СПОСОБ ДЕКАРБОНИЗАЦИИ ВОДЫ Российский патент 2000 года по МПК F22D1/50 C02F1/20 

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

Известны аналоги - способы декарбонизации воды, по которым декарбонизацию осуществляют путем контакта исходной воды и атмосферного воздуха, которые подают в декарбонизатор, - см. кн. Вихрева В. Ф. и Шкроба М.С. "Водоподготовка". - М.: Энергия, 1973, с. 209 - 211, авт.св. 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 высокой температуре исходной воды, а в других случаях - низкое качество обработанной воды из-за недостатка воздуха, подаваемого в декарбонизатор. Вентилятор для декарбонизатора выбирается при его проектировании на расчетную максимальную производительность декарбонизатора и влияние температуры исходной воды при этом не учитывается. При повышении температуры исходной воды вентилятор работает с полной производительностью, подавая в декарбонизатор избыточное количество воздуха и перерасходуя электроэнергию на свой привод. В других случаях, например при понижении температуры исходной воды, производительности вентилятора недостаточно для эффективного удаления CO₂ из воды.

Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением, является повышение экономичности способа декарбонизации воды за счет сокращения затрат электроэнергии на подачу воздуха в декарбонизатор при повышении температуры исходной воды, а также улучшение качества обработанной воды благодаря исключению режимов декарбонизации с недостатком воздуха, подаваемого в декарбонизатор, при пониженной температуре исходной воды.

Для достижения этого результата предложен способ декарбонизации воды путем контакта исходной воды и атмосферного воздуха, которые подают в декарбонизатор.

Отличием заявляемого способа является то, что расход воздуха, подаваемого в декарбонизатор, регулируют обратно пропорционально температуре исходной воды.

Авторами экспериментально подтверждено, что зависимость между расходом воздуха, подаваемого в декарбонизатор, и температурой исходной воды близка к обратно пропорциональной. На фиг. 1 изображена зависимость между расходом воздуха на декарбонизацию и температурой исходной воды, необходимыми для достижения требуемой остаточной концентрации диоксида углерода в декарбонизированной воде 3 мг/л.

Включение в способ декарбонизации воды операции регулирования расхода воздуха и условий проведения этой операции - обратно пропорционально температуре исходной воды - позволяет повысить экономичность способа декарбонизации за счет сокращения затрат энергии на привод вентилятора декарбонизатора в режимах с повышенной температурой исходной воды, а также обеспечить необходимое качество декарбонизации благодаря поддержанию оптимального расхода воздуха, подаваемого в декарбонизатор.

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 фиг. 2 изображена принципиальная схема установки для декарбонизации воды, поясняющая предложенный способ.

Входящая в систему подготовки добавочной питательной воды для паровых котлов тепловой электростанции установка содержит декарбонизатор 1 с подключенными к нему трубопроводом исходной 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 температуры исходной воды 9, установленным на трубопроводе обрабатываемой воды 2. В верхней части декарбонизатора расположен патрубок выпара 10.

Рассмотрим пример реализации заявленного способа.

Исходную воду в количестве 300 т/ч с температурой 30^oC, фиксируемой датчиком температуры 9, подают в декарбонизатор 1. Вентилятором 6 по воздуховоду 4 в декарбонизатор подают атмосферный воздух. С помощью регулятора 8 и регулирующего органа 7 устанавливают расход воздуха 12000 м³/ч. Насыщенный свободным диоксидом углерода выпар удаляют из декарбонизатора по патрубку 10. Декарбонизированную воду откачивают из декарбонизатора насосом 5 в деаэратор добавочной питательной воды котлов (не показан). Если в декарбонизатор подают воду в прежнем количестве, но температуру воды по условиям работы тепловой электростанции повышают до 45^oC, расход воздуха, подаваемого в декарбонизатор, снижают обратно пропорционально изменению температуры исходной воды до 8000 м³/ч по импульсу от датчика 9 с помощью регулятора 8 и регулирующего органа 7. Это позволяет снизить расход электроэнергии на привод вентилятора 6 в этом режиме по сравнению с режимом с меньшей температурой исходной воды. При снижении температуры исходной воды для обеспечения необходимого качества декарбонизации увеличивают расход воздуха. Отметим, что реализация заявленного способа возможна и при другом устройстве установки для декарбонизации воды, например при отсутствии в ней регулятора 8, в этом случае расход воздуха регулируют обратно пропорционально температуре исходной воды вручную 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".

Способ декарбонизации воды предназначен для использования на тепловых электростанциях и котельных установках. Декарбонизация происходит путем контакта исходной воды и атмосферного воздуха, которые подают в декарбонизатор, при этом расход воздуха, подаваемого в декарбонизатор, регулируют обратно пропорционально температуре исходной воды. За счет сокращения затрат энергии на привод вентилятора в режимах с повышенной температурой исходной воды повышается экономичность способа декарбонизации, а также обеспечивается необходимое качество декарбонизации благодаря поддержанию оптимального расхода воздуха, подаваемого в декарбонизатор. 2 ил.

Способ декарбонизации воды путем контакта исходной воды и атмосферного воздуха, которые подают в декарбонизатор, отличающийся тем, что расход воздуха, подаваемого в декарбонизатор, регулируют обратно пропорционально температуре исходной воды.