СЕКЦИОНИРОВАННАЯ ДЕАЭРАЦИОННАЯ КОЛОНКА

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.