар до требуемой температуры и установленный на выходном трубопроводе отбора теплоносителей, причем на этом же трубопроводе через крестовину присоединено устройство сброса пара для быстрого перехода от режима генерации пара к режиму приготовления горячей воды, а пароводонагреватель посредством трубопровода, на котором установлены предохранительный и обратный клапаны, соединен с предварительным подогревателем воды, при этом в корпусе пароводонагревателя установлены электродные датчики уровня, в том числе и аварийный, управляющие электромагнитным клапаном подпитки воды и блоком нагревательных элементов. 2. Электропароводонагреватель по п.1, отличающийся тем, что корпус пароводонагревателя и трубопровод отбора теплоносителей теплоизолированы. 3. Электропароводонагреватель по п.1, отличающийся тем, что в пароводонагревателе применен механический сепаратор для снижения влажности пара. 4. Электропароводонагреватель по п.1, отличающийся тем, что на входном и выходном трубопроводах пароводонагревателя установлено два предохранительных клапана от превышения давления.