ДЕАЭРАТОР ИМПУЛЬС 8 Российский патент 2008 года по МПК C02F1/20 

Изобретение относится к области термической деаэрации жидкости, преимущественно питательной воды паротурбоустановки, и может быть использовано в термических и вакуумных деаэрационных установках, а также в десорберах газообразных продуктов, растворенных в технологических жидкостях.

Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является деаэратор по авторскому свидетельству СССР №553215, кл. С02В 1/10. 1975 г., содержащий бак-аккумулятор с патрубком отсоса неконденсирующихся газов и установленную над ним колонку в виде водоструйного эжектора с водоподающим устройством, выполненным в виде равномерно размещенных по сечению колонки акустических форсунок, и пароподводящим коллектором, выполненным кольцевым и соединенным с колонкой радиальными перемычками, а в баке на выходе из колонки установлен конусообразный каплеотбойник.

Недостатком известного устройства является низкое гидравлическое сопротивление и низкое качество деаэрации, связанное с грубым распыливанием жидкости, а также низкой производительностью.

Технический результат - повышение производительности за счет тонкого распыливания жидкости.

Это достигается тем, что в деаэраторе, содержащим бак-аккумулятор с патрубком отсоса неконденсирующихся газов и установленную над ним колонку в виде водоструйного эжектора с водоподающим устройством, выполненным в виде равномерно размещенных по сечению колонки форсунок, и пароподводящим коллектором, выполненным кольцевым и соединенным с колонкой радиальными перемычками, а в баке на выходе из колонки установлен конусообразный каплеотбойник, колонка разделена вертикальными перегородками на секции, последовательно соединенные между собой по парогазовому тракту через сепарационное устройство, причем колонка выполнена по крайней мере из двух блоков, включенных параллельно по пару и отводимому газу, а форсунки выполнены в виде акустичеких форсунок, содержащих корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, трубок для подвода воздуха и жидкости, причем корпус выполнен в виде вертикально расположенной цилиндрической втулки, в верхней части которой расположена трубка для подвода воздуха, а перпендикулярно ее оси расположена трубка для подвода жидкости, причем внутри корпуса, соосно ему, жестко закреплена втулка с верхним и нижним фланцами, при этом нижний фланец жестко зафиксирован в проточке, выполненной в корпусе, а внутри втулки, соосно ей, расположен стержень диаметром d, на конце которого запрессован кольцевой объемный резонатор, выполненный в виде чашки с конической поверхностью, а в хвостовой части стержня расположены фиксирующие диски, взаимодействующие с внутренней поверхностью втулки, а в нижнем фланце расположено, по крайней мере, одно сопло под углом к оси резонатора, величина которого лежит в следующем интервале величин: 20°÷40°, при этом продолжение оси сопла лежит на окружности, находящейся в средней части конической поверхности резонатора.

На фиг.1 изображен деаэратор; на фиг.2 - схема акустической форсунки.

Деаэратор содержит колонку 1, установленную над баком-аккумулятором 2, разделенную вертикальными перегородками 3 на три секции 4, 5, 6. Кольцевой пароподводящий коллектор 7 соединен с колонкой радиальными перемычками 8. В каждой секции расположены акустические форсунки 9. Секции соединены между собой через сепарационное устройство, образованное в данном случае перегородками 3. Для отвода воды из колонки 1 в бак 2 служат патрубки 10, а для отвода неконденсирующихся газов труба 11. Система подвода воды к форсункам выполнена двухкаскадной и снабжена клапанами 12, 13.

Акустическая форсунка содержит корпус 14 с размещенным внутри генератором звуковых колебаний ультразвукового частотного диапазона в виде сопла 16 и кольцевого объемного резонатора 18. Корпус 14 выполнен в виде вертикально расположенной цилиндрической втулки, в верхней части которой расположена трубка 20 для подвода воздуха, а перпендикулярно ее оси расположена трубка 21 для подвода жидкости. Внутри корпуса 14, соосно ему, жестко закреплена втулка 27 с фланцами верхним 15 и нижним 19, причем нижний фланец 19 жестко зафиксирован в проточке, выполненной в корпусе 14.

Внутри втулки 27, соосно ей, расположен стержень диаметром d, на конце которого запрессован кольцевой объемный резонатор 18, выполненный в виде чашки 22 с конической поверхностью 24. В хвостовой части стержня 17 расположены фиксирующие диски 25 и 26, выполненные в виде упругих лепестков, взаимодействующих с внутренней поверхностью втулки 27. В нижнем фланце 19 расположено по крайней мере одно сопло 23 под углом к оси резонатора 18, величина которого лежит в следующем интервале величин: 20°÷40°, причем продолжение оси сопла 23 лежит на окружности, находящейся в средней части конической поверхности 24. На внутренней поверхности втулки 27 выполнены соосные коническое 28 и цилиндрическое 29 отверстия.

Для оптимальной работы форсунки должны соблюдаться следующие соотношения ее параметров.

Отношение высоты h₁ кольцевого объемного резонатора 18 к расстоянию h между верхним основанием конической поверхности 24 и нижней торцевой поверхностью корпуса 14, лежит в оптимальном интервале величин: h₁/h=1÷3.

Отношение внутреннего диаметра d₁ чашки 22 резонатора 18 к диаметру d₂ его внешней цилиндрической поверхности лежит в оптимальном интервале величин: d₁/d₂=0,7÷0,9.

Отношение внутреннего диаметра d₁ чашки 22 резонатора 18 к диаметру d его стержня лежит в оптимальном интервале величин: d₁/d=1,25÷3.

Отношение внутреннего диаметра d₁ чашки 22 резонатора 18 к высоте h₁ кольцевого объемного резонатора 18 лежит в оптимальном интервале величин: d₁/h₁=1÷2.

Деаэратор работает следующим образом.

Вода подается на форсунки 9 секции, сюда же поступает греющий пар от кольцевого коллектора 7. За счет эффекта эжекции, создаваемого факелами распыленной воды, пар увлекается в полость факела и быстро нагревает воду до температуры кипения. В зоне между перегородками 3 секции 4 из двухфазного потока выпадает жидкость, которая собирается в нижней части колонки и через патрубки 10 стекает в бак-аккумулятор 2, а парогазовая смесь засасывается факелами форсунок секции 5, далее после сепарации парогазовая смесь секции 5 поступает в секцию 6, где происходит окончательная конденсация пара, а газы выбрасываются в атмосферу по трубе 11.

Акустическая форсунка работает следующим образом.

Распыливающий агент, например воздух, подается по трубке 20, где встречает на своем пути кольцевой объемный резонатор 18. В результате прохождения резонатора 18 распыливающим агентом (например, воздухом) в последнем возникают пульсации давления, создающие акустические колебания, частота которых зависит от параметров резонатора. Акустические колебания распыливающего агента способствуют более тонкому распыливанию жидкости, подаваемой через трубку 21 в сопла 23, откуда она попадает на окружность, находящуюся в средней части конической поверхностью 24 резонатора 18. затем дробится под воздействием акустических колебаний воздуха на мелкие капли, в результате чего образуется факел распыленного раствора с воздухом, корневой угол которого определяется величиной угла наклона конической поверхности 24 резонатора 18.

Для ремонта и обслуживания колонки, а также замены отдельных форсунок без остановки всего деаэратора колонка может быть выполнена по меньшей мере из двух блоков, параллельно включенных по пару и отводимому газу.

При изменении расходов воды, пара и содержания деаэрируемых газов необходимо изменять расход выпара после первой ступени. Двухкаскадная система подвода воды с клапанами 12, 13 позволяет поддерживать расход выпара после первой ступени (секции 4) на оптимальном уровне. При нормальном режиме оба клапана открыты. В случае необходимости снижения расхода выпара клапан 12 закрывается и давление в секциях 5, 6 падает. В случае же необходимости увеличения этого расхода закрывается клапан 13, и давление на форсунках последних ступеней будет максимальным.

Предложенный деаэратор имеет увеличенную поверхность и время контакта, в нем обеспечено охлаждение выпара, поскольку в каждой последующей ступени охлаждается выпар предыдущей.

Изобретение относится к области термической деаэрации жидкости, преимущественно питательной воды паротурбоустановки, и может быть использовано в термических и вакуумных деаэрационных установках, а также в десорберах газообразных продуктов, растворенных в технологических жидкостях. Деаэратор содержит бак-аккумулятор с патрубком отсоса неконденсирующихся газов и установленную над ним колонку в виде водоструйного эжектора с водоподающим устройством, выполненным в виде равномерно размещенных по сечению колонки форсунок и пароподводящим коллектором, выполненным кольцевым и соединенным с колонкой радиальными перемычками. В баке на выходе из колонки установлен конусообразный каплеотбойник. Колонка разделена вертикальными перегородками на секции, последовательно соединенные между собой по парогазовому тракту через сепарационное устройство, причем колонка выполнена по крайней мере из двух блоков, включенных параллельно по пару и отводимому газу. Форсунки выполнены в виде акустических форсунок и содержат корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, трубок для подвода воздуха и жидкости. Корпус форсунок выполнен в виде вертикально расположенной цилиндрической втулки, в верхней части которой расположена трубка для подвода воздуха, а перпендикулярно ее оси расположена трубка для подвода жидкости. Внутри корпуса, соосно ему жестко закреплена втулка с верхним и нижним фланцами, при этом нижний фланец жестко зафиксирован в проточке, выполненной в корпусе. Внутри втулки, соосно ей, расположен стержень диаметром d, на конце которого запрессован кольцевой объемный резонатор, выполненный в виде чашки с конической поверхностью, а в хвостовой части стержня расположены фиксирующие диски, взаимодействующие с внутренней поверхностью втулки. В нижнем фланце расположено, по крайней мере, одно сопло под углом к оси резонатора, величина которого лежит в следующем интервале: 20°÷40°, при этом продолжение оси сопла лежит на окружности, находящейся в средней части конической поверхности резонатора. Технический результат - повышение производительности за счет тонкого распыливания жидкости. 2 ил.

Деаэратор, содержащий бак-аккумулятор с патрубком отсоса неконденсирующихся газов и установленную над ним колонку в виде водоструйного эжектора с водоподающим устройством, выполненным в виде равномерно размещенных по сечению колонки форсунок и пароподводящим коллектором, выполненным кольцевым и соединенным с колонкой радиальными перемычками, а в баке на выходе из колонки установлен конусообразный каплеотбойник, колонка разделена вертикальными перегородками на секции, последовательно соединенные между собой по парогазовому тракту через сепарационное устройство, причем колонка выполнена по крайней мере из двух блоков, включенных параллельно по пару и отводимому газу, отличающийся тем, что каждая из форсунок выполнена в виде акустических форсунок, содержащих корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, трубок для подвода воздуха и жидкости, причем корпус выполнен в виде вертикально расположенной цилиндрической втулки, в верхней части которой расположена трубка для подвода воздуха, а перпендикулярно ее оси расположена трубка для подвода жидкости, причем внутри корпуса, соосно ему, жестко закреплена втулка с верхним и нижним фланцами, при этом нижний фланец жестко зафиксирован в проточке, выполненной в корпусе, а внутри втулки, соосно ей, расположен стержень диаметром d, на конце которого запрессован кольцевой объемный резонатор, выполненный в виде чашки с конической поверхностью, а в хвостовой части стержня расположены фиксирующие диски, взаимодействующие с внутренней поверхностью втулки, а в нижнем фланце расположено, по крайней мере, одно сопло под углом к оси резонатора, величина которого лежит в следующем интервале величин: 20÷40°, при этом продолжение оси сопла лежит на окружности, находящейся в средней части конической поверхности резонатора, а отношение высоты h₁ кольцевого объемного резонатора к расстоянию h между верхним основанием конической поверхности и нижней торцевой поверхностью корпуса лежит в оптимальном интервале величин: h₁/h=1÷3; отношение внутреннего диаметра d₁ чашки резонатора к диаметру d₂ его внешней цилиндрической поверхности лежит в оптимальном интервале величин: d₁/d₂=0,7÷0,9; отношение внутреннего диаметра d₁ чашки резонатора к диаметру d его стержня лежит в оптимальном интервале величин: d₁/d=1,25÷3; отношение внутреннего диаметра d₁ чашки резонатора к высоте h₁ кольцевого объемного резонатора лежит в оптимальном интервале величин: d₁/h₁=1÷2.