КОТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к судовым техническим средствам по предотвращению загрязнения моря сточными водами с судов, и предназначена для повышения эффективности утилизации сточных вод на судне.
К судовым сточным водам относят (см., например, книгу Предотвращение загрязнения моря судами, Нунупаров С.М., «Транспорт», 1979, 336 с, стр. 38-39, а также книгу Тихомиров Г.И. Технология обработки воды на морских судах. Курс лекций: Учеб. пособие для курсантов и студентов морских специальностей - Владивосток. Мор. гос. ун-т, 2013. -159 с, стр. 88) хозяйственно-фекальные воды от туалетов, медицинских помещений и помещений, в которых содержатся живые животные, а также хозяйственно-бытовые воды от умывальников, ванн, прачечных и пищеблока.
Известна полезная модель устройства по предотвращению загрязнения моря сточными водами с судов, включающая сборные танки с соответствующей системой для накопления и слива сточных вод в море вне запретных районов или для сдачи их в порту на плавсредство или в береговые коллекторы канализационной сети (см., например, книгу Предотвращение загрязнения моря судами, Нунупаров С.М., «Транспорт», 1979, 336 с, стр. 163) Это устройство самое простое и наиболее часто применяемое.
Недостатками данной полезной модели являются ощутимая потеря полезного объема судна, затраты на оплату услуг порта, необходимость привлечения экипажа к операциям, связанным с возможными загрязнениями и уборкой крайне обременительного характера, потери времени на ожидание плавсборщиков и операции по сливу на них сточных вод (см., например, книгу Предотвращение загрязнения моря судами, Нунупаров С.М., «Транспорт», 1979, 336 с, стр. 165).
Известна полезная модель установки для обработки сточных вод «Нептуматик» фирмы «Сален и Викандер» (см., например, книгу Предотвращение загрязнения моря судами, Нунупаров С.М., «Транспорт», 1979, 336 с, стр. 168-169). Данная установка обрабатывает сточные воды на основе механических, биологических и физико-химических методов очистки. Подобные сепарационные установки дорогие, занимают значительное место в машинном отделении, требуют квалифицированного обслуживания и ремонта, поэтому их установка не всегда целесообразна.
Наиболее близкой по технической сущности является полезная модель котельной установки согласно патента №162578 на полезную модель, приоритет от 07.10.2015 года, авторы: Чичурин А.Г., Шураев О.П., Борисов Н.Н., Варечкин Ю.В. Полезная модель данной котельной установки, включает котел с топливной форсункой, дополнительной форсункой и газоходом, а также топливную систему котла, выход которой подключен к входу топливной форсунки, систему нефтесодержащих вод, и последовательно соединенные систему сточных вод и переключатель, причем выход переключателя соединен с входом дополнительной форсунки, а другой его вход подключен к выходу системы нефтесодержащих вод, при этом система сточных вод содержит последовательно соединенные сборный танк, фильтр грубой очистки, насос и фильтр тонкой очистки, причем выход фильтра тонкой очистки является выходом системы сточных вод
Существо данной полезной модели заключается в следующем. В установившемся режиме работы в топку котла одновременно с топливом, выдаваемым на топливную форсунку, на дополнительную форсунку выдаются отфильтрованные сточные воды в определенной пропорции к топливу. Расход сточных вод, выдаваемых на дополнительную форсунку, регулируется исходя из условия обеспечения нормального процесса горения в топке котла. Сточные воды, поступая на дополнительную форсунку, распыливаются в топке котла и испаряются. При этом загрязняющие компоненты в составе сточных вод сгорают, а вода из их состава, превращается в пар и вместе с продуктами сгорания уходит в газоход и далее в трубу. В результате происходит практически полная утилизация сточных вод.
Данная полезная модель обладает следующими недостатками.
Поскольку часть теплоты, выделяемой в топке котла при сгорании топлива, идет на испарение воды, входящей в состав сточных вод, то это неизбежно приведет к увеличению расхода топлива котлом. Кроме того, может измениться температурное поле в различных точках топки, что не всегда целесообразно. Кроме того, вода, входящая в состав сточных вод, при большой ее концентрации может привести к обрыву пламени в топке котла. Также работа котла по утилизации сточных вод может отразиться на продуктах сгорания - их состав и количество могут выйти за установленные пределы.
Задачей полезной модели является повышение эффективности утилизации сточных вод с низким содержанием загрязняющих компонентов, путем их испарения и дожигания продуктами сгорания котла. Возможность реализации такой полезной модели основывается на том, что ряд котлов имеют достаточно высокую температуру продуктов сгорания 300…400°С (см., например, техническое описание котла КВГ-0.25/3, для которого температура продуктов сгорания порядка 340°С), а судовые сточные воды после отстаивания и фильтрации, содержат значительную долю воды и небольшую долю загрязняющих компонентов (порядка одного грамма на литр воды) и многие загрязняющие компоненты судовых сточных вод, носят органический характер (см., например, книгу Предотвращение загрязнения моря судами, Нунупаров С.М., «Транспорт», 1979, 336 с, стр. 39-42).
Задача полезной модели достигается тем, что в известную котельную установку, включающую котел с топливной форсункой, дополнительной форсункой и газоходом, а также топливную систему котла, выход которой подключен к входу топливной форсунки, систему нефтесодержащих вод, а также последовательно соединенные систему сточных вод и переключатель вида грязных вод, причем второй вход переключателя вида грязных вод подключен к выходу системы нефтесодержащих вод, при этом система сточных вод содержит последовательно соединенные сборный танк, фильтр грубой очистки, насос и фильтр тонкой очистки, причем выход фильтра тонкой очистки является выходом системы сточных вод, дополнительно введены последовательно соединенные переключатель «топка-газоход», регулируемый клапан и вспомогательная форсунка, а также газоанализатор, причем второй выход переключателя «топка-газоход» соединен с входом дополнительной форсунки котла, а вход переключателя «топка-газоход» подключен к выходу переключателя вида грязных вод, при этом вспомогательная форсунка введена в газоход, а газоанализатор соединен с выходом газохода.
Существо заявляемой полезной модели заключается в следующем. В предлагаемой полезной модели котельной установки отфильтрованные сточные воды с низкой концентрацией загрязняющих компонентов через регулируемый клапан подаются в газоход через вспомогательную форсунку, где происходит их распыление. Распыленные сточные воды вместе с продуктами сгорания котла идут по газоходу. При этом происходит нагрев сточных вод продуктами сгорания и испарение воды из их состава. Поскольку продукты сгорания на выходе котла имеют достаточно высокую температуру (300-400°С), то в газоходе котла также происходит процесс испарения и последующего дожигания загрязняющих компонентов из состава сточных вод. Это обусловлено тем, что судовые сточные воды после отстаивания и фильтрации, содержат значительную долю воды и небольшую долю загрязняющих компонентов (порядка одного грамма на литр воды) и многие загрязняющие компоненты судовых сточных вод, носят органический характер (см., например, книгу Предотвращение загрязнения моря судами, Нунупаров СМ., «Транспорт», 1979, 336 с, стр. 39-42).
Состав продуктов сгорания, их температура на выходе газохода будут зависеть от содержания загрязняющих компонентов в сточных водах, количества сточных вод, подаваемых на вспомогательную форсунку и контролируются газоанализатором. По результатам контроля, получаемых с помощью газоанализатора, меняется подача на вспомогательную форсунку сточных вод. В результате происходит практически полная утилизация сточных вод, то есть повышается эффективность утилизации сточных вод.
При этом, поскольку в предлагаемой полезной модели отсутствует подача сточной воды в топку котла, в значительной мере устраняются основные недостатки выбранного прототипа: расход топлива котлом не увеличивается, температурное поле в различных точках топки не меняется, исключается возможность обрыва пламени в топке котла.
Таким образом, у заявляемой полезной модели появляется новое свойство, заключающееся в подаче сточных вод в определенной пропорции в продукты сгорания котла, где за счет их теплоты происходит испарение и дожигание сточных вод, не совпадающее со свойствами, проявляемыми отличительными признаками в известных решениях и не равные сумме этих свойств, обеспечивающее достижение нового положительного эффекта повышения эффективности утилизации сточных вод. Кроме этой основной задачи обеспечения практически полной утилизации сточных вод, предлагаемая полезная модель обеспечивает также снижение материальных и временных затрат на сдачу сточных вод.
Краткое описание чертежей.
На фиг. приведена схема котельной установки.
Котельная установка, включает котел 1 с топливной форсункой 2, дополнительной форсункой 4 и газоходом 3, а также топливную систему котла 5, выход которой подключен к входу топливной форсунки 2, систему нефтесодержащих вод 11, а также последовательно соединенные систему сточных вод 12 и переключатель вида грязных вод 10, причем второй вход переключателя вида грязных вод 10 подключен к выходу системы нефтесодержащих вод 11, при этом система сточных вод 12 содержит последовательно соединенные сборный танк 16, фильтр грубой очистки 15, насос 14 и фильтр тонкой очистки 13, причем выход фильтра тонкой очистки 13 является выходом системы сточных вод 12, кроме того, в нее входят последовательно соединенные переключатель «топка-газоход» 9, регулируемый клапан 8 и вспомогательная форсунка 6, а также газоанализатор 7, причем второй выход переключателя «топка-газоход» 9 соединен с входом дополнительной форсунки 4 котла 1, а вход переключателя «топка-газоход» 9 подключен к выходу переключателя вида грязных вод 10, при этом вспомогательная форсунка 6 введена в газоход 3, а газоанализатор 7 соединен с выходом газохода 3.
Котельная установка работает следующим образом.
При работе известной полезной модели (прототипа) в установившемся режиме работы в топку котла 1 одновременно с топливом, выдаваемым на топливную форсунку 2, на дополнительную форсунку 4 выдаются отфильтрованные сточные воды в определенной пропорции к топливу. Расход сточных вод, выдаваемых на дополнительную форсунку 4, регулируется исходя из условия обеспечения нормального процесса горения в топке котла. Сточные воды, поступая на дополнительную форсунку 4, распыливаются в топке котла 1 и испаряются. При этом загрязняющие компоненты в составе сточных вод сгорают, а вода из их состава, превращается в пар и вместе с продуктами сгорания уходит в газоход 3 и далее в трубу. В результате происходит практически полная утилизация сточных вод.
При этом проявляются следующие недостатки прототипа.
Поскольку часть теплоты, выделяемой в топке котла при сгорании топлива, идет на испарение воды, входящей в состав сточных вод, то это неизбежно приведет к увеличению расхода топлива котлом. Кроме того, может измениться температурное поле в различных точках топки, что не всегда целесообразно. Кроме того, вода, входящая в состав сточных вод, при большой ее концентрации может привести к обрыву пламени в топке котла. Также работа котла по утилизации сточных вод, может отразиться на продуктах сгорания - их состав и количество могут выйти за установленные пределы.
Для обеспечения работы котельной установки согласно предлагаемой полезной модели переключатель вида грязных вод 10 устанавливается в положение Б, а переключатель «топка-газоход» 9 в положение Г. При этом сточные воды из системы сточных вод 12 через переключатель вида грязных вод 10, переключатель «топка-газоход» 9, регулируемый клапан 8 поступают на вспомогательную форсунку 6, расположенную в газоходе 3. Данные судовые сточные воды после отстаивания в сборном танке 16 и фильтрации в фильтре грубой очиски 15 и фильтре тонкой очистки 13 системы сточных вод 12 содержат значительную долю воды и небольшую долю загрязняющих компонентов (порядка одного грамма на литр воды) и многие загрязняющие компоненты судовых сточных вод, носят органический характер (см., например, книгу Предотвращение загрязнения моря судами, Нунупаров С.М., «Транспорт», 1979, 336 с, стр. 39-42).
Регулируемый клапан 8 задает массу сточных вод, выдаваемых в единицу времени на вход вспомогательной форсунки 6. Вспомогательная форсунка 6 распыляет сточные воды в газоходе 3 в потоке продуктов сгорания котла 1. По мере движения сточных вод в потоке продуктов сгорания происходит нагрев сточных вод, и испарение воды из их состава. Поскольку продукты сгорания котла 1 имеют достаточно высокую температуру (300…400°С), то в газоходе 3 также будет происходить процесс испарения и последующего дожигания загрязняющих компонентов из состава сточных вод.
Состав продуктов сгорания на выходе газохода 3 будет зависеть от состава и количества сточных вод, подаваемых на вспомогательную форсунку 6, и контролироваться газоанализатором 7. По результатам контроля, получаемым с помощью газоанализатора 7, регулируемым клапаном 8 меняется подача на вспомогательную форсунку 6. Тем самым добиваются обеспечения соответствия состава продуктов сгорания на выходе газохода 3 требуемых значений. В результате происходит практически полная утилизация сточных вод, то есть повышается эффективность утилизации сточных вод.
При этом, поскольку в предлагаемой полезной модели отсутствует подача сточной воды в топку котла, в значительной мере устраняются основные недостатки выбранного прототипа: расход топлива котлом не увеличивается, тепловые характеристики в различных точках топки не меняются, исключается возможность обрыва пламени в топке котла.
Таким образом, у заявляемой полезной модели появляется новое свойство, заключающееся в подаче сточных вод в определенной пропорции в продукты сгорания котла, где за счет их теплоты происходит испарение и дожигание сточных вод, не совпадающее со свойствами, проявляемыми отличительными признаками в известных решениях и не равные сумме этих свойств, обеспечивающее достижение нового положительного эффекта повышения эффективности утилизации сточных вод. Кроме этой основной задачи обеспечения практически полной утилизации сточных вод, предлагаемая полезная модель обеспечивает также снижение материальных и временных затрат на сдачу сточных вод.