Система тепло- и горячего водоснабжения с вакуумной деаэрацией воды
Предлагаемая полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована для коммунально-бытового и промышленного тепло- и горячего водоснабжения с вакуумной деаэрацией воды. Технический результат заявляемой системы тепло- и горячего водоснабжения - повышение эффективности обеспечения стабильной вакуумной деаэрации воды и бесперебойной подачи потребителю деаэрированной горячей воды за счет исключения необходимости в емком баке-аккумуляторе при одновременном увеличении глубины деаэрации и расширение использования установки вакуумной деаэрации воды в разнообразных схемах тепло- и горячего водоснабжения в связи с появлением возможности уменьшения функциональной нагрузки (необходимости) аккумулирования, а также сокращение площадки застройки реализуемой схемы, актуальное в городских условиях, и соответственно, уменьшение капиталовложений в связи с этим. Для этого формируют компенсационный резерв деаэрированной воды для обеспечения стабильной вакуумной деаэрации воды и бесперебойной подачи потребителю деаэрированной горячей воды при многократно уменьшенном объеме бака для аккумулирования деаэрированной горячей воды 7 путем непрерывного и принудительного отвода с помощью насоса 11 части потока деаэрированной горячей воды на выходе вакуумного деаэратора 5 и ее объединения с потоком исходной воды на входе вакуумного деаэратора 5. Использование формируемого таким образом резерва деаэрированной воды на компенсацию дестабилизирующего переменного расхода потребляемой деаэрированной воды при малых габаритах бака 7 осуществляют на основе сочетания двух одновременных автоматизированных процессов регулирования: с помощью регулятора 12 расхода непрерывно и принудительно отводимой на вход вакуумного деаэратора 5 части потока деаэрированной воды по показаниям датчика 13 и с помощью клапана 4 расхода подачи на вход вакуумного деаэратора исходной воды в зависимости от расхода потребляемой деаэрированной воды по показаниям датчика 8 для обеспечения постоянного во времени объединенного потока воды на входе и выходе вакуумного деаэратора 5. Для реализации тепло- или горячего водоснабжения с минимальным по объему бака 7 в виде мерного бака описанное двойное одновременное автоматизированное регулирование осуществляют в условиях превышения максимального расхода отводимой деаэрированной воды над максимальным расходом потребляемой деаэрированной воды или их равенства.
Предлагаемая полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована для коммунально-бытового и промышленного тепло- и горячего водоснабжения с вакуумной деаэрацией воды.
Одной из основных задач функционирования систем тепло- и горячего водоснабжения с вакуумной деаэрацией воды является обеспечение надежной работы указанных систем на основе осуществления стабильной вакуумной деаэрации и бесперебойной подачи потребителю деаэрированной горячей воды.
Бесперебойная подача потребителю деаэрированной горячей воды достигается в результате известной аккумуляции деаэрированной горячей воды (см., например книгу Труба И.А. и Литвина О.П. «Вакуумные деаэраторы». М., «Энергия», 1967. с.44).
Такая (традиционная) аккумуляция деаэрированной горячей воды, кроме того исключает дестабилизирующее влияние на вакуумную деаэрацию переменного расхода потребляемой деаэрированной воды, но ухудшает габаритные показатели реализуемых систем тепло- и горячего водоснабжения с вакуумной деаэрацией воды в связи с использованием емких баков-аккумуляторов (не менее двух).
Изложенный недостаток сохранен в известной схеме тепло- и горячего водоснабжения (см. книгу Чистякова Н.Н. и др. «Повышение эффективности работы систем горячего водоснабжения». М., Стройиздат, 1988, с.1999, рис.7.3, б), выбранной заявителем в качестве прототипа заявляемой системы, на основе использования вакуум-деаэрационной установки, содержащей трубопроводный участок принудительного подвода нагретой исходной воды, имеющий встроенный в его трубопровод автоматический регулирующий клапан и подключенный к входу вакуумного деаэратора, который соединен своим выходом с помощью трубопроводного участка выхода деаэрированной горячей воды с входом бака для аккумулирования деаэрированной горячей воды, снабженного датчиком уровня воды, связанным с упомянутым автоматическим регулирующим клапаном, и имеющего выход на трубопроводный участок потребления деаэрированной горячей воды (см. каталог-справочник «Деаэраторы вакуумные». М., НИИИНФОРМТЯЖМАШ, 1972, с.17, фиг.17), с исключением дестабилизирующего влияния на вакуумную деаэрацию переменного расхода потребляемой деаэрированной воды, и в результате обеспечивающей бесперебойную подачу потребителю деаэрированной горячей воды за счет аккумулирования в емком баке-аккумуляторе деаэрированной воды (см. книгу Цветкова В.В. и Бережнова И.А. «Справочник по теплоснабжению промышленных предприятий». Харьков, «ПРАПОР», 1987, с.78-80).
Технический результат заявляемой системы тепло- и горячего водоснабжения - повышение эффективности обеспечения стабильной вакуумной деаэрации воды и бесперебойной подачи потребителю деаэрированной горячей воды за счет исключения необходимости в емком баке-аккумуляторе (называемом в составе установки вакуумной деаэрации воды как «бак для аккумулирования деаэрированной горячей воды» - пояснение заявителя с целью соблюдения в настоящей заявке единства терминологии) при одновременном увеличении глубины деаэрации и расширение использования установки вакуумной деаэрации воды в разнообразных схемах тепло- и горячего водоснабжения в связи с появлением возможности уменьшения функциональной нагрузки (необходимости) аккумулирования, а также сокращение площадки застройки реализуемой схемы, актуальное в городских условиях, и соответственно, уменьшение капиталовложений в связи с этим.
Для достижения изложенного технического результата в системе тепло- или горячего водоснабжения с вакуумной деаэрацией воды, содержащей источник подачи нагретой исходной воды с выходным трубопроводным участком принудительного подвода нагретой исходной воды, имеющим встроенный в его трубопровод автоматический регулирующий клапан и подключенный к входу вакуумного деаэратора, который соединен своим выходом с помощью трубопроводного участка выхода деаэрированной горячей воды с входом бака для аккумулирования деаэрированной горячей воды, снабженного датчиком уровня воды, связанным с упомянутым автоматическим регулирующим клапаном, и имеющего выход на трубопроводный участок потребления деаэрированной горячей воды с встроенным в нем насосом подачи потребителю деаэрированной горячей воды, дополнительно введен трубопроводный участок непрерывного отвода деаэрированной воды со встроенным в его трубопровод насосом, имеющим автоматический регулятор производительности последнего, связанный с датчиком расхода воды на входе вакуумного деаэратора. Причем указанный трубопроводный участок непрерывного отвода деаэрированной воды соединяет выход вакуумного деаэратора с врезкой в трубопровод участка принудительного подвода нагретой исходной воды на участке между его автоматическим регулирующим клапаном и датчиком расхода воды на входе вакуумного деаэратора.
В частном варианте предлагаемой системы бак для аккумулирования деаэрированной горячей воды выполнен в виде мерного бака с малым объемом.
Известное применение рециркуляции воды при ее вакуумной деаэрации для повышения удаления из воды агрессивных газов (см. приведенную в качестве примера книгу Труба И.А. и Литвина О.П., с.62, рис.21) не противоречит требованиям критерия патентоспособности полезной модели «новизна», т.к. в качестве признака в заявляемой совокупности признаков не проявляет себя в известном назначении: во-первых, глубина деаэрации в предлагаемом способе, за счет непрерывности рециркуляции принудительно отводимой на вход вакуумного деаэратора части потока деаэрированной воды, выше и более стабильна в связи с тем, что известная рециркуляция - ограниченно кратная в случае недостаточно глубокой деаэрации, и во-вторых, основной довод в пользу правомерности претензии заявителя на выдачу патента РФ - в сопутствующем характере повышения глубины деаэрации за счет рециркуляции, последняя одновременно приводит в заявляемом способе к резкому уменьшению необходимости в аккумулировании деаэрированной воды для обеспечения стабильной вакуумной деаэрации воды и бесперебойной подачи потребителю деаэрированной горячей воды и к другим изложенным в техническом результате выигрышным характеристикам предлагаемой системы тепло- и горячего водоснабжения.
На фигуре представлена схема заявляемой системы тепло- или горячего водоснабжения с вакуумной деаэрации воды.
Предлагаемая система тепло- или горячего водоснабжения состоит из источника подачи нагретой (в данном примере до ~70°С) исходной воды, установки вакуумной деаэрации воды 1 и насоса подачи потребителю деаэрированной горячей воды 2.
При этом установка вакуумной деаэрации воды 1 содержит трубопроводный участок принудительного подвода нагретой исходной воды 3, имеющий встроенный в его трубопровод автоматический регулирующий клапан 4 и подключенный к входу вакуумного деаэратора 5.
Вакуумный деаэратор 5 с помощью трубопроводного участка выхода деаэрированной горячей воды 6 соединен с входом бака для аккумулирования деаэрированной горячей воды 7, снабженного датчиком уровня воды 8, связанным с автоматическим регулирующим клапаном 4, и имеющего выход на трубопроводный участок потребления деаэрированной горячей воды 9 с насосом подачи потребителю деаэрированной горячей воды 2.
Кроме того, в установку 1 дополнительно введен трубопроводный участок непрерывного отвода деаэрированной воды 10 со встроенным в его трубопровод насосом 11, имеющим автоматический регулятор производительности последнего 12, связанный с датчиком расхода воды 13 на входе вакуумного деаэратора 5. Причем трубопроводный участок непрерывного отвода деаэрированной воды 10 соединяет выход вакуумного деаэратора 5 с врезкой в трубопровод участка принудительного подвода нагретой исходной воды 3 на участке между его автоматическим регулирующим клапаном 4 и датчиком расхода воды 13 на входе вакуумного деаэратора 5.
В частном варианте предлагаемой системы бак для аккумулирования деаэрированной горячей воды 7 может быть выполнен в виде показанного на фигуре мерного бака с малым объемом и объединенным на дне последнего входом и выходом.
Предлагаемая система тепло- и горячего водоснабжения функционирует следующим образом.
Для обеспечения стабильной вакуумной деаэрации воды и бесперебойной подачи потребителю деаэрированной горячей воды при функционировании указанной системы формируется компенсационный резерв деаэрированной воды при многократно уменьшенном объеме бака для аккумулирования деаэрированной горячей воды 7 за счет непрерывного и принудительного отвода с помощью насоса 11 части потока деаэрированной горячей воды на выходе вакуумного деаэратора 5 и ее объединения с потоком исходной воды на входе вакуумного деаэратора 5.
Использование формируемого таким образом резерва деаэрированной воды на компенсацию дестабилизирующего переменного расхода потребляемой деаэрированной воды при малых габаритах бака 7 осуществляется на основе сочетания двух одновременных автоматизированных процессов регулирования: с помощью регулятора 12 расхода непрерывно и принудительно отводимой на вход вакуумного деаэратора 5 части потока деаэрированной воды по показаниям датчика 13 и с помощью клапана 4 расхода подачи на вход вакуумного деаэратора исходной воды в зависимости от расхода потребляемой деаэрированной воды по показаниям датчика 8 для обеспечения постоянного во времени объединенного потока воды на входе и выходе вакуумного деаэратора 5.
В частном примере реализации предлагаемой системы могут быть использованы: в качестве вакуумного деаэратора 5 - вакуумная деаэрационная колонка типа ДВ-200 производительностью 200 м3/ч, в качестве насоса 11 - насос типа К150-125-315б/4-5, в качестве клапана 4 - клапан типа 25ч940нж Ду=80 мм, Kv=160 м3/ч, в качестве бака 7 - бак объемом 12 м3 .
При увеличении расхода потребителем деаэрированной горячей воды, подаваемой насосом 2 из бака 7, уровень воды в нем снижается и клапан 4 увеличивает подачу нагретой исходной воды на вход вакуумного деаэратора 5. При этом одновременно регулятор 12, реагируя на изменение импульса контрольного сигнала датчика 13 уменьшает подачу насосом 11 отводимой на вход вакуумного деаэратора 5 части потока деаэрированной горячей воды, обеспечивая таким образом постоянную суммарную подачу общего потока смешанной нагретой исходной и деаэрированной горячей воды, частично отводимой с выхода вакуумного деаэратора 5. В результате перераспределение общего потока деаэрированной горячей воды на выходе вакуумного деаэратора 5 происходит при постоянном расходе воды на указанном выходе и уменьшении расхода принудительно отводимой на вход вакуумного деаэратора 5 части выходного потока деаэрированной воды, приводящем к увеличению расхода поступающей в бак 7 деаэрированной горячей воды и компенсации исходного увеличения расхода воды потребителем.
При уменьшении расхода потребителем деаэрированной горячей воды порядок изложенных двух одновременных автоматических процессов регулирования - обратный.
Для реализации тепло- или горячего водоснабжения с минимальным по объему бака 7 в виде мерного бака описанное двойное одновременное автоматизированное регулирование осуществляется в условиях превышения максимального расхода отводимой деаэрированной воды над максимальным расходом потребляемой деаэрированной воды или их равенства.
Предлагаемая система тепловой технологии имеет универсальный характер, т.к. не зависит от типа вакуумного деаэратора и сочетаема с различными тепловыми схемами его включения.
Заявляемое техническое решение тепло- и горячего водоснабжения можно использовать в котельных для приготовления подпиточной воды, горячей воды и в системах централизованного теплоснабжения на существующих и вновь сооружаемых центральных тепловых пунктах для приготовления горячей воды.
Использование предлагаемой полезной модели позволяет снизить общую занимаемую площадь, а также снизить капиталовложения и ежегодные эксплуатационные издержки на содержание бакового хозяйства.
Выигрышной составляющей технического результата заявляемой полезной модели является повышение качества (глубины) деаэрации и стабильности ее поддержания в сравнении с известным использованием для дегазации рециркуляции (см., например, авторское свидетельство СССР 
1257364, F24D 17/00, 19986) за счет предлагаемого заявителем интенсифицированного непрерывного (постоянного) многофункционального (регулировочного и технологического) частичного возврата деаэрированной горячей воды с выхода вакуумного деаэратора.
1. Система тепло- или горячего водоснабжения с вакуумной деаэрацией воды, содержащая источник подачи нагретой исходной воды с выходным трубопроводным участком принудительного подвода нагретой исходной воды, имеющим встроенный в его трубопровод автоматический регулирующий клапан и подключенный к входу вакуумного деаэратора, который соединен своим выходом с помощью трубопроводного участка выхода деаэрированной горячей воды с входом бака для аккумулирования деаэрированной горячей воды, снабженного датчиком уровня воды, связанным с упомянутым автоматическим регулирующим клапаном, и имеющего выход на трубопроводный участок потребления деаэрированной горячей воды с встроенным в нем насосом подачи потребителю деаэрированной горячей воды, отличающаяся тем, что в систему дополнительно введен трубопроводный участок непрерывного отвода деаэрированной воды со встроенным в его трубопровод насосом, имеющим автоматический регулятор производительности последнего, связанный с датчиком расхода воды на входе вакуумного деаэратора, причем указанный трубопроводный участок непрерывного отвода деаэрированной воды соединяет выход вакуумного деаэратора с врезкой в трубопровод участка принудительного подвода нагретой исходной воды на участке между его автоматическим регулирующим клапаном и датчиком расхода воды на входе вакуумного деаэратора.
2. Система по п.2, отличающаяся тем, что бак для аккумулирования деаэрированной горячей воды выполнен в виде мерного бака с уменьшенным объемом.
