Система химической водоподготовки Российский патент 2024 года по МПК F17D3/12 C02F1/68 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в системах водоподготовки для дозирования реагентов в котельных и тепловых пунктах.

Подготовка воды в системе теплоносителя по большей части связана с химической обработкой реагентами, напрямую влияющими на надежность, качество и экономическую эффективность работы предприятий тепловых сетей, тепло- и электростанций. Система подготовки воды для котлов, питательных трактов, внутренних поверхностей теплоэнергетического и сетевого оборудования обеспечивает их надежную защиту от таких неблагоприятных явлений как: накипь - образование отложений силикатов, окислов железа, карбонатов и т.д.; шлам; коррозия (углекислотная, хлоридная, кислородная и проч.).

Из уровня техники известна система химводоподготовки (RU 2577676, кл. F17D 3/12, F04F 7/02, 2016 г.), содержащая подводящую трубу с ударным клапаном, дозирующее мембранное устройство в виде напорного колпака с впускным и перепускным клапанами, внутри которого размещена резиновая камера, разделяющая его полость на две изолированные друг от друга части, одна из которых связана с подводящей трубой на участке до ударного клапана по ходу движения жидкости, а вторая с впускным и перепускным клапанами. Устройство также содержит нагнетательную трубу, соединенную одним концом с перепускным клапаном, регулятор расхода с контролирующим элементом, три гидроаккумулятора, всасывающий трубопровод и емкость для реагента. Первый гидроаккумулятор включен в подводящую трубу за ударным клапаном, второй гидроаккумулятор включен в подводящую трубу до напорного колпака, третий гидроаккумулятор и регулятор расхода последовательно включены в нагнетательную трубу, соединенную вторым концом с подводящей трубой на участке перед контролирующим элементом. Всасывающий трубопровод соединен с впускным клапаном и емкостью для реагента.

Известная система химводоподготовки является сложной. Наличие трех гидроаккумуляторов, ударный клапан, регулятор расхода с контролирующим элементом ведет к удорожанию оборудования, что затруднительно для применения в малогабаритных котельных.

Известна также система химической водоподготовки (RU 2811005, кл. C02F 1/18, F04F 7/02, F17D 3/12, 2024 г), содержащая питательный трубопровод с ударным узлом в виде ударного клапана, мембранного дозатора реагента в виде импульсного нагнетателя с обратными клапанами входа и выхода, внутри которого размещена эластичная диафрагма, разделяющая его внутреннюю полость на две изолированные друг от друга полости, всасывающий и нагнетательный трубопроводы, регулятор расхода с контролирующим элементом, емкость для жидкого реагента и три гидравлических аккумулятора, где первая гидравлически изолированная полость импульсного нагнетателя связана с питательным трубопроводом на входе ударного узла, а вторая полость - с обратными клапанами входа и выхода. Всасывающий трубопровод соединен одним концом с обратным клапаном входа, а вторым - с емкостью для жидкого реагента. Контролирующий элемент установлен в питательном трубопроводе на выходе ударного узла. Нагнетательный трубопровод соединен одним концом с обратным клапаном выхода, а вторым концом включен в питательный трубопровод между ударным узлом и контролирующим элементом. Первый гидравлический аккумулятор и регулятор расхода включены последовательно в нагнетательный трубопровод, второй гидравлический аккумулятор включен в питательный трубопровод между ударным узлом и контролирующим элементом, третий гидравлический аккумулятор включен в питательную трубу до импульсного нагнетателя. Система также снабжена перепускным трубопроводом и двумя регуляторами давления, причем первый регулятор давления установлен в нагнетательный трубопровод между первым гидравлическим аккумулятором и регулятором расхода, а второй регулятор давления установлен последовательно в перепускной трубопровод, один конец которого включен в нагнетательный трубопровод между первым гидравлическим аккумулятором и регулятором расхода, а второй конец - во всасывающий трубопровод.

Известная система очень сложна для возможности ее использования в котельных, требует многочисленных операций по настройке при подготовке к работе. Кроме того, всасывание реагента происходит за счет импульса разрежения в питающем трубопроводе после импульсного пикового повышения давления при гидроударе во время закрытия ударного клапана, которого из-за кратковременного импульса разрежения может не хватить для засасывания реагента. Соответственно, все клапаны и регуляторы давления должны иметь очень высокое быстродействие, что технически затруднительно. Постоянные гидроудары с высокими значениями пикового давления и следующие за ними импульсы появления вакуума приводят к кавитационным явлениям, снижающим надежность работы всего оборудования.

Проблемой, на решение которой направлено изобретение, является усовершенствование известных систем водоподготовки с возможностью использования перепада давления гидравлической системы котельной.

Техническим результатом изобретения является упрощение и повышение надежности системы водоподготовки с возможностью ее использования в малогабаритных котельных.

Поставленная проблема решается, а заявленный технический результат достигается за счет того, что система химической водоподготовки содержит магистральный трубопровод, всасывающий трубопровод, связывающий емкость для химического реагента через канал с впускным и выпускным клапанами мембранного дозатора с эластичной мембраной, разделяющей внутреннюю полость на дозаторную и приводную камеры, с магистральным трубопроводом, а также перепускной трубопровод. Согласно изобретению, на магистральном трубопроводе установлен насос, со стороны входа в который подключен всасывающий трубопровод, а за насосом - перепускной трубопровод, на котором последовательно по ходу движения воды установлены управляемые моментом открытия/закрытия два клапана, работающие в попеременном режиме. Выход второго управляемого клапана подключен к линии дренажа. Между управляемыми клапанами подключен патрубок, связывающий перепускной трубопровод с приводной камерой мембранного дозатора. В дозаторной камере выполнены отверстия, соединяющие дозаторную камеру с каналом между впускным и выпускным клапаном. В приводной или дозаторной камере установлена возвратная пружина.

Приводная камера мембранного дозатора снабжена ограничителем хода эластичной мембраны, для установки дозы химического реагента

На перепускном трубопроводе до первого управляемого моментом открытия/закрытия клапана установлен дроссель ограничения скорости вытеснения. Наличие дросселя ограничения скорости вытеснения позволяет регулировать поток воды для исключения резкого изменения перепада давления в мембранном дозаторе.

Наличие возвратной пружины в приводной или дозаторной камере обеспечивает возврат мембраны в исходное состояние максимального объема дозаторной камеры после окончания цикла вытеснения.

Установка насоса на магистральном трубопроводе, обеспечивает постоянный перепад давления воды, необходимого для работы системы дозирования химического реагента. Установка на перепускном трубопроводе управляемых клапанов, работающих в попеременном режиме (когда один открыт, а другой закрыт) значительно упрощает всю систему водоподготовки воды за счет исключения из нее части оборудования, такого как: ударный узел, импульсный нагнетатель, гидравлические аккумуляторы. Такая система может быть применена в малогабаритных котельных.

Создание перепада давления в приводной и дозаторной камере мембранного дозатора позволяет вытеснять реагент из дозаторной камеры за счет разности давления между входом и выходом насоса, установленного на магистральном трубопроводе, в который дозируют реагент.

Наличие управляемых клапанов на перепускном трубопроводе позволяет отказаться от сложного оборудования, используемого в известных системах, что значительно упрощает всю систему химической водоподготовки и повышает ее надежность, позволяя ее использовать, в том числе, и в малогабаритных котельных.

Изобретение иллюстрируется принципиальной схемой, на которой позициями обозначено:

1 - магистральный трубопровод;

2 - емкость для жидкого реагента;

3 - мембранный дозатор;

4 - впускной клапан мембранного дозатора;

5 - выпускной клапан мембранного дозатора;

6 - эластичная мембрана дозатора 3;

7 - дозаторная камера мембранного дозатора 3;

8 - приводная камера мембранного дозатора 3;

9 - насос, установленный на магистральном трубопроводе 1;

10 - всасывающий трубопровод, подключенный к магистральному трубопроводу 1 перед насосом 9;

11 - перепускной трубопровод, подключенный к магистральному трубопроводу 1 за насосом 9;

12 - первый управляемый моментом открытия/закрытия клапан, установленный на перепускном трубопроводе 11 за выходом насоса 9;

13 - второй управляемый моментом открытия/закрытия клапан, установленный на перепускном трубопроводе 11 за выходом клапана 12;

14 - линия дренажа, которая подключена за выходом второго управляемого клапана 13;

15 - патрубок, подключенный между клапанами 12 и 13 к перепускному трубопроводу 11 и связывающий перепускной трубопровод 11 с приводной камерой 8 мембранного дозатора 3;

16 - канал, соединяющий впускной клапан 4 мембранного дозатора 3 с выпускным клапаном 5;

17 - отверстия, связывающие дозаторную камеру 7 с каналом 16;

18 - возвратная пружина мембранного дозатора 3;

19 - ограничитель хода эластичной мембраны 6;

20 - дроссель ограничения скорости вытеснения.

Система химической водоподготовки работает следующим образом.

В исходном состоянии первый управляемые клапаны 12 и 13 закрыты. Объем дозаторной камеры 7 мембранного дозатора 3 максимальный и она заполнена дозируемым реагентом. Впускной клапан 4 и выпускной клапан 5 мембранного дозатора 3 закрыты за счет противодавления от точки ввода дозируемого реагента в магистральный трубопровод 1. Для выдачи одной дозы реагента мембранным дозатором 3 система управления (на чертеже не показана) открывает первый управляемый клапан 12, он соединяет выход насоса 9 с высоким давлением через дроссель 20 ограничения скорости вытеснения с линией патрубка 15 и с приводной камерой 8. Перепад давления между высоким давлением на выходе насоса 9 и более низким давлением на входе насоса 9, который передается через дроссель 20 ограничения скорости вытеснения, первый управляемый открытый клапан 12, патрубок 15, приводную 8 и дозаторную 7 камеры мембранного дозатора 3, разделенные эластичной мембраной, открытый этим перепадом давления выпускной клапан 5 и всасывающий трубопровод 10, подключенный ко входу насоса, осуществляет движение эластичной мембраны 6 в сторону уменьшения объема дозаторной камеры 7 и это приводит к вытеснению реагента из дозаторной камеры 7 через отверстия 17 в канал 16 и далее через открытый выпускной клапан 5 в магистральный трубопровод 1. По достижении минимального объема дозаторной камеры 7 вытеснение реагента прекращается, и система управления закрывает первый управляемый клапан 12. Полость в приводной камере 8 остается под повышенным давлением, мембрана 6 находится в положении минимального объема дозаторной камеры. Система управления открывает второй управляемый клапан 13, давление в приводной камере 8 понижается до атмосферного, возвратная пружина 18 начинает оттягивать мембрану 6 в сторону приводной камеры 8, в дозаторной камере 7 образуется разрежение, и химический реагент через впускной клапан 4 из емкости реагента 2 засасывается в дозаторную камеру 7, увеличивая ее объем до максимального размера, определяемого ограничителем хода 19 мембраны 6. По окончании заполнения дозаторной камеры 7 дозируемым химическим реагентом система управления закрывает второй управляемый клапан 13. Дозатор реагента для котельной находится в исходном состоянии.

Использование системы химической водоподготовки для котельной позволяет при минимальных габаритах и простоте конструкции обеспечить надежное и точное дозирование химического реагента в магистральный трубопровод, используя для вытеснения дозируемого реагента из дозатора реагента перепад давления на насосе (подпитывающем или сетевом), установленном на магистральном трубопроводе. Регулирование единичной дозы реагента осуществляется ограничителем 19 хода мембраны 6, а величина общей подачи дозируемого реагента - путем изменением числа поданных доз.

В настоящее время система химической водоподготовки прошла испытания с положительным результатом и готовится ее серийное производство для использования в котельных.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в системах водоподготовки для дозирования реагентов в котельных и тепловых пунктах. В системе химической водоподготовки на магистральном трубопроводе установлен насос, со стороны входа в который подключен всасывающий трубопровод, а за насосом - перепускной трубопровод, на котором последовательно по ходу движения воды установлены управляемые моментом открытия/закрытия два клапана, работающие в попеременном режиме, при этом выход второго управляемого клапана подключен к линии дренажа, а между управляемыми клапанами подключен патрубок, связывающий перепускной трубопровод с приводной камерой мембранного дозатора, в дозаторной камере выполнены отверстия, соединяющие дозаторную камеру с каналом между впускным и выпускным клапанами, а в приводной или дозаторной камере установлена возвратная пружина. Техническим результатом изобретения является упрощение и повышение надежности системы водоподготовки с возможностью ее использования в малогабаритных котельных. 2 з.п. ф-лы., 1 ил.

1. Система химической водоподготовки, содержащая магистральный трубопровод, всасывающий трубопровод, связывающий емкость для химического реагента через канал с впускным и выпускным клапанами мембранного дозатора с эластичной мембраной, разделяющей внутреннюю полость на дозаторную и приводную камеры, с магистральным трубопроводом, а также перепускной трубопровод, отличающаяся тем, что на магистральном трубопроводе установлен насос, со стороны входа в который подключен всасывающий трубопровод, а за насосом - перепускной трубопровод, на котором последовательно по ходу движения воды установлены управляемые моментом открытия/закрытия два клапана, работающие в попеременном режиме, при этом выход второго управляемого клапана подключен к линии дренажа, а между управляемыми клапанами подключен патрубок, связывающий перепускной трубопровод с приводной камерой мембранного дозатора, в дозаторной камере выполнены отверстия, соединяющие дозаторную камеру с каналом между впускным и выпускным клапанами, а в приводной или дозаторной камере установлена возвратная пружина.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что приводная камера мембранного дозатора снабжена ограничителем хода эластичной мембраны.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что на перепускном трубопроводе до первого управляемого моментом открытия/закрытия клапана установлен дроссель ограничения скорости вытеснения.