Вакуумный деаэратор, его устройство и принцип работы
Полезная модель относится к области теплоэнергетики, предназначена для удаления коррозионно-агрессивных газов из воды и может быть использована в установках для вакуумной деаэрации подпиточной воды тепловых сетей и питательной воды испарителей. Вакуумный деаэратор содержит корпус 1, внутри которого размещены отсек 2 нагрева воды с патрубком 3 подачи деаэрируемой воды и патрубком 4 отвода парогазовой смеси, отсек перегрева воды 5 с патрубком 6 подачи теплоносителя и отсек расширения 7 с патрубком отвода деаэрируемой воды 8, при этом в отсеке расширения выполнена горизонтальная консольная полка 13, одним концом закрепленная на боковой стенке корпуса 1 и на свободном конце которой установлены вертикальные перегородки 14, образующие емкость 15, в которой установлена труба 16 для подвода теплоносителя, а разделительная перегородка 10 отсеков перегрева и расширения снабжена вертикальной стенкой 17, размещенной в отсеке расширения 7 со стороны горизонтальной консольной полки 13 вдоль боковой стенки корпуса 1 с зазором по отношению к ней и к горизонтальной консольной полке 13, при этом на емкости 15 в горизонтальной плоскости установлен перфорированный лист 18, закрепленный на вертикальных перегородках 14 и на вертикальной стенке 17, кроме того, вакуумный деаэратор снабжен трубой 19 подвода парогазовой смеси из отсека перегрева в отсек расширения, установленной на разделительной перегородке 10 между этими отсеками, и трубой 20 отвода парогазовой смеси из отсека расширения в отсек нагрева.
Полезная модель относится к области теплоэнергетики, предназначена для удаления коррозионно-агрессивных газов из воды и может быть использована в установках для вакуумной деаэрации подпиточной воды тепловых сетей и питательной воды испарителей.
Известен вакуумный деаэратор, содержащий корпус с патрубками подвода деаэрируемой воды и теплоносителя, патрубками отвода деаэрированной воды и выпара, установленные в корпусе водораспределитель, струйные и (или) переливные тарелки, образующие со стенками корпуса не менее трех отсеков, и пароперепускные каналы, сообщающие отсеки между собой, причем первый отсек содержит водораспределитель и патрубки подвода деаэрируемой воды и отвода выпара, а во втором отсеке дополнительно установлен барботажный диспергатор, выполненный из расположенных перпендикулярно направлению движения воды ступенчато опускающихся элементов, попарно образующих гидравлически запираемые каналы для прохода пара, и, кроме того, отдельные элементы диспергатора перфорированы (см. авторское свидетельство СССР №1359254, 6 МПК C 02 F 1/20, приоритет от 1986.07.17, опубликованное 1995.03.10, «Способ деаэрации воды и деаэратор для его осуществления»).
В известном устройстве вскипание воды происходит в свободном объеме при температуре, равной или несколько большей температуры насыщения.
Однако известное устройство не обеспечивает глубокой деаэрации воды, так как за время, в течение которого вода пребывает в свободном объеме (0,15-0,25 с), диффузия газов из глубины капель воды к ее поверхности не происходит.
Для инициирования процесса диффузии газов из капель воды и повышения качества деаэрации в известном деаэраторе создают большой перегрев воды - более 7-10°С, что требует значительных затрат тепла.
Для повышения качества очистки воды в деаэраторах со вскипанием воды в свободном объеме используют двухступенчатое расширение, что также требует большого перегрева воды и значительных затрат тепла (см. патент РФ на изобретение №2227123, 7 МПК C 02 F 1/20, B 01 D 19/00, F 22 D 1/50, приоритет 2002.09.25, опубликованное 2004.04.20, «Вакуумный деаэратор»).
Известны вакуумные деаэраторы, в которых движение перегретой воды и ее вскипание происходит в подъемной части гидрозатвора, соединяющего отсеки деаэратора (см. Труб И.А., Литвин О.П. Вакуумные деаэраторы. - «Энергия», М.: 1967).
При этом в условиях вакуума объем получаемого пара значительно превосходит объем деаэрированной воды (при вскипании воды со снижением температуры на 5°С и давлении в деаэраторе 0,02 МПа объем пара в 80 раз превышает объем воды), в результате чего в подъемной части гидрозатвора происходит так называемое «снарядное» движение, т.е. чередование больших объемов пара и воды, что препятствует диффузии воды и исключает возможность ее глубокой деаэрации.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является вакуумный деаэратор, содержащий отсек нагрева с водораспределителем деаэрируемой воды, патрубком подвода подлежащей деаэрации воды и патрубком отвода выпара, отсек перегрева с патрубком подвода теплоносителя и отсек расширения, причем отсек нагрева и отсек перегрева по воде соединены гидрозатвором, установленным в нижней части отсека нагрева, кроме того, потолочная часть отсека перегрева снабжена дополнительно гидрозатвором, сообщающим паровое пространство отсека перегрева с паровым пространством отсека нагрева, причем потолочная часть отсека перегрева, примыкающая к входному участку парового канала гидрозатвора со стороны отсека перегрева, перфорирована отверстиями, а отсек нагрева снабжен лотком, расположенным под водораспределителем деаэрированной воды со стороны патрубка отвода выпара, причем полость лотка сообщена трубой с пространством, расположенным над потолочной частью входного участка гидрозатвора (см. патент РФ на изобретение №2227124, 7 МПК C 02 F 1/20, B 01 D 19/00, F 22 D 1/50, приоритет 2002.10.30, опубликованный 2004.04.20, «Вакуумный деаэратор»).
Недостатком известного деаэратора является то, что с его помощью невозможно обеспечить глубокую деаэрацию, так как вскипание перегретой воды, поступающей через отверстия из отсека перегрева в отсек расширения, осуществляется в процессе ее разбрызгивания в свободном объеме, при котором диффузия газов из глубины капель воды к ее поверхности не происходит.
Технический результат заявляемой полезной модели состоит в повышении качества очистки воды путем обеспечения глубокой деаэрации.
Технический результат достигается тем, что в вакуумном деаэраторе, содержащем корпус, внутри которого размещены отсек нагрева воды с патрубком подачи деаэрируемой воды и патрубком отвода парогазовой смеси, отсек перегрева воды с патрубком подачи теплоносителя и отсек расширения с патрубком отвода деаэрированной воды, при этом отсеки разделены между собой разделительными перегородками, согласно полезной модели, в отсеке расширения выполнена горизонтальная консольная полка, одним концом закрепленная на боковой стенке корпуса, причем на свободном конце
горизонтальной консольной полки установлены вертикальные перегородки, образующие емкость, в которой установлена труба для подвода теплоносителя, а разделительная перегородка отсеков перегрева и расширения снабжена вертикальной стенкой, размещенной в отсеке расширения со стороны горизонтальной консольной полки вдоль боковой стенки корпуса с зазором по отношению к ней и к горизонтальной консольной полке, при этом на емкости в горизонтальной плоскости установлен перфорированный лист, закрепленный на вертикальных перегородках и на вертикальной стенке, кроме того, вакуумный деаэратор снабжен трубой подвода парогазовой смеси из отсека перегрева в отсек расширения, установленной на разделительной перегородке между этими отсеками, и трубой отвода парогазовой смеси из отсека расширения в отсек нагрева.
Вертикальная стенка, которой снабжена разделительная перегородка отсеков перегрева и расширения, размещенная в отсеке расширения со стороны горизонтальной консольной полки вдоль боковой стенки корпуса с зазором по отношению к ней, образует канал перетока перегретой воды, по которому перегретая вода из отсека перегрева поступает в отсек расширения.
Горизонтальная консольная полка, выполненная в отсеке расширения и закрепленная одним концом на боковой стенке корпуса, а на свободном конце которой установлены вертикальные перегородки, образующие емкость, совместно с вертикальной стенкой, размещенной в отсеке расширения со стороны горизонтальной консольной полки вдоль боковой стенки корпуса с зазором по отношению к ней и к горизонтальной консольной полке, образуют гидрозатвор между отсеками перегрева и расширения, а часть перфорированного листа, находящаяся между емкостью и вертикальной стенкой, на которой он закреплен, то есть, в подъемном канале гидрозатвора, обеспечивает интенсивный барботаж поступающей из канала перетока в подъемный канал гидрозатвора и проходящей через перфорированный лист перегретой воды, причем барботаж перегретой воды на данном участке отсека расширения происходит без подвода теплоносителя за счет разности давлений в канале перетока перегретой воды и в отсеке расширения и обеспечивает барботаж во всем объеме перегретой воды над перфорированным листом, что способствует ее глубокой деаэрации.
Емкость, образованная установленными на свободном конце горизонтальной консольной полки вертикальными перегородками с установленной на емкости в горизонтальной плоскости перфорированным листом, и установленная в емкости труба для подвода теплоносителя, обеспечивают беспровальный барботаж проходящей над перфорированным листом деаэрируемой воды за счет энергии теплоносителя, подаваемого в емкость под перфорированный лист.
Барботаж перегретой воды, осуществляемый с помощью заявляемого вакуумного деаэратора во всем объеме отсека расширения, сначала на участке без подвода теплоносителя, а затем - в емкости, в которой установлена труба, через которую подводят теплоноситель, обеспечивает ее глубокую деаэрацию с извлечением из нее трудноудалимых газов, таких как кислород и углекислота, за счет более длительной деаэрации и, следовательно, высокую степень очистки.
Труба подвода парогазовой смеси из отсека перегрева в отсек расширения, установленная на разделительной перегородке между этими отсеками, и труба отвода парогазовой смеси из отсека расширения в отсек нагрева предназначены для создания и регулирования давления в отсеке расширения, необходимого для перегрева и вскипания воды на участке барботажа.
Наличие в заявляемом техническом решении совокупности отличительных признаков, не известных из уровня техники, позволяет сделать вывод о его соответствии условию патентоспособности «новизна».
Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено на примере конкретного осуществления.
На фиг.1 изображен заявляемый вакуумный деаэратор в разрезе.
Вакуумный деаэратор состоит из корпуса 1, внутри которого размещены отсек нагрева 2 с патрубком 3 подачи деаэрируемой воды и патрубком 4 отвода парогазовой смеси, отсек перегрева 5 с патрубком 6 подачи теплоносителя и отсек расширения 7 с патрубком 8 отвода деаэрированной воды.
Отсек нагрева 2 и отсек перегрева 5 отделены друг от друга разделительной перегородкой 9, а отсек перегрева и отсек расширения - разделительной перегородкой 10.
Разделительная перегородка 9 отсеков нагрева 2 и перегрева 5 снабжена вертикальной стенкой 11, установленной с зазором относительно боковой стенки корпуса 1 и образующей канал перетока воды из отсека нагрева 2 в отсек перегрева 5.
На разделительной перегородке 10 отсеков перегрева 5 и расширения 7 расположен участок беспровального барботажа 12 нагретой воды, осуществляемый с помощью теплоносителя, подаваемого через патрубок 6.
В отсеке расширения 7 выполнена горизонтальная консольная полка 13, одним концом закрепленная на боковой стенке корпуса 1, причем на свободном конце горизонтальной консольной полки 13 установлены вертикальные перегородки 14, образующие емкость 15, в которой установлена труба 16 для подвода теплоносителя.
Разделительная перегородка 10 отсеков перегрева 5 и расширения 7 снабжена вертикальной стенкой 17, размещенной в отсеке расширения 7 со стороны горизонтальной
консольной полки 13 вдоль боковой стенки корпуса 1 с зазором по отношению к ней и к горизонтальной консольной полке 13.
На емкости 15 в горизонтальной плоскости установлен перфорированный лист 18, закрепленный на вертикальных перегородках 14 и на вертикальной стенке 17.
Кроме того, вакуумный деаэратор снабжен трубой 19 подвода парогазовой смеси из отсека перегрева 5 в отсек расширения 7, установленной на разделительной перегородке 10, и трубой 20 отвода парогазовой смеси из отсека расширения 7 в отсек нагрева 2.
Вакуумный деаэратор работает следующим образом.
Подлежащая деаэрации вода подается через патрубок 3 в отсек нагрева 2 и диспергируется на струи. Одновременно в отсек нагрева 2 через патрубок 20 поступает парогазовая смесь, которая нагревает воду.
В процессе нагрева воды происходит ее первичная деаэрация, в результате которой неконденсируемые газы в составе парогазовой смеси отводятся из отсека нагрева 2 через патрубок 4.
Из отсека нагрева 2 вода по каналу перетока нагретой воды, образованному стенкой корпуса 1 и вертикальной стенкой 11, поступает в отсек перегрева 5, где на участке беспровального барботажа 12 нагретой воды подвергается обработке теплоносителем, подаваемом через патрубок 6.
Неконденсируемые газы, выделяемые в результате беспровального барботажа нагретой воды в отсеке перегрева 5, поступают в составе парогазовой смеси из отсека перегрева 5 в отсек расширения 7 по трубе 19.
Из отсека перегрева 5 деаэрируемая вода поступает по каналу перетока перегретой воды, образованному вертикальной стенкой 17 и боковой стенкой корпуса 1, в отсек расширения 7.
Затем, в отсеке расширения 7 перегретая вода через зазор между вертикальной стенкой 17 и горизонтальной консольной полкой 13, ведущий в подъемный канал гидрозатвора, образованный горизонтальной консольной полкой 13, вертикальной стенкой 17 и вертикальной перегородкой 14 емкости 15, поступает к перфорированному листу 18, диспергируется на струи и мгновенно вскипает, обеспечивая интенсивный барботаж во всем объеме перегретой воды над перфорированным листом 18 и ее глубокую деаэрацию.
Затем перегретая вода, проходя над емкостью 15, в которой установлена труба 16 для подвода теплоносителя, подвергается обработке теплоносителем, который, в свою очередь, проходит через перфорированный лист 18 и обеспечивает беспровальный барботаж перегретой воды.
Давление, необходимое для перегрева и вскипания воды и обеспечения длительной деаэрации в отсеке расширения 7, создают, поддерживают и регулируют за счет подачи парогазовой смеси по трубе 19 из отсека перегрева 5 в отсек расширения 7 и отвода парогазовой смеси из отсека расширения 7 через трубу 20 в отсек нагрева 2.
Деаэрированная вода стекает на дно отсека расширения 7, которую отводят через патрубок 8.
Использование заявляемого вакуумного деаэратора по сравнению с известными техническими решениями обеспечивает глубокую деаэрацию воды, позволяющую значительно повысить качество ее очистки от газов.
Вакуумный деаэратор, содержащий корпус, внутри которого размещены отсек нагрева воды с патрубком подачи деаэрируемой воды и патрубком отвода парогазовой смеси, отсек перегрева воды с патрубком подачи теплоносителя и отсек расширения с патрубком отвода деаэрированной воды, при этом отсеки разделены между собой разделительными перегородками, отличающийся тем, что в отсеке расширения выполнена горизонтальная консольная полка, одним концом закрепленная на боковой стенке корпуса, причем на свободном конце горизонтальной консольной полки установлены вертикальные перегородки, образующие емкость, в которой установлена труба для подвода теплоносителя, а разделительная перегородка отсеков перегрева и расширения снабжена вертикальной стенкой, размещенной в отсеке расширения со стороны горизонтальной консольной полки вдоль боковой стенки корпуса с зазором по отношению к ней и к горизонтальной консольной полке, при этом на емкости в горизонтальной плоскости установлен перфорированный лист, закрепленный на вертикальных перегородках и на вертикальной стенке, кроме того, вакуумный деаэратор снабжен трубой подвода парогазовой смеси из отсека перегрева в отсек расширения, установленной на разделительной перегородке между этими отсеками, и трубой отвода парогазовой смеси из отсека расширения в отсек нагрева.
