ДЕАЭРАТОР Российский патент 2009 года по МПК C02F1/20 B01D19/00 

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 центробежных 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, содержащем 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 центробежных 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 каждая из центробежных форсунок содержит корпус с камерой, в которую запрессован шнек, причем в днище корпуса выполнено дроссельное отверстие, а в верхней части размещен штуцер с цилиндрическим отверстием, диффузором и прокладкой, причем внутри шнека выполнено отверстие с винтовой нарезкой, направление которой совпадает с направлением внешней винтовой нарезки шнека, а над дроссельным отверстием расположена коническая камера смешения для формирования суммарного мелкодисперсного вращающегося потока.

На фиг.1 изображен деаэратор; на фиг.2 - схема центробежной 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 центробежные 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.

Центробежная форсунка (фиг.2) состоит из корпуса 14 с крышкой 16, внутри которого расположен шнек 15. Внешняя поверхность шнека 15 представляет собой винтовую канавку с правой (или левой) нарезкой. Внутри шнека 15 выполнено отверстие 24 с левой (или правой) винтовой нарезкой. В днище корпуса 14 выполнено дроссельное отверстие 22, ось которого совпадает с осью отверстия 24 в шнеке 15. Между нижним торцом шнека 15 и срезом дроссельного отверстия 22 расположена камера смешения, состоящая из цилиндрической 21 и конической 23 частей.

Шнек 15 жестко связан с Т-образной дроссельной шайбой 18, в торцевой цилиндрической части 17 которой выполнены, по крайней мере, три дроссельных отверстия 19, а в жестко с ней связанной осевой цилиндрической части - осевое дроссельное отверстие 26. Гидравлическое сопротивление дроссельных отверстий 19 и 26 подбирается в зависимости от свойств распыливаемой жидкости и требуемой степени ее распыла.

Подача раствора (жидкости) осуществляется через отверстие в штуцере 20, закрепленном в верхней части корпуса 14 через торцевую цилиндрическую часть 17 Т-образной дроссельной шайбы 18.

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.

Центробежная форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом.

Жидкость подается по отверстию в штуцере 20 и через Т-образную дроссельную шайбу 18 поступает одновременно по двум направлениям: во-первых, в винтовую внешнюю полость 25 шнека 15 через дроссельные отверстия 19 и, во-вторых, в отверстие 24 с винтовой нарезкой через дроссельное отверстие 26. Вращающийся поток жидкости из винтовой внешней полости 25 шнека 15 поступает в камеру смешения, состоящую из цилиндрической 21 и конической 23 частей. С другой стороны, в камеру смешения поступает жидкость из отверстия 24 с винтовой нарезкой, совершая вращение в сторону, противоположную внешнему потоку, идущему по шнеку 15, либо совершая попутное (одинаковое) вращение. При взаимодействии вращающихся потоков в камере смешения происходит дополнительное дробление капель жидкости за счет их соударения в попутных или противоположно вращающихся потоках жидкости (внешнего и внутреннего). Суммарный мелкодисперсный вращающийся поток выходит через дроссельное отверстие 22, причем направление его вращения определяется гидравлическим сопротивлением соответственно внешней 25 или внутренней винтовых полостей 24 шнека 15.

Шнек 15 форсунки может быть выполнен из твердых материалов: карбида вольфрама, рубина, сапфира. При среднем диаметре дроссельного отверстия 22, находящимся в диапазоне 2,5...3,5 мм и давлении жидкости 6...9 МПа обеспечивается распыление от 400 до 1000 кг/ч жидкости. Форсунка проста в изготовлении и обслуживании.

Центробежные форсунки 9 с равномерным распределением жидкости в факеле установлены таким образом, чем факелы на некотором расстоянии от форсунок надежно перекрывают кольцевое сечение орошаемой зоны при минимуме выпадения воды на стенки. Диаметр соплового отверстия 22 форсунок секции 5 (вторая ступень деаэрации) значительно меньше, чем секции 4 (первая ступень деаэрации), а секции 6 (третья ступень деаэрации) меньше, чем в секции 5, в связи с чем распыл при переходе от ступени к ступени становится более тонким, но так как расход пара при этом резко уменьшается, то последний фактически не влияет на каплеунос.

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 (секция 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 и может быть использовано в термических и вакуумных деаэрационных установках. 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 центробежных 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. Каждая из центробежных форсунок содержит корпус с камерой, в которую запрессован шнек, причем в днище корпуса выполнено дроссельное отверстие, а в верхней части размещен штуцер с цилиндрическим отверстием, диффузором и прокладкой, причем внутри шнека выполнено отверстие с винтовой нарезкой, направление которой совпадает с направлением внешней винтовой нарезки шнека, а над дроссельным отверстием расположена коническая камера смешения для формирования суммарного мелкодисперсного вращающегося потока. Изобретение позволяет повысить производительность и качество деаэрации. 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 центробежных форсунок, и пароподводящим коллектором, выполненным кольцевым и соединенным с колонкой радиальными перемычками, а в баке на выходе из колонки установлен конусообразный каплеотбойник, отличающийся тем, что 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 каждая из центробежных форсунок содержит корпус с камерой, в которую запрессован шнек, причем в днище корпуса выполнено дроссельное отверстие, а в верхней части размещен штуцер с цилиндрическим отверстием, диффузором и прокладкой, причем внутри шнека выполнено отверстие с винтовой нарезкой, направление которой совпадает с направлением внешней винтовой нарезки шнека, а над дроссельным отверстием расположена коническая камера смешения для формирования суммарного мелкодисперсного вращающегося потока.