УЗЕЛ ПОДОГРЕВА ИСХОДНОГО РАСТВОРА ДЛЯ ПРЯМОТОЧНОЙ ВЫПАРНОЙ БАТАРЕИ

Полезная модель относится к выпарной технике и может быть использована для различных выпарных установок, в которых применяются прямоточные схемы концентирования растворов.
При выпаривании растворов в выпарных установках одной из важнейших проблем является снижение затрат пара на выпаривание. Для этого необходимо с максимальной полнотой использовать потенциал имеющихся на установке источников тепла, в частности, свежего и вторичного пара, а также конденсата пара из различных корпусов установки. При этом для прямоточной выпарной установки важно в наибольшей степени нагреть раствор, поступаюший в первый корпус установки. С целью решения отмеченной проблемы выпарную установку следует оснастить эффективным узлом подогрева исходного раствора, включающим паровые и конденсатные подогреватели.
Известен узел подогрева исходного раствора для прямоточной выпарной установки, состоящий из паровых и конденсатных подогревателей (см. Колач Т.А., Радун Д.В. Выпарные станции. - М.: Машиностроение, 1963. - С.213, рис.83). В известном узле подогрева раствор перед поступлением на выпаривание в первый корпус установки подогревается в паровых подогревателях соответственно свежим и вторичным паром различных корпусов, поступающим по отдельным паропроводам. Причем к первому паровому подогревателю раствора, перед поступлением в выпарной аппарат, подведен паропровод свежего пара. При этом конденсат свежего пара из греющей камеры первого корпуса отводится на ТЭЦ с температурой пара. Конденсат из паровых подогревателей, а также из корпусов поступает по трубопроводам в самоиспаритель, где самоиспаряется вследствие снижения давления до значения, соответствующего давлению в последнем корпусе установки. Конденсат из данного самоиспарителя и из последнего корпуса поступает по трубопроводу в конденсатный подогреватель. Перед конденсатным подогревателем исходный раствор подогревается вторичным паром последнего корпуса установки. Таким образом, в известном узле подогрева для нагревания исходного раствора используется тепло как свежего и вторичного пара, так и конденсата.
Недостаток известного узла подогрева состоит в том, что перед поступлением в первый корпус выпарной установки исходный раствор подогревается только в паровых подогревателях. Это приводит к тому, что для подогрева раствора требуется большое количество пара. Поэтому расход пара на выпаривание возрастает.
Другим недостатком известного узла подогрева является то, что конденсат пара из паровых подогревателей, из второго и последующих корпусов самоиспаряется до давления в последнем корпусе, после чего подается в конденсатный подогреватель. То есть, данный конденсат применяется только с низким потенциалом для подогрева раствора. В результате этого происходит увеличение затрат пара на выпаривание.
Кроме того, недостаток известного узла подогрева заключается в непосредственном отводе из первого корпуса выпарной установки конденсата свежего пара на ТЭЦ с высокой температурой, которая близка температуре пара. Вследствие этого на выпарной установке не используется высокий потенциал указанного конденсата, что ведет к увеличению затрат пара.
Анализ недостатков известного технического решения позволил предложить узел подогрева исходного раствора для прямоточной выпарной установки, в котором будет достигнут ожидаемый технический результат - снижение затрат пара на выпаривание.
Для достижения отмеченного технического результата в узле подогрева исходного раствора для прямоточной выпарной установки, состоящим из паровых подогревателей, соединенных паропроводами с трубопроводами подачи пара в греющие камеры первого и второго корпусов установки и конденсатных подогревателей, соединенных конденсатными трубопроводами с линиями отвода конденсата из греющих камер первого и второго корпусов с первым перед подачей в выпарной аппарат паровым подогревателем раствора, соединенным паропроводом с трубопроводом подачи свежего пара в первый корпус, согласно полезной модели, второй подогреватель раствора выполнен конденсатным и соединен трубопроводом подачи конденсата с линиями отвода конденсата из греющей камеры первого корпуса и первого парового подогревателя, третий подогреватель выполнен паровым и соединен паропроводом с греющей камерой второго корпуса, четвертый и последующие подогреватели выполнены конденсатными, причем четвертый подогреватель соединен трубопроводом конденсата со вторым подогревателем, а пятый подогреватель соединен трубопроводом подвода конденсата с линиями отвода конденсата из греющей камеры второго корпуса и третьего подогревателя.
Заявленный узел подогрева исходного раствора для прямоточной выпарной установки является новым, т.к. из уровня техники не известны решения с такой же совокупностью существенных признаков, о чем свидетельствует анализ аналога и прототипа. Полезная модель промышленно применима и может быть использована в составе выпарных установок для различных отраслей промышленности. Все признаки полезной модели выполнимы и воспроизводимы. Они используются для достижения ожидаемого технического результата в полном объеме.
Рассмотрим подробнее необходимость и достаточность отличительных признаков заявляемого технического решения.
Заявленная совокупность признаков предлагаемого технического решения, в частности, применение вторым подогревателем теплообменника, в котором исходный раствор обогревается теплом конденсата свежего пара позволит достигнуть следующего. Во-первых, использовать высокий потенциал конденсата свежего пара, который в прототипе не используется. Во-вторых, вследствие подогрева раствора конденсатом свежего пара, имеющим более высокую температуру, чем пар в третьем подогревателе, будет снижен расход пара в первый подогреватель. В целом, благодаря наличию второго подогревателя, обогреваемого конденсатом свежего пара, будет снижен общий расход пара на выпарную установку, т.е. сокращены затраты пара на выпаривание.
Использование в качестве третьего подогревателя парового теплообменника, обогреваемого вторичным паром первого корпуса, позволяет подогреть исходный раствор теплом вторичного пара. За счет этого снижается расход свежего пара на выпарную установку. Применение данного парового подогревателя перед вторым, обогреваемым конденсатом, дает возможность повысить температуру раствора на входе в конденсатный теплообменник. Следствием изложенного является увеличение полезной разности температур в нем, что ведет к снижению его поверхности теплообмена.
Применение в качестве четвертого и последующих подогревателей теплообменников, обогреваемых конденсатом дает возможность наиболее полно использовать температурный потенциал конденсата для подогрева исходного раствора. Исходный раствор поступает в первый корпус выпарной установки и, чем больше температура раствора, тем меньше пара требуется для его подогрева в выпарном аппарате. То есть, чем выше подогрет раствор, тем меньше расход пара на выпаривание.
В четвертом подогревателе происходит подогрев исходного раствора за счет охлаждения конденсата свежего пара, поступающего в него из второго подогревателя. При этом в рассматриваемом аппарате осуществляется максимально возможное охлаждение конденсата свежего пара, т.е. наиболее полное использование его потенциала. Применение данного подогревателя позволяет подать в третий паровой подогреватель более нагретый раствор. Вследствие этого снижается расход пара в третий подогреватель, а, следовательно, общий расход пара на установку. В результате происходит снижение затрат пара на выпаривание.
Пятый подогреватель выполнен конденсатным и служит для начального подогрева исходного раствора путем охлаждения конденсата вторичного пара первого корпуса, поступающего в аппарат из греющей камеры второго корпуса установки и третьего парового подогревателя. Применение этого подогревателя позволяет использовать тепло указанного выше конденсата, тем самым, полностью используя его потенциал. При этом наличие данного подогревателя создает возможность снизить поверхность теплообмена четвертого подогревателя за счет того, что в нем происходит увеличение полезной разности температур, приводящего к уменьшению поверхности.
Схема заявленного узла подогрева исходного раствора для прямоточной выпарной установки показана на чертеже - см. фиг.1.
На фиг.1 в качестве примера показана трехкорпусная прямоточная выпарная установка. Она включает первый корпус 1, второй - 2 и третий 3 корпуса. Подогретый в узле подогрева исходный раствор подается в первый корпус 1 по трубопроводу 4. Свежий пар ТЭЦ по паропроводу 5 подается в греющую камеру 6 первого корпуса 1. За счет тепла конденсации пара в аппарате из раствора выпаривается вода, которая в виде вторичного пара по трубе 7 поступает в греющую камеру 8 второго корпуса 2. Упаренный раствор первого корпуса 1 по трубе 9 перетекает во второй корпус 2, в котором также происходит выпаривание воды. Вторичный пар второго корпуса 2 по трубе 10 поступает в греющую камеру 11 третьего корпуса 3. Упаренный раствор второго корпуса по трубе 12 подается в третий корпус 3, вторичный пар из которого по трубе 13 поступает в барометрический конденсатор 14, где конденсируется водой, подаваемой по трубе 15. Упаренный раствор отводится из третьего корпуса 3 по трубе 16 в качестве готового продукта.
Узел подогрева исходного раствора рассматриваемой установки состоит из первого парового подогревателя 17, второго конденсатного 18, третьего парового 19, четвертого 20 и пятого 21 конденсатных подогревателей.
Перед поступлением на выпаривание в первый корпус исходный раствор 4 подогревается в первом подогревателе 17. В него поступает свежий пар по паропроводу 22, а конденсат отводится по трубопроводу 23. Этот конденсат, вместе с конденсатом из греющей камеры 6 первого корпуса 1 по трубопроводу 24 подается во второй конденсатный подогреватель 18, подогретый в котором раствор по трубопроводу 25 подается в первый подогреватель 17.
В подогреватель 18 по трубопроводу 26 подается раствор из третьего парового подогревателя 19, который обогревается вторичным паром первого корпуса и соединен паропроводом 27 с греющей камерой 8 второго корпуса 2.
В паровой подогреватель 19 по трубопроводу 28 поступает подогретый раствор из конденсатного подогревателя 20. Этот аппарат обогревается охлажденным конденсатом свежего пара из второго подогревателя 18, поступающим по трубопроводу 29. Охлажденный в подогревателе 20 конденсат свежего пара по трубопроводу 30 отводится на ТЭЦ.
В подогреватель 20 подается подогретый в пятом конденсатном подогревателе 21 раствор по трубопроводу 31. Подогреватель 21 подогревает холодный исходный раствор, поступающий в него по трубопроводу 32. Этот подогреватель обогревается конденсатом пара из третьего подогревателя 19, поступающим по трубопроводу 33 и конденсатом из греющей камеры 8 второго корпуса 2, поступающим по трубопроводу 34. Охлажденный в подогревателе 21 конденсат вторичного пара отводится по трубопроводу 35 и, вместе с конденсатом, сливающимся из греющей камеры 11 третьего корпуса 3 по трубопроводу 36, отводится из выпарной установки.
Заявленный узел подогрева исходного раствора для прямоточной выпарной установки позволяет с наибольшей полнотой и наиболее рационально использовать потенциал имеющихся на выпарной установке пара из различных источников и конденсата. Вследствие этого происходит снижение удельных затрат тепла на выпаривание. Достигаемый технический результат дает возможность снизить удельный расход пара на испарение 1 тонны воды, по сравнению с прототипом, на 10-12%.