УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕГАЗАЦИИ ГОРЯЧЕЙ ВОДЫ Российский патент 2001 года по МПК C02F1/20 C02F103/02 

Изобретение относится к технике обработки горячей воды с целью дегазации ее перед подачей на потребление населению.

Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является одноступенчатый вакуумный деаэратор насадочного типа, описание которого имеется в монографии /1/. Упомянутое устройство является разработкой предприятия "Удмуртгражданпроект" и состоит из вертикальной дегазационной колонны, закрытой с обоих концов, с установленной внутри нее решеткой. На решетке располагается насадка из колец Рашига, на которую поступает вода на дегазацию из дренированной трубы, причем парогазовая смесь отсасывается из колонны через охладитель выпара струйным водяным насосом. Аналогичные элементы конструктивно-компоновочной схемы имеет и установка вакуумной деаэрации воды по А.С. СССР N 1535833.

Недостатком подобных схем дегазационных устройств насадочного типа является низкая надежность их работы и недостаточная эффективность дегазации. Причины этого в следующем:
1. При подаче воды в колонну кольца Рашига приходят в движение, истираются и крошатся, а попадая далее в насосные системы, выводят их из строя. Более того, кольца Рашига загромождают проходное сечение колонны и затрудняют отсос паровоздушной смеси.

2. Существующие дегазаторы насадочного типа обладают несовершенной системой отсоса паровоздушной смеси, отчего величина вакуума в дегазационной колонне не соответствует расчетной. Причем по мере эксплуатации дегазационной колонны из-за старения уплотнительных элементов и образования отложений в трактах характеристики по вакууму ухудшаются. В результате этого вместо требуемых по ГОСТу 50 мкг остаточного кислорода в деаэрированной воде на практике его содержание лежит в интервале от 150 до 200 мкг.

Задача изобретения - повышение эффективности дегазации, надежности функционирования дегазатора и повышение его экономичности.

Поставленная задача достигается тем, что в схеме дегазационной колонны не используется насадка в виде колец Рашига, а подача воды на дегазацию осуществляется через многофорсуночные головки, что обеспечивает мелкодисперсный распыл дегазируемой воды. Как показывают расчеты, из мелких капель жидкости за счет их долгого пребывания в зоне дегазации растворенные в жидкости газы диффундируют до концентраций, определяемых расчетными значениями, соответствующими параметрам паровоздушной смеси в дегазационной колонне. Данное явление было подтверждено экспериментально при использовании в качестве узла распыла форсуночных головок от конверсируемой жидкостной ракеты типа "Скад". Однако при этом наблюдается столь интенсивное парообразование, что существующая система пароотсоса с этим не справляется: в охладитель выпара поступает значительно большее количество пара, на обработку которого существующий охладитель выпара не рассчитан. Поэтому для совершенствования системы отсоса выпара предлагается установить в колонне заборник выпара, который выполняет роль предварительной ступени охладителя выпара, и оптимизировать проточные тракты струйного насоса. Это обусловлено следующими соображениями:
1. Охлаждение паровоздушной смеси до ее поступления в установленный на колонне охладитель выпара позволяет улучшить эффективность работы самого охладителя выпара. Этого можно добиться, если внутри колонны установить заборник паровоздушной смеси. При этом такой заборник должен иметь развитую поверхность конденсации паровоздушной смеси.

2. При оптимизации трактов струйного насоса можно добиться более глубокого вакуума в колонне, тем самым повышается степень дегазации горячей воды. Плохая работа системы отсоса паровоздушной смеси обусловлена тем, что, исходя из экономических соображений, в конструкциях промышленных дегазационных колонн в качестве струйных отсасывающих систем используются гидроэлеваторы. Однако гидроэлеваторы эффективно работают только с жидкостями и неэффективно отсасывают паровоздушную смесь.

3. Отказ от колец Рашига позволит не только повысить надежность работы дегазатора, но и сэкономить на стоимости неиспользованных колец, замена которых требуется один раз в три года.

Таким образом, сказанное позволяет улучшить степень дегазации жидкости, не изменяя размеров дегазационной колонны, повысить надежность функционирования и экономичность дегазатора.

На чертеже представлена схема устройства для дегазации жидкости (общий вид в разрезе).

Устройство состоит из цилиндрического корпуса 1 патрубка подачи воды 12, патрубка 3 отвода паровоздушной смеси, патрубка 11 отвода воды потребителю. На патрубке подвода воды 12 установлена связка форсуночных головок 2. В корпусе 1 выполнена решетка 6, используемая ранее для размещения колец Рашига, на которой установлен одним из своих торцов заборник выпара 4, выполненный в виде газовода, второй торец которого герметично подстыкован к патрубку 3 отвода паровоздушной смеси. На решетку 6 внутри корпуса заборника паровоздушной смеси 4 засыпана насадка 5 в виде колец Рашига. Для дальнейшего охлаждения паровоздушной смеси устройство снабжено охладителем выпара 7. Для подачи паровоздушной смеси в охладитель выпара, устройство снабжено струйным эжектором (струйным насосом) 8. Для накопления охлажденного и сконденсировавшегося выпара предназначена емкость 9. Для регулирования воды в колонне устройство снабжено регулятором уровня воды в колонне 10.

Устройство работает следующим образом.

После запуска вакуумного насоса, не показанного на чертеже, и понижения давления в дегазаторе до величины, соответствующей условию вскипания воды, производится подача дегазируемой воды под давлением 0.4-0.6 МПа (поток I) через патрубок 12 в форсуночные головки 2. Форсуночные головки 2 распыливают воду до мелкокапельной структуры со средним размером капли в 60 мкм. В процессе падения каждой отдельной капли от среза форсунки до уровня жидкости в колонне происходит ее дегазация. Выделившийся из капель газ, например кислород, и пар за счет работы системы отсоса паровоздушной системы 8 поступает в приемный патрубок 4, где, проходя через кольца Рашига 5, пар частично конденсируется, и в виде воды стекает обратно в дегазационную колонну. Оставшийся объем паровоздушной смеси поступает в охладитель выпара 7 (поток II), где происходит основная конденсация выпара. Образовавшаяся в результате конденсация пара вода сливается в канализацию (поток III). Остаток паровоздушной смеси отсасывается из охладителя выпара 7 (поток IV) струйным водовоздушным эжектором 8. Пройдя водовоздушный эжектор 8, пар окончательно конденсируется и вместе с рабочей жидкостью попадает (поток V) в накопитель 9, откуда, либо сливается в канализацию, либо вновь поступает после подогрева на деаэрацию (поток VI). Деаэрированная вода через патрубок 11 поступает к потребителю за счет насосной системы, не показанной на чертеже. Для регулирования уровня воды в дегазаторе предусмотрен регулятор 10 уровня, поддерживающий уровень воды в определенных пределах.

Таким образом, предлагаемое устройство за счет использования мелкодисперного распылиителя воды на дегазацию, выполненного в виде форсуночных головок конверсируемых ракетных жидкостных двигателей, позволяет за время пролета каждой отдельной капли от среза форсунки до поверхности жидкости довести концентрацию растворенных газов в воде до расчетных значений. Эти расчетные значения определяются температурой воды и глубиной вакуума в колонке, что зависит от эффективности работы системы отсоса паровоздушной смеси. Расчеты показывают, что, если проходное сечение колонны не загромождено кольцами Рашига, то для всех капель жидкости, создаваемых форсуночными головками, можно добиться полного удаления растворенных газов. Установка в дегазационную колонну форсуночных головок и приемника паровоздушной смеси требует минимальных доработок, но позволяет повысить в 3 - 5 раз эффективность работы термовакуумного дегазатора. Более того, отказ от колец Рашига позволяет не только повысить надежность работы дегазатора, но и уменьшить массу самого дегазатора.

Источники информации
1. Лапотышкина Н.П., Сазонов Р.П. Водоподготовка и водно-химический режим тепловых сетей. - М, Энергоиздат, 1982, с. 200.

2. SU N 1535833, Установка вакуумной деаэрации воды. C 02 F 1/20, B 01 D 19/00, - 15.01.90. Бюл. N 2 .

Изобретение относится к технике очистки воды, технологических жидкостей и производственных сточных вод от растворенных газов, может быть использовано в промышленных и коммунальных отопительных системах, в системах подачи горячей воды. Устройство состоит из корпуса дегазатора, в полость которого сверху подается через блок форсуночных головок дегазируемая вода. Распыленная вода испаряется и дегазируется. Образовавшаяся паровоздушная смесь отсасывается через охладитель выпара струйным водовоздушным эжектором. На решетке внутри колонны установлен одним из своих полых торцов заборник выпара. Второй его торец герметично стыкуется с патрубком отвода паровоздушной смеси. Внутри заборника выпара засыпан слой колец Рашига. Уменьшение количества пара, поступающего в охладитель выпара, приводит к уменьшению массы паровоздушной смеси, поступающей в водовоздушный эжектор, что благоприятно сказывается на его рабочих характеристиках, в том числе на глубине вакуума. 1 ил.

Устройство для дегазации горячей воды, содержащее цилиндрический корпус с патрубками подачи воды на дегазацию, отвода паровоздушной смеси, подачи дегазированной воды потребителям, регулятор уровня воды в колонне, охладитель выпара, систему отсоса паровоздушной смеси и блок форсуночных головок, отличающееся тем, что оно снабжено решеткой, установленной в колонне, на которой базируется одним из своих полых торцов заборник выпара, выполненный в виде газохода, другой конец которого герметично стыкуется с патрубком отсоса паровоздушной смеси, а внутри корпуса заборника выпара на решетку засыпана насадка из колец Рашига, причем в качестве насоса системы отсоса паровоздушной смеси используется водовоздушный эжектор.