ВАКУУМНЫЙ ДЕАЭРАТОР Российский патент 2004 года по МПК C02F1/20 B01D19/00 F22D1/50 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано, например, в установках для вакуумной деаэрации подпиточной воды тепловых сетей.

Наиболее известны и широко применяются в энергетике вакуумные барботажные деаэраторы с паровым коробом с перфорированной верхней стенкой (а.с. №257511). Известны также вакуумные деаэраторы с барботажной тарелкой (а.с. №640977).

Исследования показывают, что в барботажных деаэраторах из-за гидростатической температурной депрессии не удается снизить остаточное содержание кислорода ниже 50 мкг/кг при температуре насыщения в деаэраторе менее 55°С.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявленному техническому решению является вакуумный деаэратор полнопоточного расширения перегретой воды по а.с. 1359254, содержащий нагревательный отсек с водораспределителем деаэрируемой воды, патрубком подвода подлежащей деаэрации воды и патрубком отвода выпара, замкнутый перегревательный отсек с патрубком подвода теплоносителя и расширительный отсек, причем перегревательный отсек в нижней части снабжен распределителем перегретой вод. В таком деаэраторе происходит вскипание деаэрируемой воды в свободно падающих струях, гидростатическая температурная депрессия отсутствует и остаточное содержание при низких температурах может быть снижено до 10 мкг/кг.

Однако эта конструкция, принятая за прототип, имеет следующие недостатки: во-первых, в некоторых переходных режимах работы перепад давления между перегревательным отсеком, находящимся под повышенным давлением, и нагревательным отсеком увеличивается, что является причиной переполнения нагревательного отсека, в связи с чем часть воды, подлежащая деаэрации, минуя перегревательный отсек, попадает в расширительный отсек, ухудшая эффективность деаэрации. Во-вторых, струи после водораспределителя исходной воды, расположенные в районе, прилегающем к патрубку отвода выпара, имеют значительный недогрев до температуры насыщения по причине малой скорости пара и наибольшей концентрации удаляемых газов. Это обстоятельство является причиной поступления в перегретый отсек, а затем и в расширительный части воды с очень высоким содержанием агрессивных газов, что снижает эффективность работы деаэратора.

Изобретение направлено на решение задачи поддержания оптимального перепада давления между нагревательным отсеком и перегревательным, при котором не происходит переполнение нагревательного отсека, поддерживаются оптимальные температурные перепады между перегревательным отсеком и расширительным и тем самым обеспечивается максимальная эффективность деаэрации. Эта задача решается в известном вакуумном деаэраторе, содержащем нагревательный отсек с водораспределителем деаэрируемой воды, патрубком подвода подлежащей деаэрации воды и патрубком отвода выпара, замкнутый перегревательный отсек с патрубком подвода теплоносителя и расширительный отсек, перегревательный отсек в нижней части снабжен отверстиями для перетока перегретой воды, причем нагревательный и перегревательный отсеки по воде сообщены между собой гидрозатвором, исключающим какие-либо проскоки пара, согласно изобретению перегревательный отсек в верхней потолочной части дополнительно снабжен гидрозатвором, сообщающим паровое пространство перегревательного отсека с паровым пространством нагревательного отсека, причем потолочная часть перегревательного отсека над входным участком парового канала гидрозатвора со стороны перегревательного отсека перфорирована отверстиями, а нагревательный отсек снабжен лотком, расположенным над водораспределителем исходной деаэрируемой воды со стороны патрубка отвода выпара, причем полость лотка сообщена трубой с надпотолочной частью гидрозатвора в районе отверстий.

Требуемый технический результат достигается изменением сечения гидрозатвора по пару в зависимости от перепада давления между перегревательным и нагревательным отсеками, а также гарантированной подачей запирающей воды на гидрозатвор из лотка, особенно при сниженных нагрузках деаэратора, когда основная часть исходной воды истекает из отверстий водораспределителя, расположенных в районе патрубка отвода выпара. С увеличением перепада давления сверх оптимального часть пара из перегревательного отсека по каналам гидрозатвора переходит в нагревательный, вследствие чего давление в перегревательном отсеке уменьшается и восстанавливается до оптимального, а с понижением перепада давления ниже оптимального гидрозатвор запирается водой, и давление пара в перегревательном отсеке поднимается до оптимального значения.

Кроме того, запирающая вода, подаваемая из лотка, дополнительно подогревается паром перегреваемого отсека, проходящим через отверстия потолочной части гидрозатвора, что повышает эффективность деаэрации.

Новизна заявляемого вакуумного деаэратора подтверждается наличием отличительных признаков по сравнению с прототипом.

На чертеже изображен горизонтальный вакуумный деаэратор, разрез.

Вакуумный деаэратор состоит из корпуса 1, в верхней части которого имеется нагревательный отсек 2 со струйным водораспределителем деаэрируемой воды 3, патрубком подвода подлежащей деаэрации воды 4 и патрубком отвода выпара 5. Средняя часть колонки занята замкнутым перегревательным отсеком 6, находящимся под повышенным давлением и снабженным патрубком подвода теплоносителя 7. В нижней части деаэратора размещен расширительный отсек 8 с патрубком отвода деаэрируемой воды 9. Нагревательный отсек 2 по воде соединен с водяной частью перегревательного отсека 6 с помощью гидравлически запираемого в нижней части канала, состоящего из опускного 10 и подъемного 11 участков. В нижней части перегревательного отсека размещены отверстия 12 для распределения перегретой воды. В верхней потолочной части перегревательного отсека размещен гидрозатвор 13, состоящий из входного парового канала 16 и выхлопного канала 17 и сообщающий паровое пространство перегреваемого отсека 6 с паровым пространством нагревательного отсека 2, потолочная часть входного парового канала 16 перфорирована отверстиями 14, нагревательный отсек 2 снабжен лотком 15, соединенным трубой 18 с полостью, расположенной над потолочной частью входного канала 16.

Вакуумный деаэратор работает следующим образом. Подлежащая деаэрации вода подается через патрубок 4 на водораспределитель 3 и струями сбрасывается на потолочную стенку перегревательного отсека повышенного давления 6, откуда вода через опускной участок 10 и подъемный участок 7 поступает в водяную часть перегревательного отсека, где подогревается, смешиваясь с горячей водой (теплоносителем), поступающим через патрубок 7.

Температура деаэрируемой воды в отсеке повышенного давления выше температуры насыщения при давлении в расширительном отсеке. Поэтому вода, истекающая из отверстий 12, вскипает в струях (расширение перегретой воды). Образующийся при расширении пар поступает для конденсации на струи воды в нагревательном отсеке 2. Неконденсирующие газы удаляются через патрубок 5.

Из-за наличия гидрозатвора 13, сообщающего паровые пространства отогревательного и перегревательных отсеков, поддерживается оптимальное давление пара в перегревательном отсеке. При повышении давления пара в перенагревательном отсеке выбивается столб запирающей воды из гидрозатвора 13 и часть пара через гидравлические каналы гидрозатвора 16 и 17 поступает в нагревательный отсек, что приводит к снижению давления пара в перегревательном отсеке. При снижении давления пара в перегревательном канале ниже допустимого вода из отверстий 14 поступает во входной канал 16 гидрозатвора 13, гидравлически запирает его столбом воды, и давление пара в перегревательной камере восстанавливается до необходимых оптимальных значений. Часть воды водораспределителя 3 поступает на лоток 15, расположенный над начальным участком водораспределителя 3 по ходу подаваемой исходной воды и на конечном участке по ходу пара в нагревательном отсеке 2. Эта часть воды в большей степени недогрета до температуры насыщения (холодная). При сниженных нагрузках деаэратора, когда работают первые ряды отверстий водораспределителя 3 по ходу воды, эта часть воды, собранная в лоток, обеспечивает надежную заливку (работу) гидрозатвора 13, в каналах которого она подогревается до температуры, близкой к насыщению, соответствующей давлению в нагревательном отсеке, что положительно сказывается на дегазации.

Использование предлагаемого вакуумного деаэратора по сравнению с прототипом позволит избежать переполнения деаэратора и обеспечить его работу в диапазоне оптимальных перепадов давления между отсеками, обеспечивая эффективную деаэрацию.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано, например, в узлах подпитки теплосети. Вакуумный деаэратор содержит нагревательный отсек, отсек перегревательный, расширительный отсек, гидрозатвор, сообщающий водяные пространства нагревательного и перегревательного отсеков. Предложено дополнительно перегревательный отсек в потолочной части снабдить гидрозатвором, сообщающим паровые пространства нагревательного и перегревательного отсеков, причем потолочная часть перегревательной камеры, примыкающая к входному участку гидрозатвора со стороны перегревательного отсека, перфорирована отверстиями, а пространство над потолочной частью входного участка гидрозатвора предложено сообщить трубой с лотком, расположенным в нагревательном отсеке под водораспределителем со стороны патрубка отвода выпара. Это позволяет обеспечить оптимальный перепад давления между нагревательным и перегревательными отсеками, обеспечивающий эффективную деаэрацию при гарантированной заливке гидрозатвора запирающей водой. 1 ил.

Вакуумный деаэратор, содержащий нагревательный отсек с водораспределителем деаэрируемой воды, патрубком подвода подлежащей деаэрации воды и патрубком отвода выпара, перегревательный отсек с патрубком подвода теплоносителя и расширительный отсек, причем нагревательный отсек и перегревательный отсек по воде соединены гидрозатвором, установленным в нижней части нагревательного отсека, отличающийся тем, что потолочная часть перегревательного отсека снабжена дополнительно гидрозатвором, сообщающим паровое пространство перегревательного отсека с паровым пространством нагревательного отсека, причем потолочная часть перегревательного отсека, примыкающая к входному участку парового канала гидрозатвора со стороны перегревательного отсека, перфорирована отверстиями, а нагревательный отсек снабжен лотком, расположенным под водораспределителем деаэрированной воды со стороны патрубка отвода выпара, причем полость лотка сообщена трубой с пространством, расположенным над потолочной частью входного участка гидрозатвора.