СПОСОБ ДЕКАРБОНИЗАЦИИ ВОДЫ Российский патент 2000 года по МПК F22D1/50 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на тепловых электростанциях и котельных установках.

Известны аналоги - способы декарбонизации воды, по которым десорбцию диоксида углерода из воды осуществляют путем контакта обрабатываемой воды и атмосферного воздуха, которые подают в декарбонизатор, декарбонизированную воду и выпар отводят из декарбонизатора - см. кн. Вихрева В.Ф. и Шкроба М.С. Водоподготовка. - М.: Энергия, 1973, с. 209-211, а.с. 1323819 или кн. Громогласова А. А. , Копылова А.С., Пильщикова А.П. Водоподготовка: процессы и аппараты. - М. : Энергоатомиздат, 1990, с. 176-178, 261. Последний аналог принят в качестве прототипа.

Недостатком аналогов и прототипа в некоторых случаях является пониженная экономичность способа декарбонизации воды из-за повышенных энергетических затрат на подачу воздуха в декарбонизатор при остаточной концентрации диоксида углерода в декарбонизированной воде менее заданного значения, а в других случаях - низкое качество декарбонизированной воды из-за недостатка воздуха, подаваемого в декарбонизатор. Вентилятор для декарбонизатора выбирается при его проектировании на максимальную производительность декарбонизатора, исходя из достижения заданной остаточной концентрации диоксида углерода CO₂ в декарбонизированной воде (обычно 4-5 мг/л) в расчетном стационарном режиме. В процессе эксплуатации нагрузка декарбонизатора, качество исходной воды, тепловой режим существенно изменяются. Несмотря на то, что в ряде переменных режимов декарбонизации остаточная концентрация CO₂ становится меньше заданного расчетного значения, вентилятор работает с полной производительностью, подавая в декарбонизатор избыточное количество воздуха и перерасходуя электроэнергию на свой привод. В других режимах заданная остаточная концентрация CO₂ в обработанной воде не достигается из-за недостаточности производительности вентилятора для эффективного удаления CO₂ из воды.

Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением, является повышение экономичности и качества декарбонизации за счет обеспечения оптимального расхода воздуха на декарбонизацию и исключения режимов декарбонизации с избытком или недостатком воздуха, подаваемого в декарбонизатор.

Для достижения этого результата предложен способ декарбонизации воды, по которому десорбцию диоксида углерода из воды осуществляют при контакте обрабатываемой воды и атмосферного воздуха, которые подают в декарбонизатор, декарбонизированную воду и выпар отводят из декарбонизатора.

Отличием заявляемого способа является то, что расход воздуха, подаваемого в декарбонизатор, регулируют по величине заданной концентрации свободного диоксида углерода в декарбонизированной воде.

Включение в способ декарбонизации воды операции регулирования расхода воздуха и условий проведения этой операции до достижения заданной остаточной концентрации диоксида углерода в декарбонизированной воде позволяет повысить экономичность и качество декарбонизации за счет поддержания оптимального расхода воздуха и исключения режимов с недостаточным или избыточным расходом воздуха на декарбонизацию.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных по отношению к техническому результату отличительных признаков, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата. В частности, заявленным изобретением не предусмотрено дополнение известного средства какой-либо известной частью, присоединяемой к нему по известным правилам для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений. Так, к такому преобразованию не может быть отнесено включение в способ декарбонизации воды операции регулирования расхода воздуха, поскольку эта операция в заявленном способе осуществляется в другой совокупности существенных признаков способа и по другим правилам по сравнению с известными способами регулирования расхода воздуха, например, в котельных установках, что и позволяет обеспечить достижение искомого технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

Далее рассмотрим сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением искомого технического результата.

На чертеже изображена принципиальная схема установки для декарбонизации воды, поясняющая предложенный способ.

Входящая в систему подготовки подпиточной воды теплосети на тепловой электростанции установка содержит декарбонизатор 1 с подключенными к нему трубопроводами обрабатываемой воды 2, декарбонизированной воды 3 и воздуховодом 4. В трубопровод 3 включен насос декарбонизированной воды 5. В воздуховод 4 включены вентилятор 6 и регулирующий орган 7 (направляющий аппарат или шибер), соединенный с регулятором расхода воздуха 8. Регулятор 8 соединен с датчиком концентрации диоксида углерода 9, установленным на трубопроводе декарбонизированной воды 3. В верхней части декарбонизатора расположен патрубок выпара 10. В качестве датчика 9 может быть использован, например, pH-метр с преобразователем показаний pH в значения концентрации диоксида углерода (при известных щелочности и температуре обработанной воды). Рассмотрим пример реализации заявленного способа.

Десорбцию диоксида углерода осуществляют при контакте обрабатываемой воды и атмосферного воздуха. Исходную воду в количестве 300 м³/ч подают в декарбонизатор 1 по трубопроводу 2, воздух подают в декарбонизатор вентилятором 6 по воздуховоду 4. Для поддержания измеряемой датчиком 9 заданной остаточной концентрации диоксида углерода в декарбонизированной воде 3 мг/л с помощью регулятора 8 и регулирующего органа 7 устанавливают расход воздуха 1200 м³/ч. Насыщенный свободным диоксидом углерода выпар удаляют из декарбонизатора по патрубку 10, декарбонизированную воду отводят из декарбонизатора насосом 5 в деаэратор подпиточной воды теплосети (на чертеже не показан). При повышении концентрации диоксида углерода в декарбонизированной воде сверх 3 мг/л, например, при изменении качества исходной воды или теплового режима декарбонизации расход воздуха увеличивают до восстановления заданной концентрации CO₂, и напротив, если концентрация диоксида углерода в декарбонизированной воде становится ниже заданной величины, расход воздуха уменьшают, поддерживая постоянное значение заданной концентрации CO₂ в декарбонизированной воде. Отметим, что реализация заявленного способа возможна и при другом устройстве установки для декарбонизации воды, например при отсутствии в ней регулятора 8 и датчика 9, - в этом случае концентрацию диоксида углерода в декарбонизированной воде определяют по химическим анализам, а расход воздуха регулируют вручную до достижения заданной остаточной концентрации диоксида углерода в декарбонизированной воде с помощью регулирующего органа 7.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного способа следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленный способ, предназначено для использования в промышленности в области теплоэнергетики;
- для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов;
- способ декарбонизации воды теплоэнергетической установки, воплощающий заявленное изобретение, при его осуществлении способен обеспечить достижение искомого технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Изобретение предназначено для использования на тепловых электростанциях и котельных установках для подготовки питательной воды. Предложен способ декарбонизации воды, по которому десорбцию диоксида углерода из воды осуществляют при контакте обрабатываемой воды и атмосферного воздуха, которые подают в декарбонизатор, выпар и декарбонизированную воду отводят из декарбонизатора. Расход воздуха, подаваемого в декарбонизатор, регулируют по величине заданной концентрации диоксида углерода в декарбонизированной воде, что позволяет поддерживать оптимальный расход воздуха, подаваемого на декарбонизацию, и повышает тем самым экономичность и качество декарбонизации. 1 ил.

Способ декарбонизации воды, по которому десорбцию диоксида углерода из воды осуществляют при контакте обрабатываемой воды и атмосферного воздуха, которые подают в декарбонизатор, декарбонизированную воду и выпар отводят из декарбонизатора, отличающийся тем, что расход воздуха, подаваемого в декарбонизатор, регулируют по величине заданной концентрации свободного диоксида углерода в декарбонизированной воде.