СПОСОБ ОБРАБОТКИ ВОДЫ Российский патент 2003 года по МПК C02F1/20 C02F103/02 

Изобретение относится к области обработки воды деаэрацией для удаления из воды агрессивных газов - кислорода и диоксида углерода и, в частности, может быть использовано в системах горячего водоснабжения.

Известен способ обработки воды путем ее деаэрации в вакуумном деаэраторе и деаэраторе повышенного давления, удаления выпара, образующегося при деаэрации из деаэратора повышенного давления под действием избыточного давления, а из вакуумного деаэратора - пароструйным эжектором, в который подают рабочий пар; в качестве рабочего пара пароструйного эжектора вакуумного деаэратора используют выпар деаэратора повышенного давления (см. заявку РФ 2001115514 по кл. C 02 F 1/20, с приоритетом 05.06.2001 г., опубл. 10.05.2002 г. ИСМ, 5).

Недостатком известного способа является сложность его и дороговизна, обусловленные необходимостью осуществления процесса под вакуумом.

Известен способ обработки воды термической деаэрацией, заключающийся в подаче воды струями через водораспределительное устройство на нижерасположенные барботажные тарелки и далее, через центральный вертикальный канал в аккумулирующую емкость, пар подают снизу (противотоком) под барботажные тарелки, обеспечивая, таким образом, контакт исходной воды с греющим паром в "струйной зоне", где пар конденсируется, а несконденсированный пар удаляется; пароводяная смесь через центральный канал поступает на шнековый завихритель, где в "закрученном" потоке происходит сепарация смеси с отведением газов (см. авт. свид. 1588716 по кл. C 02 F 1/20 с приоритетом 23.09.88 г., опубл. 30.08.90 г.).

Недостатком известного способа является его сложность, обусловленная сложностью аппаратурного оформления, и высокая стоимость как из-за вышесказанного, так и из-за потери напора, приводящие к необходимости установки дополнительных насосов.

Известен способ обработки воды деаэрацией путем подачи нагретой воды под давлением на деаэрацию, собственно деаэрации воды, заключающейся в контактировании ее с паром при давлении ее 1,5-2,0 кг/см² с образованием капель и парогазовой фазы; сформированный поток со скоростью 6-10 м/с. подают на криволинейную поверхность для придания центростремительного ускорения его частицам, способствующего выделению газа из жидкости. Предусматривается отведение парогазовой смеси через патрубок выпара и деаэрированной воды в аккумуляторный бак (см. патент РФ 2119890, кл.С 02 F 1/20 от 08.01.98, опубл. 10.10.98 г.).

Недостатком известного способа является сложность его, обусловленная не только многостадийностью и необходимостью создания центростремительного ускорения, но и происходящей вследствие этого потерей напора (в процессе контактирования деаэрируемой воды с паром, в поле центростремительного ускорения, при отведении воды в аккумуляторный бак), а также высокая стоимость как из-за сложности аппаратурного оформления и потери напора, так и за счет высоких эксплуатационных затрат, не позволяющие применять способ в системах горячего водоснабжения для снижения коррозии трубопроводов.

Известен способ обработки воды деаэрацией, наиболее близкий по назначению и технической сущности к заявляемому, путем нагрева воды за счет смешения ее с выхлопными газами газотурбинной установки; способ заключается в предварительном разгоне струи выхлопных газов газотурбинной установки в сопле газожидкостного струйного аппарата до сверхзвуковой скорости, нагреве воды, осуществляемом формированием газожидкостного потока (в специально спрофилированном канале) с преобразованием его в сверхзвуковой поток, торможением потока с формированием скачка давления, сопровождаемого его интенсивным ростом для придания газожидкостному потоку требуемых динамических характеристик, определяющих параметры деаэрированного водного потока, - расчетную скорость и напор, требуемый для подачи воды в сепаратор открытого типа.

По завершении процесса теплообмена тепловой и кинетической энергиями между выхлопным газом и жидкой средой - водой газожидкостную смесь подают в сепаратор для отделения газов от воды с подачей последней в сеть горячего водоснабжения (см. патент РФ 2144145, кл. F 04 F 5/54 с приоритетом 10.12.1998 г. , опубл. 01.10.2000 г.). Недостатками известного способа являются:
- интенсификация коррозии аппаратуры и трубопроводов из-за введения в воду выхлопных газов газотурбинной установки, содержащих агрессивные компоненты (СО₂, SO₂ и др.);
- сложность и дороговизна оборудования для нагрева воды при прямом контакте ее с предварительно разогнанной струей выхлопных газов газотурбинной установки до сверхзвуковой скорости в специально спрофилированном канале с соблюдением строгого контроля процесса обмена тепловой и кинетической энергиями между средами;
- высокая энергоемкость, а стало быть, и высокая стоимость способа, обусловленные потерями напора потока как в процессе нагрева, так и собственно в сепараторе открытого типа.

Техническим результатом заявляемого способа является снижение интенсивности коррозии, упрощение способа и удешевление его.

Технический результат достигается тем, что в способе обработки воды путем подачи нагретой воды под давлением на деаэрацию, с отведением выделившихся газов и подачей деаэрированной воды в систему горячего водоснабжения, воду подают на деаэрацию при температуре 55-60^oС, деаэрацию воды в сепараторе ведут в напорном режиме при давлении 4-6 кг/см² и поддержании температуры исходной воды.

Способ обработки воды осуществляют следующим образом.

Воду, нагретую в водоподогревателях до температуры 55-60^oС, содержащую кислород и диоксид углерода, выделившиеся при нагреве воды, подают в сепаратор. В сепараторе, в напорном режиме, при давлении 4-6 кг/см², осуществляют деаэрацию - разделение жидкой и газообразной фаз при поддержании температуры исходной воды, обеспечиваемой теплоизоляцией сепаратора, сводящей к минимуму потери тепла.

Осуществление процесса деаэрации в напорном режиме при заявляемых параметрах - температуре 55-60^oС и давлении 4-6 кг/см² - и поддержании температуры исходной воды, обеспечивает решение поставленной задачи - снижение интенсивности коррозии трубопроводов и снижение энергозатрат как за счет исключения потерь напора, так и за счет осуществления процесса в сепараторе, оснащенном теплоизоляцией.

Осуществление процесса при температуре ниже 55^oС приводит к уменьшению количества выделяющихся газов - ухудшению процесса деаэрации и увеличению коррозии трубопроводов.

Осуществление процесса при температуре выше 60^oС приводит к увеличению количества выделяющихся газов - улучшению процесса деаэрации и снижению интенсивности коррозии трубопроводов, но при этом неоправданно повышаются энергозатраты.

Осуществление процесса при давлении меньше 4 атмосфер не создает требуемого напора в сети горячего водоснабжения.

При осуществлении процесса при давлении больше 6 атмосфер повышается растворимость газов и, тем самым, повышается возможность повторного растворения агрессивных газов в воде, подаваемой в систему горячего водоснабжения.

Деаэрированную воду после отделения газообразной фазы подают в систему горячего водоснабжения, а выделившиеся газы - кислород и диоксид углерода - отводят из сепаратора.

Пример.

Нагретую в водоподогревателе воду с температурой 60^oС, давлением 4 кг/см² и содержанием выделившихся при нагреве газов: растворенного кислорода - 4,8 мг/л и выделившегося в газообразную фазу кислорода - 9,1 мг/л (по диоксиду углерода соответственно 0,6 и 2,7 мг/л) подают в напорный сепаратор, где происходит разделение жидкой и газообразной фаз при давлении 4 кг/см² с минимальными потерями давления - 0,1 кг/см² и при поддержании температуры исходной воды (минимальные потери - 0,2^oС). Отделенные агрессивные газы выводят за пределы сепаратора, а деаэрированную воду подают в систему горячего водоснабжения.

Благодаря отведению агрессивных газов при последующем частичном охлаждении воды в системах горячего водоснабжения не происходит их повторного растворения в воде и обусловленной этим интенсификации коррозии трубопроводов указанных систем.

Предложенный способ по сравнению с известным обеспечивает снижение интенсивности коррозии трубопроводов систем горячего водоснабжения как за счет исключения прямого контакта деаэрируемой воды с агрессивными газами, так и за счет проведения процесса в напорном режиме при предлагаемых параметрах - давлении 4-6 кг/см и температуре 55-60^oС и осуществлении процесса при поддержании температуры исходной воды, а также упрощение и удешевление способа, обусловленные снижением энергозатрат при проведении деаэрации в напорном режиме с сохранением температуры исходной воды.

Изобретение относится к обработке воды для удаления из нее агрессивных газов - кислорода и диоксида углерода и может быть использовано в системах горячего водоснабжения. Способ осуществляют путем подачи нагретой воды под давлением на деаэрацию при температуре 55-60^oC. Деаэрацию в сепараторе ведут в напорном режиме при давлении 4-6 кг/см² и поддержании температуры исходной воды. Технический результат состоит в упрощении и удешевлении способа.

Способ обработки воды путем подачи нагретой воды под давлением на деаэрацию, с отведением выделившихся газов и подачей деаэрированной воды в систему горячего водоснабжения, отличающийся тем, что воду подают на деаэрацию при температуре 55-60°С, деаэрацию воды в сепараторе ведут в напорном режиме при давлении 4-6 кг/см² и поддержании температуры исходной воды.