ВАКУУМНАЯ ДЕАЭРАЦИОННАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2001 года по МПК C02F1/20 C02F103/02 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для более эффективного удаления из воды коррозионно-активных газов.

Аналогичные технические решения известны, например, вакуумная деаэрационная установка [1], содержащая:
- вакуумный деаэратор, подсоединенный своим первым входом к выходу источника недеаэрированной воды;
- пароструйный эжектор, подсоединенный своим первым входом к первому выходу вакуумного деаэратора и своим вторым входом к источнику пара;
- разделительную колонку (конденсатор), подсоединенную своим первым входом к выходу пароструйного эжектора и своим вторым входом через разбрызгивающее устройство к выходу источника недеаэрированной воды, а своим третьим входом к выходу конденсата от потребителя;
- аккумуляторную емкость (емкость нагретой воды), подсоединенную своим входом к выходу разделительной колонки;
- первый центробежный насос, подсоединенный своим входом к выходу аккумуляторной емкости, а выходом через регулирующий клапан ко входу разбрызгивающего устройства вакуумного деаэратора;
- водоструйный эжектор, подсоединенный своим первым входом ко второму выходу вакуумного деаэратора, а вторым входом к питательной линии насосов, подсоединенный своим выходом через второй центробежный насос к линии питания котлов.

Общими признаками аналога и предлагаемого технического решения являются:
- вакуумный деаэратор, подсоединенный своим первым входом к выходу источника недеаэрированной воды;
- пароструйный эжектор, подсоединенный своим первым входом к первому выходу вакуумного деаэратора;
- разделительную колонку с разбрызгивающим устройством (конденсатор), подсоединенную своим входом к выходу пароструйного эжектора;
- аккумуляторную емкость (емкость нагретой воды), подсоединенную своим входом к выходу разделительной колонки.

Технический результат, который невозможно достичь известной вакуумной деаэрационной установкой, заключается в устранении нестабильности (частых изменений) расхода воды, поступающей из аккумуляторной емкости через первый центробежный насос в разбрызгивающее устройство вакуумного деаэратора.

Причиной невозможного получения технического результата является то, что регулирующий клапан регулирует уровень воды в аккумуляторной емкости и действия регулирующего клапана вызывают изменения расхода воды из аккумуляторной емкости в вакуумный деаэратор.

Наиболее близким аналогом заявляемому изобретению по технической сущности является вакуумная деаэрационная установка [2], содержащая:
- вакуумный деаэратор, выполненный с приемной камерой нагретой воды, подсоединенный своим первым входом через первый инжектор к первому источнику пара и к источнику недеаэрированной воды и своим вторым входом через теплообменник к выходу источника недеаэрированной воды;
- пароструйный эжектор, подсоединенный своим первым входом к первому выходу вакуумного деаэратора и своим вторым входом к выходу второго источника пара;
- второй инжектор (конденсатор), подсоединенный своим первым входом к выходу пароструйного эжектора и своим вторым входом к источнику недеаэрированной воды;
- емкость нагретой воды (разделительная колонка), подсоединенная своим входом к выходу второго инжектора и своим первым выходом через регулирующий клапан к третьему, четвертому и пятому входам (к приемной камере) вакуумного деаэратора, своим вторым выходом через предохранительный клапан к атмосфере;
- третий инжектор, подсоединенный своим первым входом через теплообменник ко второму выходу вакуумного деаэратора и своим вторым входом к выходу источника пара;
- емкость деаэрированной воды, подсоединенная своим первым входом к выходу третьего инжектора, своим вторым входом к источнику пара и своим вторым выходом через предохранительный клапан к атмосфере;
- четвертый инжектор, подсоединенный своим первым входом ко второму выходу емкости деаэрированной воды, своим вторым входом к источнику пара, а выходом к потребителю деаэрированной воды.

Общими признаками прототипа и предлагаемого технического решения являются:
- вакуумный деаэратор, выполненный с приемной камерой нагретой воды, подсоединенный своим первым входом к выходу первого источника пара и своим вторым входом к выходу источника недеаэрированной воды;
- как минимум один пароструйный эжектор, подсоединенный своим первым входом к первому выходу вакуумного деаэратора и вторым входом к выходу второго источника пара;
- как минимум один конденсатор пара эжектора, подсоединенный своим первым входом к выходу как минимум одного пароструйного эжектора и своим вторым входом к выходу источника недеаэрированной воды;
- емкость нагретой воды, подсоединенная своим как минимум одним входом к выходу как минимум одного конденсатора пара и выходом ко входу приемной камеры вакуумного деаэратора.

Технический результат, который невозможно достичь известной вакуумной деаэрационной установкой, заключается в устранении нестабильности (частых изменений) расхода воды, поступающей из емкости нагретой воды через регулирующий клапан в вакуумный деаэратор.

Причиной невозможного получения указанного технического результата является то, что регулирующий клапан постоянно регулирует уровень воды в емкости нагретой воды и действия регулирующего клапана вызывают нестабильность (частые изменения) расхода воды из емкости нагретой воды в вакуумный деаэратор.

Кроме того, технический результат, который невозможно достичь данной деаэрационной установкой, заключается в устранении полного слива воды из емкости нагретой воды в деаэратор при вскипании воды в трубопроводе перед поступлением в деаэратор, при чрезмерно большой степени открытия регулирующего клапана и несвоевременном его прикрытии, и в связи с этим - проскоков газа из емкости нагретой воды в деаэратор.

Причиной невозможного этого технического результата является то, что отсутствует дополнительная подача воды в емкость нагретой воды (в разделительную колонку).

Учитывая анализ и характеристику известных аналогичных технических решений, можно сделать вывод, что задача создания "Вакуумной деаэрационной установки", устойчиво деаэрирующей воду без нарушения качества деаэрации в течение всего периода ее работы, является актуальной на сегодняшний день.

Технический результат, указанный выше, достигается тем, что вакуумная деаэрационная установка, содержащая вакуумный деаэратор, выполненный с приемной камерой нагретой воды, сообщающейся через свой первый выход с внутренней полостью вакуумного деаэратора, подсоединенный своим первым входом к выходу первого источника пара или перегретой воды, своим вторым входом к выходу источника недеаэрированной воды и своим вторым выходом к потребителю деаэрированной воды, как минимум один пароструйный эжектор, подсоединенный своим первым входом к первому выходу вакуумного деаэратора и своим вторым входом к выходу второго источника пара, как минимум один конденсатор пара, подсоединенный своим первым входом к выходу как минимум одного пароструйного эжектора и своим вторым входом к выходу источника недеаэрированной воды, и емкость нагретой воды, подсоединенную своим как минимум одним входом к выходу как минимум одного конденсатора пара, а выходом ко входу приемной камеры вакуумного деаэратора, снабжена замедлителем потока, выполненного в виде патрубка, наклоненного к вертикальной оси, подсоединенного одним концом через трубопровод к внутренней полости емкости нагретой воды, а другим концом к внутренней полости приемной камеры вакуумного деаэратора.

Введение замедлителя потока в предлагаемой деаэрационной установке позволяет организовать дополнительную подачу воды в емкость нагретой воды. Что предотвращает срыв гидрозатвора в трубопроводе, отводящем воду из емкости нагретой воды в деаэратор при вскипании нагретой воды в трубопроводе перед поступлением в приемную камеру вакуумного деаэратора.

В предлагаемой вакуумной деаэрационной установке система, состоящая из емкости нагретой воды, приемной камеры вакуумного деаэратора, трубопровода, соединяющего выход емкости нагретой воды со входом приемной камеры, замедлителя потока, подсоединенного одним концом через трубопровод к внутренней полости емкости нагретой воды, а другим концом к внутренней полости приемной камеры вакуумного деаэратора, образует гидрозатвор, препятствующий проскоку газов из конденсатора в деаэратор.

В предлагаемой деаэрационной установке вода в конденсаторе нагревается до температуры, превышающей температуру насыщения, соответствующую давлению в деаэраторе. В этой связи нагретая вода перед поступлением в приемную камеру в трубопроводе вскипает. Образовавшийся пар выносит из трубопровода воду. Однако срыва гидрозатвора при этом не происходит, т.к. в данном режиме из приемной камеры через замедлитель потока в емкость нагретой воды подается дополнительный расход воды.

При отсутствии вскипания воды перед поступлением в приемную камеру (что наблюдается в начальный период пуска деаэрационной установки) через замедлитель потока течет вода из емкости нагретой воды в приемную камеру вакуумного деаэратора.

При наборе в деаэраторе определенного вакуума температура воды в емкости нагретой воды становится выше температуры насыщения, соответствующей давлению в деаэраторе. В результате вода перед поступлением в приемную камеру (в трубопроводе и в замедлителе потока) вскипает. Образовавшийся при этом пар выносит воду из трубопровода, т.к. пар равномерно распределен по поперечному сечению трубопровода, а скорость движения потока в трубопроводе большая, а из замедлителя движения потока пар воду не выносит, т.к. образовавшиеся пузырьки пара в замедлителе, всплывая вертикально, смещаются к верхней стенке замедлителя, т.е. пар отделяется от воды, кроме того, скорость движения потока в замедлителе небольшая, т.к. площадь проходного сечения замедлителя потока превышает площадь проходного сечения трубопровода, подводящего воду к замедлителю потока. При выносе воды из трубопровода уменьшается падение давления в нем, т.к. при этом уменьшилась высота столба жидкости в трубопроводе. При уменьшении падения давления в трубопроводе увеличивается расход воды через него. Т.к. расход воды из конденсаторов в емкость нагретой воды не изменился, то при увеличении расхода воды через трубопровод уменьшается расход воды через замедлитель потока из емкости нагретой воды в приемную камеру. При интенсивном парообразовании в трубопроводе расход воды через трубопровод превысит расход воды, поступающей из конденсаторов в емкость нагретой воды. Однако расход воды из приемной камеры в деаэратор при этом не изменится, т.к. в таком режиме через замедлитель потока часть воды из приемной камеры возвращается в емкость нагретой воды. Что препятствует срыву гидрозатвора в трубопроводе и обеспечивает стабильность режима работы деаэрационной установки.

Из вышеизложенного следует, что в предлагаемой вакуумной деаэрационной установке технический результат, заключающийся в устранении нестабильности расхода воды, поступающей из емкости нагретой воды в вакуумный деаэратор, а также технический результат, заключающийся в устранении полного слива воды из емкости нагретой воды, достигнуты.

Сущность изобретения поясняется нижеследующим описанием и чертежом, где представлена вакуумная деаэрационная установка.

Вакуумная деаэрационная установка содержит вакуумный деаэратор 1, эжекторную установку, оборудованную пароструйными эжекторами 2, 3, 4 и конденсаторами пара смешивающего типа 5, 6, 7, емкость нагретой воды 8, замедлитель потока 9, выполненный в виде наклонного патрубка к вертикальной оси. Вакуумный деаэратор 1 выполнен с приемной камерой нагретой воды 10, сообщающейся через свой первый выход с внутренней полостью вакуумного деаэратора. Вакуумный деаэратор 1 подсоединен своим входом 11 к выходу первого источника пара или перегретой воды, своим входом 12 через трубопровод к выходу источника недеаэрированной воды 13 и своим выходом 14 к потребителю деаэрированной воды. Пароструйный эжектор 2 подсоединен своим первым входом к выходу 15 вакуумного деаэратора и своим вторым входом к выходу второго источника пара 16. Конденсатор 5 подсоединен своим первым входом к выходу эжектора 2 и своим вторым входом к выходу источника недеаэрированной воды 13.

Эжектор 3 подсоединен своим первым входом к первому выходу конденсатора 5 и своим вторым входом к выходу второго источника пара. Конденсатор 6 подсоединен своим первым входом к выходу эжектора 3, а своим вторым входом к выходу источника недеаэрированной воды 13. Эжектор 4 подсоединен своим первым входом к первому выходу конденсатора 6 и своим вторым входом к выходу второго источника пара. Конденсатор 7 подсоединен своим первым входом к выходу эжектора 4, а своим вторым входом к выходу источника недеаэрированной воды 13. Внутренняя полость конденсатора 7 сообщена с атмосферой с помощью патрубка 17. Емкость нагретой воды 8 подсоединена своими тремя входами к выходам конденсаторов 5, 6 и 7, а выходом через трубопровод 18 ко входу приемной камеры 10. Кроме того, внутренняя полость емкости 8 сообщена с внутренней полостью приемной камеры 10 через последовательно соединенные между собой трубопровод 19 и замедлитель потока 9.

Предлагаемая вакуумная деаэрационная установка работает следующим образом. Недеаэрированная вода поступает в установку от выхода источника недеаэрированной воды 13. Перед поступлением в деаэратор поток недеаэрированной воды разделяется на два потока. Один поток направляется через вход 12 в вакуумный деаэратор, а другой поток - в конденсаторы 5, 6 и 7 для охлаждения и конденсации пара эжекторов. В каждом конденсаторе вода нагревается до температуры, близкой температуре насыщения, соответствующей давлению в данном конденсаторе. За счет этого предотвращается десорбция свободной углекислоты водой в конденсаторах, а следовательно, предотвращается возврат свободной углекислоты, отсасываемой из деаэратора эжекторной установкой обратно в деаэратор. Из конденсаторов нагретая вода самотеком поступает в емкость 8. Температура воды в емкости 8 превышает температуру насыщения, соответствующую давлению в деаэраторе. В этой связи вода перед поступлением в приемную камеру 10 в трубопроводе 18 вскипает. Образовавшийся пар выносит из трубопровода воду. Однако срыва гидрозатвора в трубопроводе 18 не происходит, т.к. в данном режиме из приемной камеры 10 через замедлитель потока 9 и через подсоединенный к нему трубопровод 19 в емкость 8 поступает дополнительный расход воды.

При отсутствии вскипания воды в трубопроводе 18, что наблюдается в начальный период пуска деаэрационной установки, через трубопровод 19 и через подсоединенный к нему замедлитель потока 9 течет вода из емкости 8 в приемную камеру 10.

При наборе в деаэраторе определенного вакуума температура воды в емкости 8 становится выше температуры насыщения, соответствующей давлению в деаэраторе. В результате вода перед поступлением в приемную камеру 10 (в трубопроводе 18 и замедлителе потока 9) вскипает. Образовавшийся при этом пар выносит из трубопровода 18 воду, т.к. пар равномерно распределен в поперечном сечении трубопровода, а скорость движения потока в трубопроводе большая. Однако образовавшийся пар в замедлителе потока 9 из него воду не выносит, т. к. образовавшиеся пузырьки пара в замедлителе, всплывая вертикально, смещаются к верхней стенке замедлителя, т.е. пар отделяется от воды, кроме того, скорость движения потока в замедлителе небольшая, т.к. площадь проходного сечения замедлителя 9 превышает площадь проходного сечения трубопровода 19. При выносе воды из трубопровода 18 уменьшается падение давления в нем, т.к. при этом уменьшилась высота столба жидкости в трубопроводе. При уменьшении падения давления через трубопровод 18 увеличивается расход воды. Т.к. расход воды из конденсаторов 5, 6, 7 в емкость 8 не изменился, то при увеличении расхода воды через трубопровод 18 уменьшается расход воды из емкости 8 в приемную камеру 10 через замедлитель потока 9. При интенсивном парообразовании в трубопроводе 18 расход воды через него превысит расход воды, поступающей из конденсаторов 5, 6, 7 в емкость 8. Однако расход воды из приемной камеры 10 в деаэратор 1 при этом не изменится, т.к. из приемной камеры 10 через замедлитель потока 9 часть воды возвращается в емкость 8. Что препятствует срыву гидрозатвора в трубопроводе 18 и обеспечивает стабильность режима работы деаэрационной установки.

Вода, поступившая в деаэратор через приемную камеру 10, смешивается с водой, поступившей в деаэратор через вход 12. В деаэраторе деаэрируемая вода обрабатывается паром, поступившим в деаэратор через вход 11. При этом вода подогревается и деаэрируется. После чего деаэрированная вода через выход 14 направляется к потребителю деаэрированной воды.

Пар, образовавшийся при вскипании воды в трубопроводе 18, поступает через приемную камеру 10 в деаэратор 1, где, смешавшись с паром, поступившим в деаэратор через вход 11, конденсируется при подогреве деаэрируемой воды, а неконденсирующиеся газы через выход 15 направляются в эжекторную установку. Эжекторная установка содержит три ступени сжатия отсасываемых из деаэратора газов. Сначала отсасываемые газы сжимаются паром в эжекторе 2, после чего парогазовая смесь направляется в конденсатор 5, где пар конденсируется, а неконденсирующиеся газы направляются в эжектор 3. Здесь газы сжимаются паром, после чего парогазовая смесь направляется в конденсатор 6, где пар конденсируется, а неконденсирующиеся газы направляются в эжектор 4. Здесь также газы сжимаются паром, после чего парогазовая смесь направляется в конденсатор 7, где пар конденсируется, а неконденсирующиеся газы через патрубок 17 отводятся в атмосферу.

В предлагаемой вакуумной деаэрационной установке регулируется меньшее количество технологических параметров, обеспечивающих режим работы деаэрационной установки по сравнению с известными установками. Что улучшает стабильность режима деаэрации.

В предлагаемой вакуумной деаэрационной установке вместо конденсаторов рекуперативного типа (что является в настоящее время типовым решением) применены конденсаторы смешивающего типа. За счет этого повышается эксплуатационная надежность эжекторной установки, а следовательно, повышается также и эксплуатационная надежность предлагаемой вакуумной деаэрационной установки.

Кроме того, обеспечение нагрева воды в конденсаторах предлагаемой деаэрационной установки до температуры, близкой температуре насыщения, соответствующей давлению в конденсаторе, предотвращает десорбцию свободной углекислоты водой, охлаждающей конденсаторы. Что предотвращает возврат свободной углекислоты отсасываемой эжекторной установкой из деаэратора обратно в деаэратор, а следовательно, повышает эффективность удаления из деаэрируемой воды свободной углекислоты, предлагаемой деаэрационной установкой.

Литература
1. Опыт изобретателей, рационализаторов и новаторов производства. Вакуумная деаэрационная установка для промышленных котельных. - М., - 1961.

2. Патент РФ на изобретение N 2075443, Кл. C 02 F 1/20, опубл. 20.03.97, Бюл. N 8.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для деаэрации подпиточной воды. Установка содержит вакуумный деаэратор с приемной камерой нагретой воды, источник пара или перегретой воды, источник недеаэрированной воды, потребитель деаэрированной воды. Пароструйный эжектор подсоединен своим первым входом к первому выходу вакуумного деаэратора и вторым входом - к выходу второго источника пара. Конденсатор пара эжектора соединен с пароструйным эжектором и источником недеаэрированной воды. Емкость нагретой воды соединена с конденсатором пара эжектора и с приемной камерой вакуумного деаэратора. Установка дополнительно снабжено замедлителем потока в виде патрубка, наклоненного к вертикальной оси, соединенного с внутренней полостью емкости нагретой воды и внутренней полостью приемной камеры вакуумного деаэратора. Технический результат состоит в устранении нестабильности работы деаэратора. 1 ил.

Вакуумная деаэрационная установка, содержащая вакуумный деаэратор, выполненный с приемной камерой нагретой воды, сообщающейся через свой первый выход с внутренней полостью вакуумного деаэратора, подсоединенный своим первым входом к выходу первого источника пара или перегретой воды, своим вторым входом через трубопровод - к выходу источника недеаэрированной воды и своим вторым выходом - к потребителю деаэрированной воды, как минимум один пароструйный эжектор, подсоединенный своим первым входом к первому выходу вакуумного деаэратора и своим вторым входом - к выходу второго источника пара, как минимум один конденсатор пара эжектора, подсоединенный своим первым входом к выходу как минимум одного пароструйного эжектора и своим вторым входом - к выходу источника недеаэрированной воды, емкость нагретой воды, подсоединенную своим как минимум одним входом к выходу как минимум одного конденсатора пара эжектора, а выходом - ко входу приемной камеры вакуумного деаэратора, отличающаяся тем, что установка дополнительно снабжена замедлителем потока, выполненным в виде патрубка, наклоненного к вертикальной оси, подсоединенного одним концом через трубопровод к внутренней полости емкости нагретой воды, а другим концом - к внутренней полости приемной камеры вакуумного деаэратора.