ДЕАЭРАЦИОННАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2010 года по МПК C02F1/20 

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для термической деаэрации подпиточной воды тепловых сетей, с дополнительным получением конденсата (обессоленной воды) для паровых котлов из выпара сетевых деаэраторов.

Наибольшее распространение в энергетике России для деаэрации подпиточной воды теплосети получили атмосферные деаэраторы струйного и струйно-барботажного типа ДА и ДСА и вакуумные деаэраторы типа ДВ и ДСВ. (см. Л.1. Лифшиц О.В. Справочник по водоподготовке котельных установок. -Энергия, 1969, стр.117-124, рис 11.1-11.9).

Деаэрационные установки струйно-барботажного типа имеют много недостатков, приводящих к их неудовлетворительной работе:

1. Требуют большого удельного выпара. При нормативном выпаре (1,5-2,0 кг на тонну деаэрированной воды для атмосферных деаэраторов и 5 кг/т.д.в. - для вакуумных) резко падает качество деаэрации.

2. Требуют обязательной подачи в деаэратор пара на барботаж. Не могут работать на «начальном эффекте» (без подачи деаэрирующей среды).

3. Имеют малую глубину регулирования производительности.

4. Имеют большую металлоемкость.

5. При пуске наблюдаются сильные гидроудары.

6. Конденсат, образуемый при конденсации водяных паров выпара, сливается в канализацию (см. Л.2, стр.124, рис 11.8. Лифшиц О.В. Справочник по водоподготовке котельных установок. - Энергия, 1969) или в аккумуляторый бак деаэратора, ухудшая качество деаэрации воды.

Многие указанные недостатки устранены в деаэрационных установках (Патент РФ №1454781, №2242672, №2300050), использующих центробежно вихревые деаэраторы - ДЦВ (А.с. СССР 1134842; Патент РФ №2131555; 2151341).

В качестве прототипа выберем деаэрационную установку, защищенную патентом РФ №1454781. Ее преимуществами являются:

Малая металлоемкость и большая удельная производительность на единицу объема бака (может быть увеличена в 10 и более раз), высокое качество деаэрации достигается при меньшем выпаре, глубина регулирования нагрузок от 10 до 120 процентов, отсутствие гидроударов при нагреве воды непосредственно в ДЦВ.

Недостатками этой установки являются: 1. При использовании установки для деаэрации подпиточной воды теплосети (в качестве сетевого деаэратора) имеется потеря конденсата (конденсат греющего пара уходит в теплосеть и не может быть использован в паровых котлах); 2. Не может быть использован в качестве деаэратора двойного назначения (для деаэрации подпиточной воды теплосети с получением дополнительного конденсата для паровых котлов).

Целью настоящего изобретение является обеспечение возможности использования сетевого деаэратора для деаэрации сетевой воды и дополнительного получения конденсата для паровых котлов (двойное назначение).

Поставленная цель достигается тем, что деаэрационная установка, содержащая центробежно-вихревой деаэратор (ДЦВ) с подводящим и отводящим патрубками деаэрируемой воды, патрубком отвода выпара, бак-аккумулятор деаэрированной воды, капельный деаэратор, имеющий диспергирующее устройство, представляющее собой, например, трубу с перфорациями или со щелями, опущенную в наджидкостное пространство бака-аккумулятора, соединенный с отводящим патрубком деаэрируемой воды, выходящим из центробежно-вихревого деаэратора, поверхностный конденсатор-охладитель выпара (КОВ) с подводящим и отводящим патрубками охлаждающей воды, соединенный выпарным трубопроводом с баком-аккумулятором и с патрубком отвода выпара центробежно-вихревого деаэратора, имеет дополнительно: пароводяной, или водоводяной, или другой нагреватель для нагрева деаэрируемой воды до температуры выше температуры насыщение в аккумулятороном баке деаэратора, установленный на трубопроводе деаэрируемой воды, причем этот трубопровод присоединен последовательно к конденсатору парового эжектора (если установлен паровой эжектор с конденсатором. При отсутствии конденсатора - помимо эжектора), к конденсатору-охладителю выпара (в качестве охладителя выпара используется пароводяной теплообменник, например, подогреватель назкого давления - ПНД с достаточной поверхностью нагрева), к подогревателю деаэрируемой воды.

Кроме этого, с целью улучшения качества конденсата выпара путем предотвращения капельного уноса воды внутри бака-аккумулятора устанавливают циклон-сепаратор влаги или жалюзи.

На фиг.1 показана схема деаэрационной установки,

На фиг.2 - циклон-сепаратор.

Деаэрационная установка имеет первую ступень деаэрации воды, выполненную в виде центробежно-вихревого деаэратора - 1 ДЦВ, вторую ступень деаэрации воды в виде диспергирующего устройства (перфорированной трубы с закруткой потока воды, названную капельным деаэратором - 2), бак-аккумулятор - 3, циклон-сепаратор - 4 (или жалюзи для отделения влаги от потока выпара), паровой трехступенчатый эжектор - 5, в нижней части которого имеется конденсатор - 6 рабочего пара эжектора, конденсатор-охладитель выпара - 7 (КОВ, в качестве которого используется например, теплообменник ПНД), теплообменник - 8 нагрева деаэрируемой воды до температуры выше температуры насыщения (кипения) воды при давлении, соответствующему давлению в баке - 3, трубопровод - 9 исходной (химочищенной - ХОВ) воды (9а - к эжектору, 9б - к охладителю выпара, 9в - к додогревателю - 8, 9 г - к ДЦВ, 9д - от ДЦВ к КД, 9е - обводной помимо подогревателя 8), 10 - трубопровод деаэрированной воды из бака 3 в теплосеть или в аккумуляторнеый бак, 11 трубопровод рабочего (греющего) пара, 12 трубопроводы конденсата, 13 - насосы (13а - конденсатный насос с частотным регулятором оборотов - ЧРП), 14 - расходомеры, 15 - регуляторы расхода, 16 - трубопровод отвода в атмосферу неконденсируемых газов выпара (помимо эжектора) при работе в атмосферном режиме.

Циклон-сепаратор (фиг.2) имеет корпус - 17, тангенциальные патрубки входа выпара из бака-аккумулятора - 18, патрубок выхода осушенного выпара - 19, патрубок отвода отсепарированной воды - 20.

Работа установки осуществляется следующим образом.

Работа в атмосферном режиме:

Химичищенная вода поступает по трубопроводам 9 и 9б в теплообменник 7 - (конденсатор-охладитель выпара - КОВ), где частично нагревается, далее по трубопроводу 9в поступает в теплообменник 8 - основной нагреватель воды, где нагревается выше температуры насыщения (до 108-150°С). Часть воды можно подавать помимо подогревателя по трубопроводу 9е и регулировать температуру воды за счет смешения потоков, проходящих через и помимо подогревателя 8 (этим достигается уменьшение поверхности нагрева подогревателя и веса подогревателя). Далее перегретая вода поступает в ДЦВ - 1, давая небольшой выпар, освобождаясь от 98-99% растворенных газов, далее в КД - 2, где вскипает и дает основной выпар, освобождаясь от агрессивных газов до величины ниже установленных норм. Вода мгновенно охлаждается до температуры насыщения. Например, если в аккумуляторном баке поддерживается давление 0,2 кгс/см², то вода охлаждается до 104°С, и при этом охлаждение деаэрируемой воды на 1°С дает выпар, равный 1,85 кг на тонну деаэрированной воды. Выпар из ДЦВ - 1 и из бака 3 поступает в теплообменник 7 (конденсатор-охладитель выпара) (ОВ). Конденсат выпара по трубопроводу 12а из конденсатора 6 эжектора 5 поступает в конденсатор-охладитель выпара 7 (КОВ), а конденсат из КОВ - в конденсатный бак (на чертеже не указан) по трубопроводу 12б. Конденсат, полученный из выпара сетевого деаэратора, используется в качестве питательной воды паровых котлов, в том числе и котлов высокого давления. Неконденсируемые газы поступают в атмосферу по трубопроводу 16.

Работа в вакуумном режиме

Деаэрируемая вода (ХОВ) поступает последовательно в конденсатор 6 пароструйного трехступенчатого эжектора 5 (полностью или частично через обводной трубопровод), далее через конденсатор-охладитель выпара 7 (КОВ) (если вместо парового эжектора установлен эжектор без конденсатора или водоструйный эжектор, то ХОВ поступает сразу в КОВ, минуя эжектор, далее в теплообменник 8, где нагревается выше температуры насыщения при вакууме в баке 3 (в вакуумном режиме - до 75-90°С.). Рабочий пар, поступая в эжектор 5, создает вакуум в охладителе выпара 7, в ДЦВ и в баке 3. Процесс вскипания воды идет при меньшем абсолютном давлении. Остальной процесс деаэрации аналогичен режиму в атмосферном давлении. Для получения достаточного количества конденсата необходимо, чтобы трубопровод выпара был достаточно большого диаметра, а ОВ был с достаточно большой поверхностью охлаждения.

Установка последовательно конденсатора-охладителя выпара 7 и подогревателя 8 вместо паропровода, подающего греющий пар в ДЦВ, позволяет нагреть деаэрируемую воду выше температуры насыщения и обеспечить достаточно большой выпар, что обеспечивает высокое качество деаэрации сетевой воды и образование большого количества выпара и конденсата (обессоленной воды для питания паровых котлов).

Завихривающая головка на капельном деаэраторе позволят обеспечивать разность давлений между ДЦВ и КД не менее 0,1 кгс/см², что обеспечивает высокое качество диспергирования воды в паровом пространстве бака 3 и высокое качество деаэрации воды при любой нагрузке, включая нагрузку менее 10%.

Установка циклона-сепаратора внутри бака 3 позволяет выпару, выходящему из бака 3, освободиться от капельного уноса влаги, что повышает качество конденсата выпара.

Установка на трубе выпара прибора, создающего вакуум (парового эжектора,

водоструйного эжектора или вакуумного насоса) позволяет экономить пар на предварительный нагрев деаэрируемой воды и обеспечивать высокое качество деаэрации при температурах деаэрированной воды ниже 100°С.

Установка конденсатора парового эжектора в рассечку трубопровода деаэрируемой воды (перед ОВ) позволяет использовать тепло рабочего пара эжектора для нагрева деаэрируемой воды.

Присоединение трубопровода конденсата из конденсатора 6 к конденсатору 7 позволяет сконденсировать пролетный пар, выходящий из конденсатора 6 вместе с конденсатом.

Изобретение относится к области энергетики, и может быть использовано для термической деаэрации подпиточной воды тепловых сетей, с дополнительным получением конденсата для паровых котлов из выпара сетевых деаэраторов. Установка содержит трубопровод деаэрируемой воды, бак-аккумулятор, внутри которого перед трубой отвода выпара установлен циклон-сепаратор влаги или жалюзи, с отводящим трубопроводом деаэрированной воды, центробежно-вихревой деаэратор, капельный деаэратор, опущенный в наджидкостное пространство бака-аккумулятора, соединенный с отводящим патрубком деаэрированной воды центробежно-вихревого деаэратора поверхностный конденсатор-охладитель выпара с патрубками подвода выпара и отвода неконденсируемых газов, патрубком отвода конденсата. Патрубок подвода выпара соединен трубопроводами с баком-аккумулятором и с патрубком отвода выпара центробежно-вихревого деаэратора, патрубок отвода неконденсированных газов - с атмосферой или с всасывающим патрубком эжектора. В рассечку трубопровода деаэрируемой воды последовательно после конденсатора-охладителя выпара и перед центробежно-вихревым деаэратором установлен нагреватель деаэрируемой воды, нагревающий воду до температуры выше температуры насыщения в баке-аккумуляторе деаэратора. Технический результат: высокое качество деаэрации, создание деаэратора двойного назначения, позволяющего не только деаэрировать подпиточную воду, но и дополнительно получать конденсат паровых котлов. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Деаэрационная установка, содержащая трубопровод деаэрируемой воды, бак-аккумулятор деаэрированной воды с отводящим трубопроводом деаэрированной воды, последовательно соединенные центробежно-вихревой деаэратор с подводящим и отводящим патрубками деаэрируемой и деаэрированной воды и патрубком отвода выпара, капельный деаэратор, имеющий диспергирующее устройство в виде перфорированной трубы, опущенное в наджидкостное пространство бака-аккумулятора, соединенный с отводящим патрубком деаэрированной воды центробежно-вихревого деаэратора, поверхностный конденсатор-охладитель выпара с патрубками подвода выпара и отвода неконденсируемых газов, первый из которых соединен выпарными трубопроводами с баком-аккумулятором и с патрубком отвода выпара центробежно-вихревого деаэратора, второй - с атмосферой или с всасывающим патрубком эжектора, патрубком отвода конденсата, отличающийся тем, что в рассечку трубопровода деаэрируемой воды последовательно после конденсатора-охладителя выпара и перед центробежно-вихревым деаэратором установлен нагреватель деаэрируемой воды, нагревающий воду до температуры выше температуры насыщения в баке-аккумуляторе деаэратора, при этом внутри бака-аккумулятора перед трубой отвода выпара из бака-аккумулятора установлен циклон-сепаратор влаги или жалюзи.

2. Деаэрационная установка, по п.1, отличающаяся тем, что капельный деаэратор имеет завихривающую головку.

3. Деаэрационная установка по п.1, отличающаяся тем, что эжектор выполнен в виде парового эжектора.

4. Деаэрационная установка по п.3, отличающаяся тем, что конденсатор рабочего пара парового эжектора присоединен в рассечку трубопровода деаэрируемой воды перед конденсатором-охладителем выпара и имеет обводной трубопровод воды.

5. Деаэрационная установка по п.3, отличающаяся тем, что трубопровод конденсата из конденсатора парового эжектора присоединен к конденсатору-охладителю выпара.