ЭЖЕКТОР-КОНДЕНСАТОР Российский патент 2005 года по МПК F28B3/06 F22D1/50 

Изобретение относится к области энергетики, в частности к вакуумным деаэрационным установкам, как один из их элементов. Кроме того, может применяться в технологии химической и других промышленностей для эжектирования и конденсации паров других жидкостей, например, в вакуум-выпарных установках.

В промышленной энергетике и в энергетике коммунального хозяйства для обеспечения вакуума в вакуумных деаэрационных установках применяются водоструйные эжекторы типа ЭВ, а в большой энергетике применяются паровые двух- и трехступенчатые эжекторы типа ЭП с встроенными конденсаторами пара и водоструйные эжекторы ЭВ больших типоразмеров (см. Л. 1 К.Ф. Роддатис, Я.Б. Соколовский “Справочник по котельным установкам малой производительности”, Энергия, М., 1975, с.270). Рисунок типового пароструйного и водоструйного эжектора показан на с.214 Л.2 А.Н.Плановский, В.М. Рамм, С.З. Каган “Процессы и аппараты химической технологии”, Химия, М., 1968).

Такой эжектор имеет сопло, к которому подсоединяют трубопровод рабочей среды (пара или рабочей воды), камеру смешения, патрубок засасываемой среды (выпара от деаэратора), диффузор.

Эти эжекторы хорошо работают при транспортировке однофазной среды (воды, воздуха, газов). Водоводяные эжекторы аналогичной конструкции используются в качестве элеваторов в системах отопления домов. Эффективно они работают и при откачке воздуха и газов. В деаэрационной технике такой эжектор (ЭВ) менее эффективен, так как ему приходится отсасывать из деаэратора паровоздушную смесь, в которой доля неконденсируемых газов около 1%. Струя воды, выходящая из сопла, имеет малую поверхность соприкосновения с эжектируемой средой, поэтому является недостаточно эффективным конденсатором пара. Часто деаэраторы с эжекторами типа ЭВ работают неудовлетворительно из-за малого количества выпара, отсасываемого эжектором вследствие недостаточной конденсации водяных паров, содержащихся в выпаре.

Более эффективно работает при отсасывании парогазовой смеси центробежно-вихревой эжектор, выбранный в качестве прототипа (см. Л.З журнал “Изобретатель и рационализатор”, 1976, №11, с.7-9 - вихревой вакуумный насос). Указанное изобретение содержит цилиндрический корпус (отрезок трубы) с условно верхней и условно нижней крышками (верх и низ для работы эжектора не имеют значения), с тангенциальным патрубком подвода рабочей воды, с тангенциальным патрубком отвода рабочей воды, с кольцевой перегородкой (шайбой) между ними, разделяющей внутреннюю часть корпуса на входной и выходной отсеки по ходу воды (установка шайбы необязательна). Кроме того, по центру одной из крышек имеется патрубок отсоса эжектируемой среды - парогазовой смеси (патрубок подвода эжектируемой среды).

В этих эжекторах поверхность контакта фаз (воды и пара) на два порядка больше. Эжектор успевает сконденсировать все пары из отсосанной паровоздушной смеси и отсосать неконденсируемые газы.

Автор настоящего изобретения испытал такой эжектор на вакуумном деаэраторе производительностью 200 т/ч. Центробежно-вихревой эжектор без охладителя выпара работал лучше, чем типовой эжектор ЭВ с охладителем выпара, установленным между деаэратором и эжектором.

Недостатком известной конструкции (прототипа) является то, что у деаэраторов большой производительности должен быть большой диаметр выпарного трубопровода (всасывающего патрубка эжектора), что приводит к увеличению диаметра корпуса эжектора. Это приводит к увеличению пути вращающегося внутри корпуса потока воды и к увеличению потерь энергии воды на трение и к уменьшению эжектирующей способности эжектора. Например, для деаэратора производительностью 1200 т/ч труба выпара (всасывающий патрубок эжектора) должна иметь диаметр не менее 500 мм.

Задачей изобретения является повышение эжектирующей и конденсирующей способности центробежно-вихревого эжектора (повышение производительности и конденсирующей способности эжекторов для деаэраторов повышенной производительности и для вакуум-выпарных установок).

Указанная задача решается тем, что эжектор-конденсатор содержит корпус в виде обечайки с условно верхней и условно нижней крышками, с тангенциальными патрубками подвода и отвода рабочей воды, с патрубком подвода эжектируемой среды - выпара из деаэратора или из выпарной установки, установленным на одной из крышек. Согласно изобретению на второй крышке также установлен патрубок эжектируемой среды - выпара из деаэратора или из выпарной установки.

Кроме того, патрубок подвода эжектируемой среды продолжен внутрь корпуса и имеет торцевую заглушку и боковые окна для прохода эжектируемой среды внутрь корпуса. Внутри корпуса между патрубками подвода и отвода рабочей воды установлена кольцевая перегородка, разделяющая внутреннюю часть корпуса на входной и выходной отсеки.

На фиг.1 изображен продольный разрез эжектора–конденсатора;

на фиг.2 - вид сверху.

Эжектор-конденсатор имеет корпус 1, выполненный в виде обечайки (отрезка трубы). С торцов корпуса 1 имеются условно верхняя крышка 2 и условно нижняя крышка 3. Тангенциально корпусу 1 присоединены патрубки 4 и 5 для подвода рабочей воды внутрь корпуса 1 (ближе к одной из крышек). Патрубок может быть один или их может быть несколько, например, два или три. Изменяя количество работающих патрубков 4 и 5, путем закрытия запорного органа, установленного на каждом патрубке 4 и 5, можно изменять номинальную производительность эжектора по расходу рабочей воды.

На другом конце корпуса 1 (ближе к противоположной крышке) тангенциально корпусу 1 присоединен тангенциальный патрубок 6 отвода рабочей воды (патрубок может быть один или их может быть несколько, например, два). Патрубок 6 может иметь скос в месте соединения с корпусом 1 (например, на половину сечения патрубка 6), а может этого скоса не иметь. Внутри корпуса 1, перпендикулярно оси, установлена кольцевая перегородка 7, разделяющая корпус 1 на входной (по ходу воды) отсек и выходной отсек. К условно верхней крышке 2 присоединен симметрично оси патрубок 8 подвода эжектируемой среды, а к условно нижней крышке 3 присоединен патрубок 9, также являющийся патрубком подвода эжектируемой среды. Под эжектируемой средой подразумевается выпар, содержащий пар и неконденсируемые газы, поступающий из деаэратора или какого-либо другого аппарата, например, выпарной установки. Один из патрубков, например, 9 (или 8) углублен внутрь корпуса 1 и имеет заглушку 10, служащую для предотвращения прямого столкновения потоков эжектируемой среды, поступающей с большой скоростью (для уменьшения сопротивления входа обоих потоков при столкновении). С боковых сторон патрубка 9, входящего внутрь корпуса 1, имеются окна 11, для прохода эжектируемой среды в направлении, перпендикулярном оси корпуса. Эжектор-конденсатор присоединяется к источнику эжектируемой среды двумя трубами, которые присоединяются к торцевым патрубкам 8 и 9.

Работает эжектор-конденсатор следующим образом. Рабочая жидкость (вода) с давлением 3-5 кгс/см² подается в подводящие тангенциальные патрубки 4 и 5 (в один или в оба, в зависимости от предполагаемого выпара деаэратора).

Вода приобретает вращательное движение в виде водяного кольца, вращающегося около стенки корпуса 1. Кольцевая перегородка 7 определяет минимальную толщину кольца вращающейся воды во входном отсеке (до кольцевой перегородки). С уменьшением радиуса закрутки давление воды падает, а скорость возрастает. Преодолев кольцевую перегородку 7, кольцевой вращающийся поток воды попадает в выходной отсек эжектора-конденсатора. Вода вращается внутри всей боковой поверхности корпуса 1, создавая большую поверхность контакта фаз. В выходном отсеке вращающийся кольцевой поток воды устремляется в тангенциальный патрубок 6, создавая вакуум внутри корпуса 1. Эжектируемая среда (выпар) устремляется из деаэратора или из какого-либо другого аппарата, например, выпарной установки внутрь корпуса 1 под действием создаваемого разрежения. Из патрубка 9 эжектируемая среда выходит внутрь корпуса 1 через окна 11 перпендикулярно потоку воды и соприкасается с потоком воды, вращающимся возле стенки корпуса 1. Эжектируемая среда, выходящая из патрубка 8, наталкивается на заглушку 10 и также меняет направление на перпендикулярное оси аппарата и со скоростью врезается во вращающийся поток воды. Водяные пары, содержащиеся в эжектируемой среде, мгновенно конденсируются, а неконденсируемые газы засасываются в патрубок 6. Рабочая вода нагревается за счет конденсации пара. Нагретая рабочая вода сливается в бак и насосом направляется в деаэратор или на другие технические нужды.

Эжектор-конденсатор можно включить в схему последовательно с другим эжектором (паровым, водоструйным) или с вакуумным насосом по схеме: деаэратор - эжектор-конденсатор - эжектор второй ступени. В этом случае патрубок эжектируемой среды на второй крышке будет выполнять функцию отводящего патрубка эжектируемой среды.

Установка патрубков подвода эжектируемой среды на обеих крышках эжектора (установка дополнительного патрубка на второй крышке) позволяет уменьшить диаметр этих патрубков при той же суммарной пропускной способности патрубков и уменьшить диаметр корпуса эжектора, что уменьшает потери на трение воды о стенки корпуса и увеличивает КПД эжектора. Например, для деаэратора производительностью 1200 т/ч вместо одного патрубка подвода эжектируемой среды (выпара) диаметром 500 мм можно установить два патрубка диаметром 350 мм. При той же пропускной способности патрубков это позволит уменьшить диаметр корпуса эжектора, сократить длину пути пробега вращающегося потока воды пропорционально длине окружности корпуса, уменьшить потери энергии воды на трение и увеличить эжектирующую способность эжектора-конденсатора.

Установка заглушки на одном из патрубков подвода эжектируемой среды и выполнение окон на боковой поверхности этого патрубка, заглубленного внутрь корпуса, позволяет направлять поток эжектируемой среды на вращающийся поток воды перпендикулярно этому потоку и со значительной скоростью, что увеличивает скорость конденсации пара. Кроме того, это позволяет уменьшить сопротивление входа в корпус двух встречных потоков эжектируемой среды.

Изобретение относится к вакуумным деаэрационным установкам, как один из их элементов. Кроме того, изобретение может применяться в технологии химической и других промышленностей для эжектирования и конденсации паров других жидкостей. Эжектор-конденсатор содержит корпус в виде обечайки с условно верхней и условно нижней крышками, с тангенциальными патрубками подвода и отвода рабочей воды, с патрубком подвода эжектируемой среды - выпара из деаэратора или из выпарной установки, установленным на одной из крышек. На второй крышке также установлен патрубок эжектируемой среды - выпара из деаэратора или из выпарной установки. Патрубок подвода эжектируемой среды продолжен внутрь корпуса и имеет торцевую заглушку и боковые окна для прохода эжектируемой среды внутрь корпуса. Внутри корпуса между патрубками подвода и отвода рабочей воды установлена кольцевая перегородка, разделяющая внутреннюю часть корпуса на входной и выходной отсеки. Изобретение позволяет повысить эжектирующую и конденсирующую способности центробежно-вихревого эжектора-конденсатора. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Эжектор-конденсатор, содержащий корпус в виде обечайки с условно верхней и условно нижней крышками, с тангенциальными патрубками подвода и отвода рабочей воды, с патрубком подвода эжектируемой среды - выпара из деаэратора или из выпарной установки, установленным на одной из крышек, отличающийся тем, что на второй крышке также установлен патрубок эжектируемой среды - выпара из деаэратора или из выпарной установки.2. Эжектор-конденсатор по п. 1, отличающийся тем, что патрубок подвода эжектируемой среды продолжен внутрь корпуса и имеет торцевую заглушку и боковые окна для прохода эжектируемой среды внутрь корпуса.3. Эжектор-конденсатор по п.1, отличающийся тем, что внутри корпуса между патрубками подвода и отвода рабочей воды установлена кольцевая перегородка, разделяющая внутреннюю часть корпуса на входной и выходной отсеки.