Установка для декарбонизации воды

Полезная модель относится к области теплоэнергетики, в частности к декарбонизационным установкам, и может быть использована на водоподготовительных установках тепловых электростанций, котельных установок и тепловых сетей.
Аналогом является установка для декарбонизации воды, содержащая декарбонизатор с подключенными к нему трубопроводами исходной и декарбонизированной воды, выпара, воздуховодом, в который включены вентилятор и регулятор расхода воздуха, соединенный с датчиком температуры исходной воды и регулирующим органом на воздуховоде (патент RU №2153630, МПК F22D 1/50, C02F 1/20, 27.07.2000).
2
Недостатком аналога является то, что в нем регулируется лишь расход подаваемого воздуха в зависимости от температуры воды, а колебания нагрузки по воде и изменения концентрации CO не учитываются.
Прототипом является установка для декарбонизации воды, содержащая декарбонизатор с противоточной хаотичной насадкой, выравнивающую решетку, установленную в нижней части корпуса декарбонизатора, трубу с прямоточной хаотичной насадкой, а также трубопровод подвода исходной воды на противоточную хаотичную насадку, трубопровод подвода воздуха, патрубок отвода газов из верхней части корпуса декарбонизатора и патрубок отвода декарбонизированной воды (патент RU №155710 U1, МПК C02F 1/20, 20.10.2015).
2
2
Основным недостатком прототипа является то, что в нем вся исходная вода, независимо от расхода и концентрации CO, проходит две стадии очистки (в трубе с прямоточной хаотичной насадкой и непосредственно в декарбонизаторе с противоточной хаотичной насадкой), что является нецелесообразным при малых расходах воды и малых концентрациях CO.
Кроме этого, недостатком является то, что для установки трубы с прямоточной хаотичной насадкой требуется дополнительное пространство, что не всегда представляется возможным.
Задачей полезной модели является разработка новой конструкции установки для декарбонизации воды, в которой устранены указанные выше недостатки аналога и прототипа.
2
Техническим результатом является обеспечение эффективной очистки воды при колебаниях нагрузки по воде и изменении концентрации CO, а также упрощение конструкции за счет уменьшения ее составных частей.
Технический результат достигается тем, что в установке для декарбонизации воды, содержащей декарбонизатор с противоточной хаотичной насадкой, выравнивающую решетку, установленную в нижней части корпуса декарбонизатора, трубу с прямоточной хаотичной насадкой, а также трубопровод подвода исходной воды на противоточную хаотичную насадку, трубопровод подвода воздуха, патрубок отвода газов из верхней части корпуса декарбонизатора и патрубок отвода декарбонизированной воды, согласно настоящей полезной модели, труба с прямоточной хаотичной насадкой встроена в среднюю часть противоточной хаотичной насадки, при этом трубопровод подвода исходной воды через вентиль соединен с трубопроводом подвода воздуха, который соединен в верхней части корпуса декарбонизатора с трубой прямоточной хаотичной насадки.
Установка для декарбонизации воды дополнительно содержит систему орошения, установленную над противоточной хаотичной насадкой в верхней части корпуса декарбонизатора.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема предлагаемой установки для декарбонизации воды.
Цифрами на чертеже обозначены:
1 - декарбонизатор;
2 -противоточная хаотичная насадка;
3 - выравнивающая решетка для воздуха;
4 - прямоточная хаотичная насадка;
5 - труба прямоточной хаотичной насадки;
6 - трубопровод подвода исходной воды;
7 - трубопровод подвода воздуха;
8 - патрубок отвода газов из верхней части корпуса декарбонизатора;
9 - патрубок отвода декарбонизированной воды;
10 - вентиль подачи воды;
11 - система орошения.
Установка для декарбонизации воды содержит декарбонизатор 1 с противоточной хаотичной насадкой 2, выравнивающую решетку 3, установленную в нижней части корпуса декарбонизатора 1, трубу 5 с прямоточной хаотичной насадкой 4, а также трубопровод 6 подвода исходной воды на противоточную хаотичную насадку 4, трубопровод 7 подвода воздуха, патрубок 8 отвода газов из верхней части корпуса декарбонизатора 1 и патрубок 9 отвода декарбонизированной воды.
Отличием предлагаемой установки для декарбонизации воды является то, что труба 5 с прямоточной хаотичной насадкой 4 встроена в среднюю часть противоточной хаотичной насадки 2, при этом трубопровод 6 подвода исходной воды через вентиль 10 соединен с трубопроводом 7 подвода воздуха, который соединен в верхней части корпуса декарбонизатора 1 с трубой 5 прямоточной хаотичной насадки 4.
Установка для декарбонизации воды дополнительно содержит систему 11 орошения, установленную над противоточной хаотичной насадкой 2 в верхней части корпуса декарбонизатора 1.
Труба 5 заполнена прямоточной хаотичной насадкой «Инжехим» (Фарахов М.И., Кудряшов В.Н., Лаптев А.Г., Шигапов И.М. и др., Насадка для массообменных колонн, (свидетельство РФ на полезную модель №17764).
Таким образом, предлагаемая установка для декарбонизации воды, позволяющая обеспечить удаление растворенного диоксида углерода из воды при повышенных расходах и концентрациях в водоподготовке, состоит из двух зон очистки исходной воды, при этом десорбцию диоксида углерода из исходной воды осуществляют при контакте обрабатываемой воды с воздухом в прямотоке и противотоке или только в противотоке.
В трубе 5 с прямоточной хаотичной насадкой 4 (первая зона) происходит интенсивное дробление пузырей воздуха в воде, повышается поверхность контакта фаз и эффективность декарбонизации.
В противоточной хаотичной насадке 2 (вторая зона) происходит очистка исходной воды в противотоке с воздухом (пленочный режим).
Установка для декарбонизации воды работает следующим образом.
Десорбцию диоксида углерода осуществляют при контакте исходной обрабатываемой воды и атмосферного воздуха.
2
При повышенных расходах воды и (или) концентрациях CO исходную воду насосом подают через трубопровод 6 подвода исходной воды и открытый вентиль 10 в трубопровод 7 подвода воздуха,. Также в трубопровод 7 подают атмосферный воздух. Далее водовоздушная смесь попадает в трубу 5 (центральную трубу), заполненную прямоточной хаотичной насадкой 4 «Инжехим» (первую зону декарбонизации), где происходит турбулентное прямоточное движение воздуха в виде мелких пузырей с водой через насадку 4 «Инжехим». Пройдя через слой насадки 4 «Инжехим» вода и воздух попадают на выравнивающую решетку 3.
Далее декарбонизированная вода стекает в нижнюю часть корпуса декарбонизатора 1 и удаляется через патрубок 9 отвода декарбонизированной воды. Воздух после выравнивающей решетки 3 попадает во вторую зону декарбонизации, где движется в противотоке с очищаемой водой через слой противоточной хаотичной насадки 2. Для равномерного распределения воды ее подают с помощью оросителей системы 11. Газы, попадая в верхнюю часть корпуса декарбонизатора 1, удаляются через патрубок 8 отвода газов. Декарбонизированная вода из второй зоны очистки также через выравнивающую решетку 3 стекает в нижнюю часть корпуса декарбонизатора 1 и удаляется через патрубок 9 отвода декарбонизированной воды.
2
При малых расходах воды и концентрациях CO вентиль 10 находится в закрытом состоянии, а вся исходная вода попадает во вторую зону декарбонизации. Происходит очистка исходной воды в противотоке с атмосферным воздухом.
2
Таким образом, отличием предлагаемой установки для декарбонизации воды является то, что при определенной (завышенной) концентрации CO в исходной воде, а также при повышенном расходе исходной воды за счет открытого вентиля 10 исходная вода одновременно поступает на прямоточную 4 и противоточную 2 хаотичные насадки, т.е. одна часть потока поступает в трубу 5 с прямоточной хаотичной насадкой 4 (первую зону), где происходит прямоток с воздухом, а другая часть потока с помощью оросителей системы 11 поступает в декарбонизатор 1 на противоточную хаотичную насадку 4 (вторая зона) и движется в противотоке с воздухом, при этом снижается нагрузка на противоточную хаотичную насадку 4, а при малых нагрузках вентиль 10 закрывают и исходная вода поступает только на противоточную хаотичную насадку 2.
2
Использование предлагаемой полезной модели позволит обеспечить очистку исходной воды при колебаниях нагрузки по воде и изменении концентрации CO, при этом общая эффективность декарбонизации составляет не менее 96-99%.
Кроме этого, использование предлагаемой полезной модели позволит упростить конструкцию установки для декарбонизации воды за счет уменьшения ее составных частей.