УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕГАЗАЦИИ ГОРЯЧЕЙ ВОДЫ Российский патент 2003 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 термовакуумный деаэратор (дегазатор) 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. Обычно в качестве струйного водяного насоса используется водовоздушный эжектор. Аналогичные элементы конструктивно-компоновочной схемы имеет и установка вакуумной деаэрации воды по авт. св. СССР 1535833.

Обычно на городских центральных тепловых пунктах (ЦТП) для обработки (дегазации) горячей воды используются термовакуумные деаэраторы производительностью 150-200 м³ дегазированной воды в час. При этом в сутки такой деаэратор на самом деле обрабатывает 800-1000 м³ воды. Система отсоса паровоздушной смеси, применяемая в таких деаэраторах, рассчитана на режим максимального пароприхода, который имеет место только в процессе подачи воды на дегазацию. В режиме, когда нет подачи воды на дегазацию, функция системы отсоса паровоздушной смеси состоит в том, чтобы поддерживать в дегазационной колонне требуемый уровень вакуума. Конструктивные особенности существующих систем отсоса паровоздушной смеси таковы, что не смотря на режим работы самой дегазационной колонны (при подаче воды на дегазацию или при отсутствии подачи) сама система отсоса работает все время в одном и том же режиме работы, рассчитанном на максимальный пароприход. Согласно теории струйных систем [2] для отсоса паровоздушной смеси необходим значительный расход рабочей жидкости, в то время как на режиме отсутствия подачи воды на дегазацию система отсоса только поддерживает давление вакуума в колонне и для этого достаточно расхода рабочей среды на порядок меньше. Для подачи рабочей среды (воды) в струйный насос системы отсоса паровоздушной смеси используется обычно центробежный насос с электроприводом. При этом, поскольку на режиме отсутствия подачи воды на дегазацию нужен значительно меньший расход рабочей жидкости, а соответственно и меньшая мощность электрического привода, существующая система отсоса паровоздушной смеси обладает низким кпд, это и является ее основным недостатком.

Задача изобретения - повышение кпд работы системы отсоса паровоздушной смеси из рабочей полости дегазационной колонны. Указанная задача решается тем, что на режиме работы дегазационной колонны, когда отсутствует подача воды на дегазацию, снижен расход рабочей среды в струйный насос (в водовоздушный эжектор), соответственно уменьшена и мощность электропривода нагнетательных насосов. Однако при изменении расхода рабочей среды для водовоздушного эжектора необходимо обеспечить соответствующий расчетный режим работы такого струйного насоса, а для этого необходимо преодолеть значительные технические трудности. Поэтому более целесообразным является выполнение системы отсоса паровоздушной смеси в виде двух параллельных газогидравлических трактов, имеющих общий исток по паровоздушной смеси и общий сток для использованной рабочей среды и сконденсировавшегося выпара. При этом в каждый из этих трактов встроен свой водовоздушный эжектор с отличающимся на порядок расходом рабочей среды (воды), причем подача ее в каждое из рабочих сопел эжекторов осуществляется своим нагнетательным насосом.

Так в соответствии с конструкторской документацией на термовакуумный деаратор, принятый за прототип [1], отсос паровоздушной среды из дегазационной колонны осуществляется водовоздушным эжектором с рабочим соплом, диаметр критического сечения которого равен 33,6 мм. Для установившегося вакуума в дегазационной колонне при отсутствии пароприхода (при отсутствии подачи воды на дегазацию в дегазационную колонну), для поддержания вакуума в колонне достаточна работа водовоздушного эжектора с рабочим соплом, имеющим диаметр критического сечения равный 10 мм. При равенстве давлений в предсопловых трактах расход рабочей среды (воды) водовоздушного эжектора при диаметре критического сечения в 33,6 мм будет в (33,6/10)²=11,29 раза больше, чем расход рабочей среды (воды) для водовоздушного эжектора с диаметром критического сечения в 10 мм.

При работе деаэратора (дегазационной колонны) водовоздушный эжектор малой производительности постоянно работает в режиме эжектирования. Водовоздушный эжектор большей производительности запускается на рабочий режим эжектирования только перед подачей воды на дегазацию в дегазационную колонну.

Таким образом, ограничивая время работы электропривода большей мощности, можно добиться значительной экономии электроэнергии и, следовательно, повысить кпд системы отсоса паровоздушной смеси и экономичность работы деаэратора в целом. Тем самым систему отсоса паровоздушной смеси с целью повышения ее кпд предлагается выполнить в виде двух параллельно смонтированных водовоздушных эжекторов с отличающимися на порядок расходными характеристиками, при этом патрубки подвода эжектируемой среды газодинамически связаны с патрубком отвода паровоздушной смеси из дегазационной колонны, а их камеры смешения подстыкованы к общей магистрали слива и каждый из них имеет свой нагнетательный насос, а включение и выключение нагнетательного насоса для сопла большей производительности управляется сигналами, вырабатываемыми сигнализатором уровня воды в дегазационной колонне.

На фиг.1 представлена схема устройства для дегазации жидкости (общий вид в разрезе). На фиг.2 - принципиальная схема предлагаемой системы отсоса паровоздушной смеси из дегазационной колонны.

Устройство состоит из дегазационной колонны 1, патрубка подачи воды на дегазацию 2, патрубка 3 отвода паровоздушной смеси, патрубка 4 отвода воды потребителю. Для отсоса паровоздушной смеси из дегазационной колонны, дегазационная колонна оснащена специальной системой 9, принципиальная схема которой показана на фиг.2. Эта система 9 позволяет подавать паровоздушную смесь в охладитель выпара 6. Для накопления охлажденного и сконденсировавшегося выпара предназначена емкость 7, из которой вода сливается в колонну. Для регулирования уровня воды в колонне устройство снабжено регулятором (сигнализатором) 5.

Система отсоса паровоздушной смеси из дегазационной колонны, схема которой показана на фиг.2, состоит из патрубка отвода 8 паровоздушной смеси из охладителя выпара 6 (фиг.1), двух водовоздушных струйных эжекторов 10 и 11, в рабочие сопла каждого из которых рабочая среда (вода) подается с помощью своего нагнетательного насоса, соответственно обозначенных позициями 12 и 13. Каждый из насосов оснащен своим электроприводом, которые не указаны на фиг. 2. Каждая магистраль подачи рабочей среды (воды) в рабочие сопла эжекторов имеет свой охладитель рабочей среды, обозначенные на фиг.2 позициями 14 и 15. Для накопления отработанной воды служит емкость 16.

Устройство работает следующим образом.

В рабочей полости дегазационной колонны 1 в зоне дегазации создается и поддерживается постоянно расчетное давление порядка 0,01-0,02 МПа. Это разрежение достигается за счет работы водовоздушного эжектора 11, который по патрубку отвода 3 паровоздушной смеси отсасывает из дегазационной колонны паровоздушную смесь. По мере расходования по патрубку 4 дегазированной воды из дегазационной колонны происходит понижение уровня воды в колонне. При достижении минимально допустимого техническими условиями уровня воды в дегазационной колонне сигнализатор 5 уровня воды в дегазационной колонне подает сигнал на включение электропривода нагнетательного насоса 12 подачи рабочей среды в рабочее сопло водовоздушного эжектора 10. После запуска на рабочий режим эжектора 10 подается сигнал на закрывающий клапан магистрали подачи воды на дегазацию, непоказанный на фиг.1. Этот сигнал открывает проходное сечение патрубка 2 и вода поступает на дегазацию в полость дегазационной колонны. При поступлении воды на дегазацию резко возрастает пароприход, с отсосом которого справляется более мощный струйный водовоздушный эжектор 10. При подаче воды в дегазационную колонну уровень ее постоянно растет, а когда он достигает верхнего предельного значения, сигнализатор уровня воды 5 в колонне вырабатывает сигнал на запирающий клапан, который перекрывает проходное сечение подводящего патрубка 2. После этого происходит останов электродвигателя насоса 12 подачи рабочей среды (воды) в сопло водовоздушного эжектора 10. С поддержанием расчетного уровня значения вакуума в дегазационной колонне справляется на этом режиме работы дегазационной колонны водовоздушный эжектор 11. При этом в каждой из магистралей подачи рабочей среды (воды) в сопла водовоздушных эжекторов встроен свой охладитель рабочей среды (воды), обозначенные на фиг.2 позициями 14 и 15, а бак накопитель отработанной воды 16 общий для двух водовоздушных эжекторов.

Таким образом, предлагаемое устройство за счет выполнения системы отсоса паровоздушной смеси в виде двух параллельно установленных водовоздушных эжекторов, имеющих автономную запитку рабочих сопел, причем расход рабочей среды для каждого из сопел отличается друг от друга на порядок, и оснащения электропривода более мощного насоса выключателем, управляемым сигнализатором уровня воды в колонне, позволяет снизить расход электроэнергии, необходимой для работы системы отсоса паровоздушной смеси, и, следовательно, повысить экономичность работы всей дегазационной колонны.

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

2. Соколов Е.Я. Зингер И.Н. Струйные аппараты. - М.: Энергия, 1970.

Изобретение относится к технике очистки воды от растворенных газов. Может быть использовано в промышленных и коммунальных отопительных системах для удаления растворенных газов в системах подачи горячей воды. Устройство состоит из корпуса дегазатора, в вакуумируемую полость которого сверху подается дегазируемая вода. Вода испаряется и дегазируется. Образовавшаяся паровоздушная смесь отсасывается через охладитель выпара системой отсоса, которая рассчитана на максимальный приход паровоздушной смеси. Система отсоса выполнена в виде двух параллельных трактов, в состав каждого из которых входит водовоздушный эжектор. Расходы рабочей жидкости отличаются для эжекторов в 10-15 раз, а каждый из эжекторов имеет свой питательный насос. Насос подачи воды в рабочее сопло водовоздушного эжектора меньшей производительности постоянно работает в режиме нагнетания, а сам эжектор - в режиме эжектирования. Электропривод нагнетательного насоса большей производительности запускается или останавливается сигналами, снимаемыми с сигнализатора уровня воды в колонне. Устройство позволяет повысить экономичность работы системы отсоса паровоздушной смеси и соответственно экономичность работы дегазационного устройства. 2 ил.

Устройство для дегазации горячей воды, содержащее дегазационную колонну с патрубками подачи воды за дегазацию, отвода паровоздушной смеси, подачи дегазированной воды потребителям, сигнализатор уровня воды в колонне, охладитель выпара, систему отсоса паровоздушной смеси, отличающееся тем, что система отсоса паровоздушной смеси выполнена в виде двух параллельно смонтированных водовоздушных эжекторов с отличающимися на порядок расходными характеристиками, при этом патрубки подвода эжектируемой смеси для каждого из водовоздушных эжекторов имеют общий вход, газодинамически связанный с патрубком отвода паровоздушной смеси из дегазационной колонны, а камеры смешения водовоздушных эжекторов подстыкованы к общей магистрали слива и каждый из водовоздушных эжекторов имеет свой нагнетательный насос, причем включение и выключение электрического привода нагнетательного насоса для сопла большей производительности управляется сигналами, вырабатываемыми сигнализатором уровня воды в дегазационной колонне.