МНОГОСТУПЕНЧАТАЯ ИСПАРИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА

ШОГОСТУПЕНЧАТАЯ ИСПАРИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА
Полезная модель относится к выпарной технике, а именно, к многоступенчата термическим испарительным установкам, и может быть, использована для полной переработки накипеобразующих природных и сточных вод на дистиллят и солепродукты без солевых сбросов по замкнутой технологии в энергетической, металлургической, химической и других отраслях промышленности.
Особенно целесообразно её применение в системах теплоснабжения крупных котельных и 1ЭЦ.
Защита окружающей среды в настоящее время является весьма актуальной задачей. Между тем объемы сточных вод, сбрасываемых зачастую в открытые водоемы, с каждым годом лавинообразно растут. Полная переработка таких вод позволила бы избавиться от солевых сбросов, получить товарные солевые продукты, а также дистиллят, пригодный ддя приготовления питьевой воды и подпиточной воды для паровых котлов, в чем ощущается острый недостаток во многих производствах и регионах.
Однако, решение этой проблемы связано с серьёзными трудностям|1, обусловленными наличием в большинстве сбрасываемых стоков накипеобразующих компонентов, что для термических испарительных установок создает угрозу накипи на трубчатых поверхностях нагрева, ухудшения теплопередачи и разкого снижения их эффективности.
Тридцатидвухлетний опыт эксплуатации заявителем крупного комплекса для опреснения воды Каспийского моря в Актау (Казахстан) показал, что с помощью затравочных кристаллов природного мела (карбоната кальция) удается избежать сульфатной накипи только при небольшой степени концентрирования накипеобразующих вод, до так называемого сульфатного барьера, (в 2-3,5 раза). При большей степени концентрирования, необходимой для полной переработки вод, начинается выде / J//
Ю1Д 1/2б,С02Р 1/04
ление из раствора сульфата кальция и образование на поверхностях нагрева испарителей трудно отмываемой сульфатной накипи.
Известна многоступенчатая опреснительная установка с предотвращением карбонатной накипи рециркуляцией затравочных кристаллов природного мела (журнал Водоснабжение и санитарная техника, 1973,№ 7, стр.27), содержащая 34 ступени мгновенного вскипания, головной подогреватель, конденсатор и отстойник (осветлительное устройство), объединенных в общий циркуляционный контур.
Затравка - тонкомолотый природный мел вводится в систему однократно при запуске и затем рециркулирует с помощью центробежного насоса и осветлительного устройства через все 34 ступени.
Недостатком известной установки является невозможность концентрирования исходного раствора более, чем в 2-3,5 раза из-за образования трудно отмываемв -сульфатной накипи, которую нельзя предотвратить с помощью затравочных -кристаллов природного мела.
Другим недостатком является сброс рассола в открнтнй водоем, а также высокие затраты электрической энергии на циркуляцию раствора в аппаратах мгновенного вскипания. Кроме того, опыт эксплуатации установки показал недостаточную эффективность предотвращения карбон« ой накипи в аппаратах мгновенного вскипания.
Наиболее близкой К заявляемой является Ю-корпусная опресни тельная установка, осуществленная по схеме прямоточной многоступенчатой выпарки (журнал Водоснабжение и санитарная техника, 1973, № 7, стр.30), содержащая циркуляционный контур раствора с затравочными кристаллами природного мела, включающий испарители, отстойник, конденсатор, трубопроводы и патрубки, причем первый испаритель снабжен патрубком ввода через регенеративные подогреватели исходного накипеобразующего раствора (морской воды). Исходная вода от морского водозабора поступает в конденсатор, где нагревается до Зб°С, Часть её сбрасывается, а нeoбxo J fмaя для питания часть далее через деаэратор и систему регенеративных подогревателей подается в первый испаритель. Для предотвращения- карбонатной накипи в раствор вводят затравочные кристаллы. Затравка - тонкомолотый природный мел - вводится в систему однократно при запуске и затем рециркулируется с помощью осветлительного устройства (отстойника) и центробежного насоса. Осветленный рассол сбрасывается в море, а сгущенная суспензия затравки возвращается в установку. Трубопровод греющего пара от внешнего источника соединен с патрубком межтрубного пространства только первого испарителя. Остальные испарители обогреваются вторичнышпарами испарителей предыдущих ступеней.
Данная установка выбрана в качестве прототипа. Недостатком прототипа является невозможность сконцентрировать исходную воду с одним циркуляционным контуром более чем в 2-3,5 раз, что обусловлено двумя причинами: во-первых, опасностью выделения труднорастворимой накипи сульфата кальция,которую нельзя предотвратить в одном контуре рециркуляции затравочных кристаллов природного мела;во-вторых, потому, что для надежной откачки насосом суспензии затравки из отстойника необходимо, как показал опыт эксплуатации, чтобы концентрация затравки на выходе из контура рециркуляции не превышала 7080 г/кг.
Поэтому, если для надежного предотвращения накипи в первом испарителе контура концентрация затравки составляет 15-Я) г/кг, максимально возможная степень концентрирования воды в контуре рециркуляции будет в среднем равна не более 5, а требуется обычно сконцентрировать в 10-15 и более раз. Другим недостатком прототипа является сброс рассола в море или другой водоем, что является нарушением требований экологии по защите окрудающей среды. Кроме того, небольшая степень концентрирования исходной воды делает экономически нецелесообразным извлечение из нее ценных продуктов.
глубокому концентрированию исходной воды, необходимому для полной экономически целесообразной переработки сконцентрированного рассола на товарные солепродукты без солевых сбросов в открытые водоемы.
Основная задача полезной модели - создание многоступенчатой испарительной установки для глубокого концентрирования исходной солесодержащей воды с полной её переработкой на товарные солепродукты без солевых сбросов в окружающую среду, а также повышение надежности работы установки при снижении энергетических и эксплуатационных затрат.
Дополнительная задача - повышение эффективности и надежности предотвращения накипи карбоната и сульфата кальция.
Основная и дополнительная поставленные задачи достигаются тем, что:
1.Установка снабжена вторым циркуляционным контуром раствора с затравочными кристаллами сульфата кальция, включающим испарители, отстойник, трубопроводы и патрубки, причем отстойник первого контура снабжен патрубком осветленного раствора, соединенным трубопроводомгпервым испарителем второго циркуляционного контура;
Отстойник второго контура снабжен патрубком суспензии затравочных кристаллов сульфата кальция, соединенным трубопроводом с первым испарителем второго контура, патрубок вторичного пара последнего испарителя первого контура соединен трубопроводом с патрубком межтрубного пространства первого испарителя второго контура.
2.Установка снабжена выпарными аппаратами - кристаллизаторами, классификатором, отстойником и другим оборудованием/ шой переработки сконцентрированного раствора на товарные солепродукты, причем первый выпарной аппарат-крисшллизатор, классификатор, отстойник, трубопроводы и патрубки объединены в третий циркуляционный контур раствора с затравочными кристаллами сульфата кальция, отстойник второго
контура снабжен патрубками осветленного раствора и суспензии затравочных кристаллов, сульфата кальция соеданенгаши трубопроводами с первым выпарным аппаратом-кристаллизатором третьего циркуляционного контура, а отстойник третьего контура снабжен патрубками осветленного раствора и суспензии затравочньпс кристаллов сульфата кальция,соединенньши трубопроводами соответственно с последним- и первым выпарными аппаратами - кристаллизаторами.
Сравнение ааюляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них указанную совокупность признаков. Таким образом, заявляемое техническое решение не известно из уровня техники и соответствует критерию полезной модели Новизна.
Указанная совокупность признаков является совокупностьйсущественг ных признаков, поскольку она достаточна для достижения обеспечиваемого полезной моделью технического результата, который выргящется в возможности предотвращения сульфатной накипи, осуществлении гдабокош концентрирования исходной солесодержащей воды и её полной переработки на товарные солепродукты без солевых сбросов в окружающую среду, повышении надежности заявленной многоступенчатой испарительной установки, уменьшении энергетических затрат благодаря многократному использованию тепла в испарителях и выпарных аппаратах-кристаллизаторах. Сопоставитеяьшй анализ с прототипом показывает, что заявленная установка характеризуется наличием признаков, отличительных от прототипа и достаточных во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Заявленная совокупность существенных признаков, благодаря их взаимному воздействию на достижение указанного выше технического результата предложенного технического решения, обеспечивает при высокой эффективности работы установки достижение надежного предотвращения накипи нарбоната и сульфата кальция, глубокого концентрирования
исходной воды, что позволяет организовать экономически целесообразное извлечение из сконцентрированного раствора товарных солепродуктов, избежать солевьос сбросов в окрз жающую среду, повысить экономичность установки путем соеданения патрубка вторичного пара последнего испарителя первого контура с патрубком межтрубного простран ства первого испарителя второго циркуляционного контура, а также решает техническое противоречие известных технических решений, которое заключается в том, что по схеме соединения аппаратов установки-прототипа в один циркуляционный контур невозможно осуществить глубокое концентрирование исходного солесодержащего раствора и избежать на греющих поверхностях отложений накипи сульфата кальция.
Известные из уровня техники установки как в совокупности,так и порознь не решают поставленную задачу и указанное выше противоречие.
Предложенная совокупность существенных признаков не следует явным образом из известного уровня техники, что подтверждают именнциеся в этой совокупности отличительные признаки.
Причинно-следственные связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом состоят в следующем.
Снабжение установки вторым циркуляционным контуром раствора с затравочными кристаллами сульфата кальция, включающим испарители, отстойник, трубопроводы и патрубки и снабл нив отстойника первого контура патрубком осветленного раствора, соединенным трубопроводом со вторым циркуляционным контуром,обеспечивает предотвращение сульфатной накипи и возможность увеличения степени концентрирования исходного раствора, а также обеспечивает условия для надежной откачки суспензии затравочных кристаллов из отстойника.
Ос динеше вервохю выварного аонарата - кристаллизатора, классификатора, отсто Шика трубопроводов и оатрубков в третий цирюглящщонHHft контур раствора с затравощшми кристаллами сульфата кальция,снаб жешш отстойШ1ка второго контура оатрубхаии осветленного раствора и суспензии затравочных кристаллов сульфата кальция, соединенными трубопроводами ж третьим циркуляционным контуром, а отстойника третьего контура - патрубками осветленного раствораf и суспензии затравошшх
кристаллов сульфата кальция, соединенными трубопроводами соответственно с последним и первым выпаршши аппаратами - кристаллизаторами, обеспечивает возможность полной переработки исходного раствора на товарные солепродукты без солевых сбросов в окружающую среду.
Ck)eдинeниe патрубка вторш1ного паса последнего испаря шля перкотаРа с плтру ком межгр Ъно о пространства. парВого вогд испарителя второго контура обеспеш вает сокращение расхода греющего пара от внешнего источника и повышение экoнoмиtшocти заявляемой установки.
На прилагаемом к заявке рисунке изображена схема заявляемой установки. Изображено семь испарителей и два выпарных аппартагкристаллизатора, но число как испарителей, так и кристаллизаторов может быть и больше.
Здесь приняты следующие условные обозначения потоков:  пар
тятят т ш - раСТЮр
,  . ДИСТИЛЛЯТ, обессоленная вода
.-г - солепродукты
-ч-ч-ч- - суспензия затравочных кристаллов
- суспензия затравочных кристаллов
первого контура
шнарше аппараты  крисгахжиаатрр , кхасси|1ка ор 16 цен  17-19, тр:убопровода1:тревцбРо вара от виешиего источника Я), кон;леиеата гревщего пара 21« вторичного пара 22,23, исходной води 24, ввода исходной воды 25 в испаритель I, сконцентрированного раствора с затравочными кристаллами природного мела 26, осветленного раствора первого контура 27, суспензии затравочных кристаллов природного мела 28, сконцентрированного раствора с затравочными кристаллами сульфата кальщя 29, осветленного раствора второго контура 30,-ее дефлеиного раствора второго HoiiTypa-i сконцштрированного раствора с затравочными кристаллами сульфата кальция и товарными солепродуктами 3lf, раствора с солепродуктом, отделенным в классификатор атравочных кристаллов,32, осветленного раствора 33 из отстойника II третьего контура раствора - солепродукта 34, кристаллических товарных солепродуктов из центрифуг 35-37, суспензии затравочных крис таллов второго 38 и третьего контуров 39, вывода дистиллята 40 и обессоленной воды 41 из установки суспензии затравочных кристаллов 42 из классификатора 16 в отстойник II, патрубки .-осветленного раствора 43 из отстойника 9 первого контура, осветленного раствора 44 из отстойника 10 второго контура, осветленного раствора 45 я сус пензии затравочных кристаллов сульфата кальция 46 из отстойника третьего контура II, вторичного пара 47.«, испарителя 4, межтрубного пространства 48 испарителя 5, ввода исходной воды 49 в испаритель X, межтрубного пространства 50испарителя I и выпарного аппарата - кристаллизатора МА суспензии зэ травочных кристаллов сульфата калы|ия о1 из отстойника ID второго контура.
Испарители  отстойник 9, трубопроводы 25,26,40, патрубок 49
составляют первый циркуляционный контур раствора с затравочными кристаллами природного мела.
отстойник II у тр бошроводн 31,42,39 и ватр:7бщ 46 обьвдииеин в третий щрхужяциоюшй контур раствора с эатравочшшн кристаллами с:удь$ата калыря и суспензии затравочных кристаллов сульфата кальщя.
Установка работает следующим образом.
Трубопровода гревщего пара  от внешнего источника соединены с ватрубками 50 7 соответственно первого испарителя первого контура и первого вноарного аппарата-кристаллизатора Остальные испарители регенеративные подогреватели & воследашй шпарной аппарат - кристалли/5аатор богреваются вторичным паром предыдущих аппаратов для чего патрубокУвторичного пара аоследнего исаарителя вервого контура соеди  нен трубопроводом с патрубкомумежтрубного пространства первого испарителя5 второго контура Конденсат грешщего пара из первого испарителя по трубопроводам 21 возвращается к внешнему источнику.
Исходная природная или сточные воды по трубопроводу 24 подаются через теплообменные трубы регенеративных подогревателей в первый испарительУпервого контура. .
Затравочные кристаллы вводятся в систему однократно при запуске и затем рециркулируются с помощью отстойниковУи центробеяных насосов
(на фигуре не показаны), причем в отстойник 9 вводятся затравочные кристаллы тонкон1олот0го природного мела, в отстойники 10 и II - затравочные кристаллы сульфата кальция
Суспешия затравочных кристаллов природного мела иа отстойника 9 возвращается по трубопроводу 28 в испаритель I первого контура, а осветленный раствор из патрубка 43 отстойника 9 вдается для дальнейшее го концентрирования по трубопроводу 27 в первый испаритель 5 второго контура.
Сгущенная суспензия затравочных кристаллов сульфата кальция из патрубка Ш отстойника 10 подается по трубопроводам 36 и 39 во второй и третий циркуляциощые контуры.
в
&Н
вор с затравочными хряетахлани природного меда щч кухтдует в вервон конт: ре по тр: боаровода|| 25,26 и 2В ероа теохообмешше трубы исиарителейУ) oTetoflBHKl a для аредотвращения накипи сульфата кальция раствор с затравочными кристаллами с: льфата кальщя циркулирзгет во втором конт: ре но трзгбопроводам 27,,38 через тевлообмеинне тра бы испарителей 5-7 и отстойник 10 и в третьем конт: ре - по трубо проводам 31, 42, 39 через теплообменные трубы первого выпарного аппарата-кристажлизатора 14, классификатор 16 и отстойник II.
Осветленный в отстойнике 10 раствор из патрубка 44 по трубопроводу 30 подается для окончательного концентрирования и кристаллизации первого товарного продукта (ti&ne всего поваренной соли}или сульфата натрия}в первый выпарной аппарат-кристаллизатор 14 из которого по трубопроводу 31 раствор с затрвочными кристаллами и кристаллами выделившегося при выпаривании первого товарного продукта подается в классификатор 16, в котором из раствора в восходяцем потоке отделяется более мелкие кристаллы затравки от более крупных кристаллов товарного солепродукта. Раствор с затравочными кристаллами по трубопроводу 42 поступает в отстойник II.
Часть суспензии затр 1|ныг кристаллов сульфата  из отстойника II подается на центрифугу 18, из которой поступает новый
товарный солепродукт ЗбСв виде кристаллического гипса) С уц&твя суспензия затравочных кристаллов из патрубкаувозвращается в первый вывар|Шй аппарат-кристаллизатор 14, осветленный
раствор из патрубка 45 по трубопроводу 33 подается в выварной аппа/«рат-кристаллизаторудля кристаллизации остальных товарных солевродуктов
Сгущенная суспензия первого товарного солепродукта из классификатора 16 по трубопроводу 32 подается на центрифугу 17, из которой поступает первый кристаллический солепродукт 35. Маточник после отделения солей на центрифугах 17 и 18 подается на переработку в последний выпарной аппарат-кристаллизатор 15.
6
Сгуценная суеверие сожепродукта и оосдедаего внвариого аппарата 15 аодается на центрифугу 19, ив которой шогоддт последаий кцлетахлиидский сохеородухт 37 и раствор-сшхеародукт 34 нааравхяешю во требитехв.
Испарители и вишарше ааваратн кристалБХиааторн снабжеин высокоэЦективними napocesapaipoHHiaiK устройствани Ш это11у диетшшят вто... исплоч гелей
рнчноро пара 40 из яофрееитвдей и обессоленная вода выварных аппаратов - кристаллизаторов 41 могут быть использованы для рИ1Ч)товле ния питьевой воды и питания паровых котлов среднего и вшо|(9ГО давления
Таким образом, в предлагаемой установке могут быть полностью переработаны природные или сточные воды на дистиллят и солепродукты без солевых сбросов в окружающую среду по замкнутой технологии.
Заявляемая полезная модель может быть широко использована в энергетической, металлургической, химической, биотехнической,электронной и других отраслях промышленности
Особенно целесообразно её применение в системах тешлоснабжения крупных котельных, ТЭЦ и 1ЭС, где всегда есть потребность в очистке сточных вод и всегда необходим дистиллят высокого качества для питания паровых котлов среднего и высокого давления.
Поэтому заявляемая полезная модель соответствует критери мывленно { мменимаЧ
Использование предлагаемой установки позволяет по сравнению с прототипом получить следующие технико-экономические преимущества:
осуществить глубокое концентрирование исходных накипеобразующих природных или сточных вод при надежном предотвращении накипи карбоната и сульфата кальция;
вредотврашфьпсохеше сбросы в ох| жающ:ую среда за счет  переработки исходной вода на дистихлят и содеародуктн
Заявдяемая установка является экожогически чистой, так как ваг.  из нее дистиллят обессоленная вода и солепрод: кты иснользз втся повторно в промышленности.