Секционированная деаэрационная колонка

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована для деаэрирования питательной воды в паросиловых установках (ПУ) и парогазовых установках. Деаэрационная колонка для обработки питательной воды ПУ, содержащая установленный на барабане парового котла вертикальный цилиндрический корпус, размещенные внутри корпуса равномерно соосно с ним, по меньшей мере, три цилиндрические обечайки с открытым верхом, суммарное внутреннее пространство которых образует зону контакта пара с распыленной водой, в верхней части каждой обечайки установлена по меньшей мере одна форсунка, нижние участки всех обечаек соединены с разделенной радиальными перегородками на камеры по числу обечаек водоприемной емкостью (ВПЕ). Свободное пространство между корпусом, обечайками и водоприемной емкостью служит для подвода пара во внутренние полости обечаек со стороны форсунок в зону его контакта с распыленной форсунками водой, к верхней боковой части каждой камеры примыкает канал для отвода выпара, а каждая обечайка с установленной в ней форсункой, совместно с соответствующей камерой ВПЕ и примыкающим к ней каналом для отвода выпара, образуют автономную деаэрационную секцию. Отличие полезной модели от ближайшего аналога состоит в том, что в нижней части каждой секции перед входом в канал для отвода выпара установлен пакет ламелей, выполняющий функцию второй пленочной ступени деаэрации. Техническим результатом полезной модели является обеспечение возможности получить в данной конструкции высокое качество деаэрированной питательной воды с остаточной концентрацией кислорода и углекислого газа до 3-5 мкг/кг. 1 нез. п. ф-лы, 4 ил.

Область использования

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована для деаэрирования питательной воды в паросиловых установках (ПУ) и парогазовых установках (ПТУ).

Уровень техники

Известна деаэрационная колонка (ДК) для обработки питательной воды ПУ, содержащая установленный на баке для приема деаэрированной воды (ДВ) вертикальный цилиндрический корпус, размещенные внутри корпуса в верхней его части форсунки для распыла деаэрируемой воды, расположенный по оси корпуса цилиндрический выпарной канал, соосно с ним обечайку, имеющую в нижней своей части сужение с выводным концом для отвода ДВ, и кольцевой пристенный по отношению к корпусу канал для подвода пара в зону его контакта с распыленной водой, а под зоной контакта пара с распыленной водой - открытый стакан для приема ДВ с образованием гидрозатвора (ГЗ) с водоопускным и подъемным каналами (Внедрение центробежно-струйных распыливающих форсунок в деаэрационных устройствах ПГУ-39 Сочинской ТЭС / Гомболевский В.И., Афанасьев Б.П. [и др.] // Электрические станции. 2009. 5. С. 15. [1]). В ДК данного типа достигается достаточно полная степень деаэрирования питательной воды, однако имеет место высокое гидравлическое сопротивление форсунок и сравнительно узкий диапазон их регулирования.

Преодоление отмеченных недостатков ДК возможно с использованием принципа секционирования контактной зоны, в которой есть возможность отключения отдельных секций на частичных режимах работы аппарата. Известны разные варианты секционирования контактной зоны как с единым выпарным каналом на все секции, так и с равномерно размещенными внутри корпуса, по соосной с корпусом, по меньшей мере, одной окружности, автономными каналами для отвода выпара от каждой секции, что отражено, например, во взятой в качестве ближайшего аналога полезной модели RU 95654 (МПК C02F 1/20, 2010, [2]). Недостатком такого технического решения является неполная степень деаэрации питательной воды. Конструкция, принятая за ближайший аналог, имеет следующие недостатки: неудовлетворительная концентрация остаточного кислорода из-за вторичного захвата струями воды выделившихся пузырьков газа и далее их захвата потоком деаэрированной воды в отводящий патрубок. По литературным данным дегазация наиболее эффективна, когда она организуется в несколько стадий, ступенчато снижающих концентрацию кислорода в воде. Поэтому получить высокое качество деаэрации в одну стадию в данной конструкции не представляется возможным.

Раскрытие полезной модели

Задачей полезной модели является получение качественной питательной воды (конденсата). Достигаемый настоящей моделью технический результат заключается в получении максимальной степени деаэрации питательной воды.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в ДК для обработки питательной воды ПУ, содержащей установленный на баке для приема ДВ вертикальный цилиндрический корпус, размещенные внутри корпуса равномерно соосно с ним по меньшей мере три цилиндрические обечайки с открытым верхом, суммарное внутреннее пространство которых образует зону контакта пара с распыленной водой, в верхней части каждой обечайки установлена по меньшей мере одна форсунка, нижние участки всех обечаек соединены с разделенной радиальными перегородками на камеры по числу обечаек водоприемной емкостью (ВПЕ), свободное пространство между корпусом, обечайками и ВПЕ служит для подвода пара во внутренние полости обечаек со стороны форсунок в зону его контакта с распыленной форсунками водой, к верхней боковой части каждой камеры примыкает канал для отвода выпара, а каждая обечайка с установленной в ней форсункой, совместно с соответствующей камерой ВПЕ и примыкающим к ней каналом для отвода выпара, образуют автономную деаэрационную секцию, согласно полезной модели в нижней части каждой секции ВПЕ перед входом в канал для отвода выпара установлен пакет ламелей (ПЛ), выполняющий функцию второй пленочной ступени деаэрации.

Причинно-следственная связь между отличительными признаками полезной модели и достигаемым техническим результатом состоит в следующем.

В нижней части каждой секции ВПЕ в направлении к входу в канал для отвода выпара установлен ПЛ, осуществляющий функцию второй (пленочной) ступени деаэрации. По ламелям происходит каскадный слив питательной воды. Каскадный слив осуществляет водораспределение в полости между ламелями; за счет вакуума, который обеспечивает канал отсоса выпара, происходит перегрев тонкой пленки питательной воды и эффективное вторичное выделение углекислого газа и кислорода.

Наличие в деаэраторе второй пленочной ступени деаэрации питательной воды позволяет обеспечить выделение до 98% количества неконденсируемых газов.

Краткое описание чертежей

Полезная модель иллюстрируется следующими чертежами: на фиг. 1 изображена ДК с размещением в зоне контакта пара с распыленной водой обечаек из цилиндрических труб, установленных, например, в периферийной зоне внутри корпусного пространства, напротив каналов для отвода выпара расположен ПЛ (4); на фиг. 2 - поперечный разрез по А-А фиг. 1; на фиг. 3 - поперечный разрез по Б-Б фиг. 1; на фиг. 4 - поперечный разрез по Г-Г фиг. 1.

Подробное описание полезной модели

ДК для обработки питательной воды, например, для ПТУ, согласно полезной модели содержит установленный на баке 1 (фиг. 1) для приема ДВ (в данном случае на барабане низкого давления котла-утилизатора ПТУ) вертикальный цилиндрический корпус 2 (фиг. 1-4).

Внутри корпуса 2 размещены равномерно по соосной с корпусом окружности в данном случае шесть цилиндрических труб (обечаек) 3 с форсунками, образующих контактную зону распыленной воды и пара (фиг. 1, 2). В верхней части каждого цилиндрического корпуса установлена одна автономно управляемая форсунка 5 (фиг. 1, 2). Нижние участки цилиндрических корпусов соединены с ВПЕ 6 (фиг. 1, 3), имеющей в своей нижней части сужение с выводным концом для отвода ДВ, в ней расположен пакет ламелей 4 (фиг. 1, 4), осуществляющий функцию второй (пленочной) ступени деаэрации. Между ВПЕ 6 и корпусом 2 образуется пристенный канал 7 (фиг. 1, 3, 4), используемый для подвода пара, забираемого из бака 1, в зону его контакта с распыленной водой. В нижней части ДК размещен открытый стакан 8 (фиг. 1) для приема ДВ с водоопускным 9 (фиг. 1, 3, 4) и подъемным 10 (фиг. 1) каналами, образующими гидрозатвор (ГЗ) 11 (фиг. 1). Внутреннее пространство ВПЕ 6 разделено на секции радиальными перегородками 12 (фиг. 3, 4), где расположен ПЛ 4 и водоопускной канал 9 ГЗ.

Конструктивное исполнение пакета ламелей:

- ламели представляют собой лист, по профилю соответствующий секции ВПЕ, имеющий по периферии переливные отверстия с буртиками 1,5 мм, создающими пленку питательной воды на ламели;

- для увеличения площади деаэрации ламели собраны в пакет, имеющий небольшой уклон к центру, позволяющий питательной воде каскадно сливаться по нижестоящим ламелям.

Внутри корпуса 2 размещены равномерно, по соосной с корпусом окружности, автономно отключаемые каналы 13 (фиг. 1, 2, 3, 4) для отвода выпара от каждой секции, нижние концы которых соединены с соответствующими секциями 6, а отводы от верхних концов посредством отдельных штуцеров 14 (фиг. 1, 2) через стенку корпуса 2 выведены наружу.

На водоотводящих установках ДВ, с целью повышения устойчивости работы ДК предусмотрена установка двух последовательно расположенных по ходу воды кольцевых ГЗ 11 и 15 (фиг. 1). ГЗ 11 расположен в нижней части корпуса 2 ДК, ГЗ 15 - в нижней части бака (барабана низкого давления) 1, куда сливается вся ДВ. ГЗ 11 образован стаканом 8 и выводным концом ВПЕ 6. ГЗ 15 образован стаканом 16 (фиг. 1) и выводным концом 17 (фиг. 1) воронки 18 (фиг. 1).

Для исключения негативного взаимного влияния ГЗ друг на друга и обеспечения их независимого функционирования воронка 18, отводящая воду от ГЗ 11 к ГЗ 15, имеет гидравлическую связь с паровым пространством корпуса 2.

В верхней части корпуса 2 ДК может быть предусмотрен фланцевый разъем 19, обеспечивающий возможность обследования состояния внутренних элементов колонки, их ремонта, а при необходимости и замены. На трубопроводах подвода воды к форсункам 5 могут быть предусмотрены фланцевые разъемы 20 (фиг. 1), обеспечивающие индивидуальное извлечение из корпуса 2 каждой форсунки для обслуживания или замены.

Работа деаэрационной колонки

ДК согласно полезной модели работает следующим образом. К форсункам 5 каждой секции подводится питательная вода. Форсунки 5 осуществляют распыление воды и эжектирование пара, поступающего из бака (барабана низкого давления) 1 через пристенный канал 7 в цилиндрические обечайки 3, образующие контактную зону распыленной воды и пара в каждой секции - первая ступень деаэрации. Происходит процесс деаэрирования питательной воды при ее нагреве паром. Газы вместе с частью не сконденсированного пара и частицами уносимой ДВ посредством каналов 13 для отвода выпара от каждой секции посредством штуцеров 14 через стенку корпуса 2 выводятся наружу.

При каскадном сливе питательной воды по ламелям, собранным в пакеты 4, обеспечивается дополнительная пленочная ступень деаэрации питательной воды.

Отвод ДВ из секций осуществляется последовательно через два ГЗ 11 и 15, отделяющие пространство зоны контакта пара с распыленной водой каждой секции от пристенного канала 7 для подвода пара. Попадая в бак (барабан низкого давления) 1, ДВ смешивается с содержащейся в нем питательной (котловой) водой.

При необходимости отключения отдельных секций ДК соответствующие устройства подвода питательной воды и отвода выпара от секций закрываются. На линиях подвода к форсункам и отвода ДВ от секций отключающие устройства не предусмотрены. При отключении отдельной секции эжектирующий эффект соответствующих форсунок прекращается, в ГЗ сохраняется стационарный столб воды, отделяющий внутреннее пространство отключенной секции от работающей. В результате свежий пар в отключенную секцию не поступает, он не попадает в выпар, и тем самым достигается снижение потерь конденсата при регулировании производительности деаэрационной установки в широких пределах с поддержанием минимальных перепадов давления на форсунках.

Две ступени деаэрации позволяют получить в данной конструкции высокое качество деаэрированной питательной воды с остаточной концентрацией кислорода и углекислого газа до 3-5 мкг/кг.

Секционированная деаэрационная колонка для обработки питательной воды паросиловой или парогазовой установки, содержащая установленный на барабане парового котла вертикальный цилиндрический корпус, внутри которого равномерно по окружности установлены по меньшей мере три автономные деаэрационные секции, каждая из которых выполнена в виде цилиндрической обечайки с расположенной в верхней части по меньшей мере одной форсункой для распыления деаэрируемой воды внутрь обечайки, причем нижние участки всех обечаек соединены с разделенной радиальными перегородками на камеры по числу обечаек водоприемной емкостью так, что каждая камера входит в состав секции, а свободное пространство между корпусом, обечайками и водоприемной емкостью служит для подвода из барабана котла пара во внутренние полости обечаек со стороны форсунок в зону его контакта с распыливаемой форсунками водой, и средство отвода выпара с отделенным из воды воздухом за пределы деаэрационной колонки, отличающаяся тем, что средство отвода выпара также секционировано по числу обечаек и выполнено в виде примыкающих к указанным обечайкам выпарных каналов, нижние концы которых соединены с соответствующими камерами водоприемной емкости, а верхние концы имеют отводы, пропущенные наружу через стенку корпуса, и в нижней части каждой из указанных камер перед входом в выпарной канал установлен пакет ламелей, выполняющий функцию второй пленочной ступени деаэрации.