ЦЕНТРОБЕЖНО-КАПЕЛЬНЫЙ ДЕАЭРАТОР
CENTRIFUGAL DRIP DEAERATOR

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использована для термической деаэрации питательной воды паровых котлов и подпиточной воды тепловых сетей, в качестве контактных охладителей выпара деаэрационных установок, а также в качестве контактных тепломассообменников при нагреве воды за счет прямого контакта с паром или с горячими газами.
Известен центробежно-капельный деаэратор, содержащий цилиндрический корпус с верхней и нижней торцевыми крышками, с тангенциальными патрубками подвода деаэрируемой жидкости, сепаратор, соединенный с корпусом посредством отверстий в корпусе, трубу отвода выпара. Центробежно-капельный деаэратор снабжен устройством для диспергирования жидкости, соединенным с внутренней частью сепаратора через устройство, изменяющее радиус вращения жидкости с большего на меньший, а труба отвода выпара соединена с сепаратором. (RU2151341C1, опуб., 20.06.2000).
Недостатками известного устройства являются невысокое качество деаэрации воды при недостаточной его производительности и диапазоне нагрузок.
Технической проблемой является устранение отмеченного недостатка.
Технический результат заключается в повышении качества деаэрации воды за счёт возможности удаления необходимого количества выпара при уменьшении удельных габаритных размеров и ускорении процессов тепломассообмена.
Проблема решается, а технический результат достигается тем, что труба отвода выпара выполнена из двух коаксиально расположенных трубопроводов - внешнего и внутреннего трубопровода. Внешний трубопровод соединен с сепаратором, обеспечивая забор выпара из сепаратора, а внутренний трубопровод проходит через весь деаэратор и соединен с ёмкостью устройства для диспергирования, осуществляя забор выпара из упомянутой ёмкости.
Деаэратор по п. 1, отличающийся тем, что в корпус реализована подача пара для нагрева и других различных потоков. Подача пара осуществляется через паровую камеру, в которой за счёт увеличения объёма происходит снижение давления пара до необходимого. Размер паровой камеры рассчитывается исходя из давления пара, подаваемого на деаэрацию. Нагрев воды осуществляется за счёт барботирования воды паром.
На фиг. 1 схематически представлен центробежно-капельный деаэратор.
Описываемое устройство содержит ступень центробежно-вихревого деаэратора, состоящую из отсека 1 нагрева воды, в который поступает по тангенциальным патрубкам 2 деаэрируемая вода с возможностью ее закрутки внутри цилиндрических стенок отсека 1, паровой камеры 3, расположенной вокруг стенок отсека 1 нагрева воды и имеющей входной патрубок 4 для подачи пара в камеру 3 с возможностью прохода пара из указанной паровой камеры 3 внутрь отсека 1 нагрева воды через выполненные в его стенках отверстия 5, сепаратора 6 циклонного типа, с которым сообщен отсек 1 нагрева воды посредством технологических окон 7 с возможностью сохранения закрутки, полученной в отсеке 1 нагрева воды, а также трубы 8 удаления выпара, установленной внутри отсека 1 нагрева воды вдоль продольной оси закрутки воды в нем с возможностью выпуска пара и газов из внутренней части сепаратора 6. Ступень капельного деаэратора состоит из колонны 9, и связанной с распылительной камерой 11 при помощи радиальных отверстий 10 с возможностью разделения потока воды на капли и их вскипания при попадании капель из колонны 9 в пространство распылительной камеры 11. При этом из распылительной камеры 11 имеется выпарная труба 12 для удаления из её внутреннего пространства пара и газа, а колонна 9 сообщена с сепаратором 6 при воронки 13 с возможностью подачи в колонну 9 жидкости с сохранением закрутки ее потока вокруг продольной оси колонны 9 и образования пленки воды на внутренних ее стенках перед разделением воды на капли. Использование ступени капельного деаэратора обеспечивает возможность деаэрации в диапазоне нагрузок от 0 до 100% из-за отсутствия необходимости поддерживать постоянный напор на выходе из деаэратора для распыления. Кроме того, образование водяной пленки на внутренней поверхности колонны 9 обеспечивает дополнительную деаэрацию за счет выдавливания из пленки газов на стадии до образования капель при проходе воды через отверстия 10.
Устройство работает следующим образом.
Устройство работает следующим образом. Деаэрируемая вода поступает внутрь отсека 1 нагрева воды через тангенциальные патрубки 2 и приобретает вращательное движение внутри цилиндрических стенок отсека 1. Устанавливается вертикальная граница раздела вращающихся сред: по краям (у стенок) вода, в центре - парогазовая смесь. В паровую камеру 3 подается пар через входной патрубок 4. Выходит пар из паровой камеры 3 через отверстия (сопла) 5, барботирует вращающийся внутри отсека 1 слой воды и нагревает ее. Часть пара конденсируется, а часть выходит за границу раздела сред в центральную часть отсека 1. Пузырьки пара захватывают растворенные газы. Далее вода, неконденсируемые газы и небольшой избыток не сконденсировавшегося пара направляются через технологические окна 7 в сепаратор 6. Деаэрированная вода, за счет конструкции окон, сохраняет вращательное движение внутри сепаратора 6. Пар и газы сепарируются в центральную часть сепаратора 6 за счет действия центробежных сил, весь выпар направляется в трубу 8 для удаления выпара с агрессивными газами, а деаэрированная вода через воронку 13 поступает в колонну 9 следующей капельной ступени. При этом в первой ступени из воды удаляется до 99% газов. Для удаления оставшихся в воде газов требуется несколько иная конструкция, в которой разделение воды и газов осуществляется с помощью образования мелких капель воды в капельной ступени. В колонне 9 подаваемая в нее вода продолжает вращение вокруг продольной оси колонны 9, образовывая на ее внутренней стенке пленку воды, которая за счет центробежной силы выдавливается через относительно мелкие радиальные отверстия 10, на выходе из которых образуются капли воды, вскипающей в распылительном отсеке 11 (или деаэрационном баке). Из водяной пленки до образования капель также происходит выделение газов. Образовавшийся выпар удаляется из распылительного отсека через выпарную трубу 12. Остаточное содержание газов в воде после двух ступеней ее обработки не выше установленной нормы.
При температуре воды ниже 100°С описываемый деаэратор может работать в вакуумном режиме, если трубы удаления выпара первой и второй ступеней устройства присоединить к эжектору (на чертежах не показан) для отсасывания выпара. Вместо пара в камеру подогрева 12 может подаваться перегретая вода в качестве греющей среды.
При подогреве деаэрируемой воды до соответствующей температуры можно обойтись без дополнительной подачи греющей среды в камеру 3 подогрева (деаэрация на начальном эффекте).
Универсальность описанного деаэратора позволяет использовать его в атмосферно-вакуумном режиме.
Таким образом, использование описываемого деаэратора позволяет повысить качество деаэрации воды за счёт удаления из воды большего количества газов при уменьшении удельных габаритных размеров за счёт ускорения процессов тепломассообмена и использования дополнительной ступени очистки, также обладающей повышенной эффективностью при удалении остаточных газов.