ДЕАЭРАТОР ТЕРМИЧЕСКИЙ ЛИНЕЙНО-СТРУЙНОГО ТИПА Российский патент 2007 года по МПК C02F1/20 

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к термическим деаэраторам, и может быть использовано в других отраслях техники, где применяется термическая обработка воды, промышленных стоков и водных растворов.

Известен деаэратор смешивающего типа (а.с. СССР №164881, кл. F22D 1/46, 1964), содержащий деаэрационную колонку, аккумуляторный бак и погруженный в бак испаритель в виде пучка вертикально установленных теплообменных труб. Недостаток этой конструкции заключается в невысокой деаэрирующей способности устройства, обусловленной слабым развитием межфазной поверхности обрабатываемой воды, необходимой для полного и интенсивного выделения растворенных газов. Кроме того, при работе погружного испарителя вокруг теплообменных труб создаются циркулирующие потоки обрабатываемой воды, в которые вовлекаются выделяющиеся пузырьки пара и газов. Этот процесс затрудняет отделение газов от обработанной воды и не позволяет достичь полной дегазации даже при увеличении габаритов и конструктивном усложнении аппарата.

Наиболее близкой к заявляемому техническому решению является деаэрационная установка (а.с. СССР №1147697, кл. С02F 1/20, 1985), содержащая цилиндрический корпус с патрубком подвода деаэрируемой воды на водораспределительную перфорированную полку струйного отсека и патрубок отвода выпара, аккумуляторный бак с патрубком отвода деаэрированной воды и размещенный над ним испаритель в виде теплообменника из горизонтальных труб с патрубками подвода и отвода теплоносителя (устройство принято за прототип).

Особенность устройства состоит в том, что струйный отсек образован двумя вертикальными перегородками, примыкающими по высоте к боковым стенкам испарителя с образованием с ними двух сегментных вертикальных парогазоотсасывающих каналов. Для мелкого распыления падающих струй воды между перегородками смонтирована горизонтальная сетка, отделяющая струйную камеру от парового межтрубного пространства испарителя. Для сообщения межтрубного пространства испарителя и парового объема аккумуляторного бака через струйный отсек с каналом удаления выпара в вертикальных перегородках выполнены горизонтальные прямоугольные отверстия и щелевое отверстие, при этом два в перегородке со стороны патрубка подвода воды, одно из которых, верхнее прямоугольное, - непосредственно под водораспределительной полкой, а второе, нижнее щелевое, - над горизонтальной сеткой. В другой перегородке канала удаления выпара вытяжное прямоугольное отверстие разделено горизонтальной сеткой пополам, а сам канал на уровне нижней кромки этого отверстия отделен от парового объема аккумуляторного бака заглушкой. Отверстия в обеих перегородках у горизонтальной сетки предназначены для интенсификации процесса эвакуации газов за счет организации поперечного потока парогазовой смеси в нижней части струйного отсека.

К основным недостаткам известного устройства следует отнести те, что из нижней части струйного отсека, а именно из пространства под сеткой, где содержание газов в паровом пространстве максимально, значительная часть парогазовой смеси потоком мелких водяных струй и капель, образующихся на сетке, захватывается и переносится вниз в межтрубное пространство испарителя. Вследствие этого многократно увеличивается содержание газов в межтрубном пространстве и замедляется процесс деаэрации в пленке воды на теплообменных трубках испарителя. Затем эти газы вместе с образующимся паром уносятся в верхнюю часть струйного отсека, создавая в деаэраторе рециркуляцию газов, снижающую интенсивность конденсации пара на струях воды и полноту деаэрации обрабатываемой воды.

Струи воды, падающие с водораспределительной полки, увлекая с собой пар и выделяющиеся газы, создают по высоте струйного отсека перепад давления, вследствие чего давление парогазовой смеси в нижней части отсека, непосредственно над сеткой, на уровне щелевого отверстия выравнивается с давлением в подводящем парогазовом вентиляционном канале на этой отметке, что практически исключает образование поперечного потока над сеткой и вынос его через прямоугольное отверстие канала удаления выпара. В результате в объеме струйного отсека, примыкающем к перегородке вентиляционного канала, образуется малоподвижная застойная зона с повышенным содержанием газов, что снижает интенсивность тепломассопереноса в струйном отсеке и тем самым уменьшает степень полноты процесса деаэрации.

Указанные недостатки стимулировали поиск новых технических решений.

Предложенное техническое решение направлено на выполнение задачи повышения устойчивости процесса глубокой деаэрации питательной воды за счет организованного, последовательного и интенсивного непрерывного отвода выделяющихся в паровую среду газов в сочетании с максимальной выдержкой и прогревом воды до температуры насыщения перед последней ступенью ее дегазации.

Поставленная задача решается тем, что в деаэраторе термическом линейноструйного типа, содержащем корпус с патрубками подвода обрабатываемой воды и отвода выпара, струйную камеру с сеткой над испарителем, отделенную от боковых каналов вентиляции и удаления выпара вертикальными перегородками со сквозными отверстиями, примыкающими к водораспределительной перфорированной полке и к стенкам корпуса, и аккумуляторный бак с патрубком отвода деаэрированной воды, согласно изобретению струйная камера снабжена гидрозатвором, выполненным в виде перфорированного отбортованного поддона, размещенного горизонтально между перегородками под сеткой и над испарителем и снабженного дренажным паровым каналом, сообщающим межтрубное пространство испарителя с полостью струйной камеры и выполненным в виде, по крайней мере, одной трубки, смонтированной вертикально в поддоне возле перегородки со стороны патрубка подвода обрабатываемой воды на водораспределительную перфорированную полку струйной камеры.

Кроме того, сетка струйной камеры установлена между перегородками без зазоров и закреплена на уровне верхней кромки отверстия в перегородке канала удаления выпара, а отверстие в перегородке канала удаления выпара размещено между сеткой и поддоном гидрозатвора.

Технический результат выражается в том, что установка гидрозатвора исключает смешение выпара (наиболее чистого вентиляционного пара) и вентиляционного пара, загрязненного газами, то есть препятствует вредному смешению продуктов начала и конца процесса деаэрации и позволяет организовать единый и последовательный ход этого процесса, начинающегося в струйной камере и завершающегося в пленке воды на наружной поверхности греющих трубок испарителя. Этим самым установка гидрозатвора повышает полноту удаления газов из обрабатываемой воды.

Анализ научно-технической и патентной литературы не выявил заявляемой совокупности признаков, что позволяет сделать вывод о соответствии предложенного технического решения критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Пример конкретного выполнения предложенного устройства иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 схематически представлен общий вид деаэратора (продольный разрез), на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1.

Деаэратор содержит цилиндрический вертикальный корпус 1, в верхней части которого смонтирована водораспределительная перфорированная полка 2 с патрубком 3 подвода обрабатываемой воды. Нижнюю часть корпуса 1 занимает аккумуляторный бак 4 деаэрированной воды с отводным патрубком 5. Над баком 4 в корпусе 1 встроен испаритель 6 с комплектом горизонтальных теплообменных трубок 7 и патрубками 8, 9 подвода и отвода теплоносителя. Между полкой 2 и испарителем 6 размещена струйная камера 10, образованная двумя вертикальными перегородками 11, 12, закрепленными на боковых стенках испарителя 6 и примыкающими продольными боковыми гранями к стенкам корпуса 1, а также сеткой 13 и размещенным под ней над испарителем 6 отбортованным перфорированным поддоном гидрозатвора 14 с дренажным паровым каналом в виде трубки 15. При этом перегородки 11, 12 образуют со стенками корпуса 1 сегментные вертикальные парогазовые каналы 16, 17, отводящие парогазовую смесь из-под испарителя 6 через верхнее отверстие 18 в перегородке 11 со стороны патрубка 3 в струйную камеру 10 и далее через отверстие 19 под сеткой 13 в перегородке 12 - в парогазовый канал 16 для удаления выпара и патрубок 20. Парогазовый канал 16 для удаления выпара отделен от парового объема аккумуляторного бака 4 заглушкой 21.

Устройство работает следующим образом.

Направляемая на деаэрацию вода поступает на перфорированную полку 2 и под ней, разделенная на струи, встречается с боковым потоком пара из верхнего отверстия 18 в перегородке парогазового канала 11 аккумуляторного бака 4. Пар, конденсируясь на поверхностях струй и капель воды, нагревает их поверхность до температуры насыщения, при которой начинается процесс массообмена первой ступени деаэрации - удаление большей части растворенных в воде газов в паровую среду. В нижней части струйной камеры 10 линейноструйный поток воды в смеси с несконденсирующимися газами падает на сетку 13 и дробится на множество мелких струй и капель. При этом происходит многократное увеличение поверхности контакта воды с паром и энергичная турбулизация воды, приводящая к интенсивной деаэрации, составляющей вторую ступень общего процесса газовыделения. Выделившиеся из воды кислород и другие газы из пространства под сеткой 13 через нижнее отверстие 19 удаляются из аппарата. Быстрой и полной эвакуации газов из струйной камеры способствует также поперечный поток пара, поступающий из испарителя 6 через трубку 15. Распыленный на сетке 13 поток воды, падая вниз, задерживается на перфорированном поддоне 14 за счет меньшей по сравнению с сеткой 13 его пропускной способности, образуя слоем воды гидрозатвор, препятствующий проскоку парогазовой смеси из межтрубного пространства испарителя 6 в струйную камеру 10.

На заключительной ступени деаэрации вода линейноструйным потоком стекает из поддона 14 на нагретую поверхность горизонтальных трубок 7 испарителя 6, образуя на них тонкую пленку, которая омывает весь трубный пучок и, интенсивно и многократно вскипая, освобождается от остатков растворенных газов. Стекая с трубок 7, деаэрированная вода накапливается на дне аккумуляторного бака 4 и отводится через патрубок 5.

Таким образом, оснащение парового отсека гидрозатвором в виде перфорированного поддона с дренажным паровым каналом выделяет зону межтрубного пространства испарителя в отдельный участок заключительной ступени деаэрации с минимальным содержанием газов в образующемся при кипении вторичном паре, что повышает движущую силу процесса за счет приближающейся к максимально возможной разности содержаний газов в деаэрируемой воде и в паре, обеспечивающую в результате высокую степень деаэрации.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №164881, кл. F22D 1/46, 1964.

2. Авторское свидетельство СССР №1147697, кл. C02F 1/20, 1985 (прототип).

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к термическим деаэраторам, и может быть использовано в других отраслях техники, где применяется термическая обработка воды, промышленных стоков и водных растворов. Устройство содержит струйную камеру, которая снабжена гидрозатвором, выполненным в виде перфорированного отбортованного поддона, размещенного горизонтально между перегородками под сеткой над испарителем. Гидрозатвор снабжен дренажным паровым каналом, сообщающим межтрубное пространство испарителя с полостью струйной камеры, и выполнен в виде, по крайней мере, одной трубки, смонтированной вертикально в поддоне возле перегородки со стороны патрубка подвода обрабатываемой воды на водораспределительную перфорированную полку струйной камеры. Гидрозатвор выделяет зону межтрубного пространства испарителя в отдельный участок заключительной ступени деаэрации с минимальным содержанием газов в образующемся при кипении вторичном паре, что повышает движущую силу процесса и обеспечивает высокую степень деаэрации. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Деаэратор термический линейно-струйного типа, содержащий корпус с патрубками подвода обрабатываемой воды и отвода выпара, струйную камеру с сеткой над испарителем, отделенную от боковых каналов вентиляции и удаления выпара вертикальными перегородками со сквозными отверстиями, примыкающими к водораспределительной перфорированной полке и к стенкам корпуса, и аккумуляторный бак с патрубком отвода деаэрированной воды, отличающийся тем, что струйная камера снабжена гидрозатвором, выполненным в виде перфорированного отбортованного поддона, размещенного горизонтально между перегородками под сеткой и над испарителем и снабженного дренажным паровым каналом, сообщающим межтрубное пространство испарителя с полостью струйной камеры и выполненным в виде, по крайней мере, одной трубки, смонтированной вертикально в поддоне возле перегородки со стороны патрубка подвода обрабатываемой воды на водораспределительную перфорированную полку струйной камеры.2. Деаэратор по п.1, отличающийся тем, что сетка струйной камеры установлена между перегородок без зазоров и закреплена на уровне верхней кромки отверстия в перегородке канала удаления выпара.3. Деаэратор по п.1, отличающийся тем, что отверстие в перегородке канала удаления выпара размещено между сеткой и поддоном гидрозатвора.