Водоопреснительная установка Советский патент 1991 года по МПК B63J1/00 

Изобретение относится к судостроению, в частности к судовым водооп- реснительным установкам„

Цель изобретения - повышение про- извоцительности установки путем уменьшения накипеобразования„

На чертеже схематически изображена водоолреснительная установка

Воцоопорснительная установка вклю , чает в себя водоподогреватель 1, сепаратор 2 и конденсатор 30 Водоподогреватель 1 является испарителем кипящего типа, содержит цилиндрический корпус 4 с верхней 5 и нижней 6 трубными досками, в которых развальцованы вертикальные нагревательные трубки 7

Межтрубнчм пространством корпуса 4 образована емкость для теплоноси- теля, в качестве которого может быть утилизационное тепло охлаждающей водь судовых силовых установок, свежий или отработанный пар и другие источники тепла „

В корпус водоподогревателя вмонтированы трубопровод 8 для подачи теплоносителя, трубопровод 9 дня отвода теплоносителя и трубопровод 10 с дроссельной шайбой 11 для подачи питательной водьк

На верхней трубной доске 5 корпуса Л установлен верхний коллектор 12

На нижней трубной доске 6 установлен нижний коллектор 13,,

Коллекторы 12 и 13 выполнены в виде цилиндрических колец и по периметру соединены друг с другом патрубками 14,

Внутренними поверхностями верти- кальных трубок 7, коллекторов 12 и 13, патрубков 14 образованы сообщающиеся полости для естественной циркуляции питательной воды

В верхнем коллекторе 12 по его пе риметру размещено направляющее кольцо 15 сферического профиля, которым образованы каналы для отвода рассола через патрубки 14 и концентратор пароводяной смесио

Направляющим кольцом 15 осуществлно и отклонение пароводяной струи от входных отверстий патрубков 14t

Нижний коллектор 13 соединен с поддоном 16, к которому подключен трубопровод 10 питательной водьк

I

Высота нагревательных трубок 7 и

патрубков 14 выбрана из условий производительности водоопреснительной установки„

Общее сечение патрубков 14 составляет 5-6% общего сечения Нагревательных трубок 7 о

Таким соотношением сечений предотвращено опрокидывание циркуляции, определен оптимальный поток питательной воды в нагревательных трубках 7 и паросодержание в них пароводяной смесИо

С водоподогревателем 1 в одноступенчатом прямоточном цикле сагрега- тированы сепаратор 2 и конденсатор 3, которые размещены в вертикально цилиндрическом барабане 17 с крышкой 18, играющей роль сухопарника,,

Цилиндрически барабан 1 7 закреплен на верхнем коллекторе 12, их иолгг- ти сообщены друг с другом„

В нижней части цилиндрического барабан;) 17 присоединена сливная труба 19 для удаления рассола.,

Сепаратор 2 размещен между водо- подогревателем 1 и конденсатором 3 и предназначен для отделения транспортируемой влаги от пара,.

Б данной водоопреснительной уста новке применена трехступенчатая сепарация пара с учетом выработки в воцоподогреватете 1 переувлажненного пара.

Первая, предварительная (частичная) ступень сепарации осуществлена в концентраторе пароводяной смеси верхнего коллектора 12, вторая ступень - в куполообразном отбойном влагоотделлтеле 20, третьяступень- в жалюзийных секциях 21 „

Влагоотделитель 20 состоит из центрального колпака с рассеивающим конусом и отбойного щитка 22 по периметру цилиндрического барабана17, которым образована наклонная плоскость для направленного стока отделенной от пара воды в рассол по трубе 19 и канал верхнего коллектора в поток циркуляции.

Влагоотделитель 20 размещен над верхним коллектором 12 в зоне концентрации пароводяной смеси Над влагоотделителем 20 установлены сепарирующие жалюзи 21, выполненные в виде горизонтального Пакета концентрически расположенных дисковых колец волнообразного профиля с наклонной поверхностью, взаимно перекрывающих друг друга с образованием промежуточэ16

ных кольцевых каналов для восходящего пароводяного потока с шагом, обеспечивающим пересечение траектории транспортируемой влаги и направленный сток отделенной от пара влаги по наклонным плоскостям жалюзей 21, влагоотделителя 20 с отбойным п;нт- ком 22о

Сепаратор 2 представляет собой устройство, в котором конструктивно объединены все элементы второй и третьей ступеней сепарации соединением вертикальными стойками - связями 23 (показаны пунктиром)„ Весь каркас сепаратора 2 жпстко закреплен в цилиндрическом барабане 170

Кроме того, естественная сепарация происходит п сухопарнике 18„

Во всех ступенях сепарации обес- печен направленный сток отделенной от пара влаги в рассол„

В верхней части цилиндрического барабана 17 размещен встроенный двухходовой конденсатор 3 лля конденса- ции пара и превращения его в дистиллят о

Конденсатор 3 представляет собой кожухотрубныи теплообменник, внутренняя полость которого сообщена с сухо- парником 18 „ Охлажденная вода подается и отводится по трубам 24 и 25„

К цилиндру конденсатора 3 подсоединены трубопровод 26 для отсоса воздуха и трубопровод 27 для откачки конденсата насосом„ Трубопровод 26 имеет колено для предотвращения откачки конденсата вместе с воздухом,

Для создания и поддерживания вакуума в барабане 17 и конденсаторе 3 служит гидравлический эжектор, рабочая забортная воца к которому подается электроприводным насосом, входящим в состав водоопреснительной установки, Этим же насосом подается забортная вода в испаритель и на эжектор для откачки рассола

Дистиллят, образующийся при конденсации пара, откачивается из конденсатора 3 дистиллятным насосом,

Водоопреснительная установка снабжена системой автоматики, и сигнализациио

Водоопреснительная установка работает следующим образом,

В нижний коллектор 13 по трубопроводу 10 через дроссельную шайбу 11 подают насосом питательную забортную морскую воду в количестве, превыша

«

0

5

о

0

5

706

ющем в 3-4 раза производительность опреснительной установки„

Количество подаваемой воды регулируется по ротаметру или дроссельной шайбой 11,

Увеличенный поток питательной воды обусловлен необходимостью уменьшения паросодержания в пароводяной смеси с цепью исключения отложения накипи на нагревательньгх трубках 7 и снижения солености рассола (морской воды после частичного испарения)„

Из нижнего коллектора 13 питательная вода поступает в нагревательные трубки 7 и далее в верхний коллектор 12,

По трубопроводу 8 подают теплоноситель (охлаждаюцую воду от двигателей или пар) в межтрубное пространство водоподогревателя 1„

В водоопреснительной установке эжектором создается вакуум ,07 бар.

При этом давлении вода кипит при 38 С, поэтому в опреснителе можно применять низкотемпературные теплоносители. Теплоноситель омывает нагревательные тру жи / и нагревает опресняемую воду до температуры кипения 42-44ьС, соответствующую давлению в трубках,. Нагревание циркулирующей воды до температуры кипения - эконо- майзерная часть - происходит на 25- 30% высоты трубJR. В экономгштпрнон части имеет место также пристенное кипение воды, При достижении емпера- туры кипения начинается объемное ки- пениеа Вследствие большого удельного объема пара при этом давлении 16- 18 м /кг объем и соответственно скорость пароводяной смеси резко возрастают На остальном испарительном участке происходит кипение, и температура почти не меняется, В трубках образуется около 75-80% пара0 Все же вследствие циркуляции опресняемой (морской) воды весовое паросодержание составляет 4-5%„ Это значение далеко от величины 254, при котором начинается отложение накипи на трубках и снижается коэффициент теплоотдачи,, Далее пароводяная смесь поступает в верхний коллектор 12„ Смесь перегрета на 4-6°С„

В концентраторе пароводяной смеи си верхнего коллектора 12, образованного высотой направляющего кольца 15, происходит выравнивание тепловых нагрузок по площади и поперечному

сечению зеркала испарения, частичное отделение пара от воды и адиабатное испарение, с образованием 0,15- 0,20 количества пара производительности установки (0,75-0,80 количества пара образуется в нагревательных трубках 7),

В концентраторе пароводяной смеси происходит гашение кинетической энергии струй пароводяной смеси, выравнивание поля напряжения испарения,,

Дальнейшее отделение пара от воды происходит во влагоотделит.еле 20 сепаратора 2е

Уносимые восходящим потоком пароводяные струи рассеивающим конусом центрального колпака и и тком 22 л i,v гоотдол ч °чя . 0 меняют направление по И г нчсгычеин гм поверхностям, по ico opiP отде ГенШ Я влага гтекчет в

Частично отсепариропанный тар че- 1К- з кочтчкмше каналы влагоотделнте- п О ч ,, ч -., ц-10 г в сепар руюгше жалю-

зи 21 I- иигзях 21 сепаратора 2 про- ,исхопит последующая сепарация пара.

Погче гетратора проце-- ес- тестнрнноч оепаратш продолжается сферическими поверхностями барабана 17, tго куполообразного сухопарника 18 и гоши-нсатора 3„ Система сепарации дает високос качество дистиллята (до 10 мг/л) даже при перегрузке испарителя на 40-50%,,

Отсепарированный пар из верхней части цилиндрического барабана 17 поступает в открытую часть встроенного конденсатора 3, в котором конден

345708

лектора, образованный кольцом 15, и далее по патрубкам 14 - в нижний коллектор 13о Разность между коли- честном питательной воды и образовавшимся паром откачивается гидравлическим эжектором через трубку 19 за борт.

Естественная циркуляция опресняемой (морской) воды по контуру: коль- JQ цевой канал верхнего коллектора 12 - патрубки 14 - нижний коллектор 13 - нагревательные трубки 7 подогревателя - верхний коллектор 12 создается за счет разности плотности воды в )5 патрубках 14 и плотности пароводяной смеси н нагревательных трубках 7 по высоте испарительной частя

Формула изобретения

1 с Водоопреснительная установка преимущественно ..акуумного кипящего типа, содержащая послеловатепьно сообщенные между собой водоподогрева- тель с нагревательными трубками, установленными в трубных досках, сепаратор и конденсатор, о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что, с целью повы- шения производительности установки путем уменьшения накипеобразования, водоподогреватель снабжен верхним и нижним коллекторами и патрубками, сообщающими по периметру упомянутые коллекторы между собой, причем коллекторы сообщены с внутренними полостями нагревательных трубок водоподо- гревателя, при этом общая площадь сечения патрубков составляет 5-6% об

Изобретение относится к судостроению, в частности к судовым но- доопреснительным установкам Цель изобретения - повышение производительности установки путем уменьшения накипеобразования., Водоопресните 1ьнтя установка включает в себя водоподогре- ватель 1, сепаратор 2 и конденсатор 3„ Водоподогреватель 1 выполнен с верхним 12 и нижним 13 коллекторами, которые соединены друг с другом по периметру патрубками 14 и сообщены с внутренней полостью нагревательных трубок 7 с образованием контура 2 (. ГОНЧИПОП CCIL- 1В1ННОИ Ц1фк} ЛЛЦИИ , il I ih ЧН I i ТЧ li 1 TP ) 1 1 pGPIu ibniiif 11 01 ,t не ii и n i- ; i ubei. - iii м i о lep лыя i1 I Mi- .OoII l f i. t IP HP I) M ,1 V ( i О l i 4 ГОСТ 1Г 1Я f I 5-6/ сечения нагревательные груоок / Б верхнем ко 1лекторе 2 по eio пе1)иметру установлен KoiinoiirpaTop паронодянон смеси ь nigje нпправгиио- щого котлы 1 , i otip,} яованием канала чля ра( с о ы в патруики 14„ На ч верхним коллектором 12 усганов- пен влагоогделнтель 1, состоянии из цен гра тьнсн колпака с рассетзаю . KOHNCOM и отбойного цитка 22 iio пе- римегру цилиндрического барабана 170 Над в ыгоотделитепем установлены горизонтальные сепарационные жалюти 21 ч ви т,е концентрически расположенных дисковых колец волнообразного про- уния, Р рая которых относительно друга и взаимно перекрыты с образованием каналов восходящего потока пара„ 1 з0п„ ф-лы. 1 ил is 8 (Л о со -U СД 4 О

сируется, опресненную воду из конден- Q щей площади сечения нагревательных

трубок,

сатора откачивают конденсатным насосом по трубопроводу 27,.

Контенсацию пара в конденсаторе 3 осуществляют подачей охлаждающей воды по трубе 24 и отводом ее по трубе 25,

Воздух, выделяющийся в камере испарения из воды и подсасываемый через сальник циркуляционных насосов, откачивают из конденсатора 3 гидравлическим эжектором по трубе 26, Этим же эжектором создают вакуум в цилиндрическом барабане 17 и конденсатог ре 3„

Жидкая фаза смеси конструктивными особенностями отбойника влагоот- делителя 20 распределяется по периферии нижней части барабана 17 и стекает в .кольцевой канал верхнего колщей площади сечения нагревательных

трубок,

2с, Установка по п„ 1, о т л и ч а - ю щ а я с я тем, что верхний коллек- - тор снабжен концентратором пароводяной смеси, выполненным в виде кольца с вогнутым ободом и установленным внутри коллектора с образованием канала, сообщенного с упомянутыми патрубками, причем нижний торец кольца закреплен на внутренней поверхности корпуса водоподогревателя, а верхний его торец с зазором относительно корпуса водоподогревателя размещен на уровне полоьины высоты верхнего коллектора, при этом сепаратор снабжен влагоотделителем, включающим в себя центральный колпак с рассеивающим конусом, обращенным вершиной к верхнему коллектору, отбойным щитком,

91634570I0

установленным по внутреннему перимет- рически расположенных дисковых кору корпуса сепаратора, и горизонталь- лец волнообразного профиля, края ко- ными сепарационными жалюзи, установ- торых смещены относительно друг дру- леиными горизонтально над влагоот/далд-,- га и взаимно перекрыты с образова- телем и выгючненными в виде концент- нием каналоВо