CS237490B1 - Vnitřní uspořádání vestavby odplyftovacího zařízení - Google Patents

Abstract

Jedná se o koncepci a uspořádání vestavby odplyňovacího zařízení, sestávající z brýdového separátoru, rozstřikovacího a deionizovaného sprchového stupně, kde obě mísy sprchového stupně jsou uloženy centricky a symetricky nad a pod rozváděčem rozstřikovacího stupně osazeným vhodnými tryskami, obě opatřené děrováním u horní mísy pro 25 %, u spodní pro 75 % průtoku nezávislou sprchou s převodem vody z horní mísy na spodní pomocí radiálně symetrických převáděcích trubek nebo alternativně segmentovaného přepadu. Reakční prostor je uzavřen v horní části odplyňovacího zařízení osově umístěným brýdovým separátorem nové konstrukce.

Description

Vynález se týká uspořádání funkční vestavby termických odplyňovacích zařízení, zejména odplyňovačů pro odstraňování agresivních plynů (kyslíku resp. kysličníku uhličitého) z průmyslové vody, např. napájecí vody kotlů v průmyslu i energetice.

Dosud používaná zařízení pro tento účel mají některé provozní nevýhody. Je to především značná závislost účinnosti odstranění plynů na rozmezí průtoků odplyňované vody, dané měnící se velikostí mezifázového styčného povrchu mezi odplyňovanou vodou a vodní párou, která v tomto procesu plní funkci teplonosného a absorbujícího média. Konkrétně stávající odplyňovače mají optimální účinnost v rozmezí 30 až 100 Ϊ jmenovitého průtoku odplyňované vody.

Podobná závislost účinnosti odplyňovačů platí i pro rozmez! dohřátí, tj. velikost rozdílu teploty odplyňované vody na vstupu do odplyňovače a teploty sytosti při daném provozním tlaku odplyňovače dané měnící se velikosti styčného (teplosměrného) povrchu vody a páry, resp. podílem tohoto povrchu připadajícím na desorpci plynů při dané době zdržení vody v aparátu. V provozu stávajících odplyňovačů je dosahováno při jmenovitém průtoku dohřátí max. 40 °Č, při sníženém průtoku pak max. 60 °C.

Vnitřní vestavba odplyňovačů slouží k vytvoření potřebného styčného povrchu vody s párou a zajištění styku a intenzivního proudění obou fází. Je obvykle kombinací několika známých základních principů, jimiž jsou:

rozprašování vody do páry přetlakem (rozstřik) rozdělování vody do pramínků (sprcha) rozdělování vody na tenkou blánu

- probublávání páry vodní vrstvou (barbotáž) z nichž nejpoužívanější je kombinace dvoustupňová rozstřik-sprcha, resp. sprcha-barbotáž

Sprchová část odplyňovačů je zásadně tvořena kaskádou děrovaných mís (stupňů) s roztečí 250 až 400 mm, mezi nimiž voda vytváří svazek praménků s výtokovou rychlostí danou hydrostatickou výškou na stupních, která bývá 10 až 60 mm. Počet stupňů kaskády bývá 4 až 6. Takto vytvořená vestavba je výrobně značně komplikovaná, znamená značnou spotřebu antikorozních oceli a obtížně se opravuje.

Z funkčního hlediska je krátká sprcha mezi kaskádami nepříznivá, jelikož se zde při nízké výtokové rychlosti neuplatní vliv vnitřní turbulence a dynamický vliv páry, který by zvětšoval válcový povrch praménků, a malé rozteče stupňů jsou při změnách průtoku, resp. dohřátí odplyňované vody, mnohdy příčinou dynamické nestability procesu, mající za následek pulsace a zahlcování průřezu parou a zpětného toku vody majícího za následek provozní obtíže a zhoršení odplyňovací účinnosti.

U rozstřikovací části, která bývá vytvořena jednou nebo více tryskami různých principů (odstředivý, tlakový apod.), je společnou nevýhodou silná závislost kvality rozprášení vody na tlakové ztrátě, která v praxi znamená rozdělení vstupních kolektorů osazených tryskami na min. dva vstupy, umožňující provozovat odplyňovač při požadovaném rozmezí průtoku ve vhodných rozmezích tlakových ztrát. Toto řešení ovšem opět komplikuje výrobně celý systém a snižuje jeho provozní spolehlivost.

Výše uvedené nevýhody řeši podle předloženého vynálezu vnitřní uspořádání vestavby odplyňovacího zařízení pro termický způsob odplynění vody parou sestávajícího ze separátorů kapalné fáze brýdové páry, rozvodu vody do roszřikovacího stupně a sprchového stupně umístěných ve vertikální válcové nádobě.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že pod osově umístěným vertikálním válcovým separátorem instalovaným v horním závěrném víku nádoby odplyňovacího zařízení je uložena horní mísa sprchového stupně mezikruhového tvaru, vnějším obvodem připojená na plášt nádoby nad rovinou rozváděče rozstřikovacího stupně, opatřeného bočním vstupem odplyňovače vody s vhodnými tryskami a spodní kruhová mísa sprchového stupně je uložena osově pod rozváděčem rozstřikovacího stupně.

Separátor kapalné fáze je vytvořen souosými trubkami, z nichž vnější je horním koncem připojena na víko odplyňovacího zařízení, spodním koncem otevřena do vnitřního prostoru zařízení, střední je na spodním konci uzavřena víkem opatřeným odvodňovacími otvory a připevněna žebry na vnitřní trubku tak, že horní konec je otevřen do vnitřního prostoru vnější trubky a spodní konec vnitřní trubky je otevřen do vnitřního prostoru střední trubky, přičemž horní konec vnitřní trubky je připojen na víko nádoby odplyňovacího zařízení, opatřené odvodem brýdové páry.

Horní mísa sprchového stupně mezikruhového tvaru je ve dně opatřena děrovanými segmenty rovnoměrně rozloženými po obvodě, mezi nimiž vyúsřují převáděcí trubky propojené na spodní mísu, a na vnitřním obvodu je uzavřena prstencem. Alternativně namísto převáděcích trubek je horní mísa sprchovacího stupně opatřena na vnitřním obvodu prstencovým přepadem. Spodní mísa sprchového stupně kruhového tvaru je v centrální části opatřena děrováním o potřebném průřezu a na vnějším obvodu uzavřena vysokým válcovým prstencem, kterým je připevněna na rozváděč rozstřikovacího stupně v ose nádoby odplyňovacího zařízení.

Celkový průřez děrovaných segmentů horní mísy činí 70 % celkového průřezu děrování spodní mísy sprchového stupně, přičemž výška závěsného obvodového prstence spodní mísy je jí čtyřnásobkem výšky prstence horní mísy.

Funkční výhody řešení podle vynálezu spočívají v tom, že popsané rozdělení sprchového stupně zajištuje dobrou funkci v oblasti 10 až 100 % výkonu při možnosti max. dohřátí t= 80 °C, délka sprchy je zde prodloužena na 5 až lOnásobek, což spolu s vyšší hladinou na míse zajištuje turbulenci praménků {od vyšší výtokové rychlosti a aerodynamických účinků obtékání sprchy parou) a tím i podstatné zvýšení styčného mezifázového povrchu při intenzívní výměně vody na fázovém rozhraní. Nový separátor kapalné fá2e je účinný v oblasti definované rychlosti na zamezení únosu kapiček produkovaných rozstřikovacím stupněm při optimálním rozprášení, které se stanovuje pro daný typ trysek experimentálně, respektive výpočtově.

Z těchto vlastností plyne především značné zmenšení rozsahu zařízení u uživatelů (předřazené ohříváky vody, paralelně řazený odplyňovač pro 10 až 30 % průtoku apod.), tedy snížení investičních i provozních nákladu.

Další výhodou řešení je podstatné zjednodušení a zmenšení rozsahu vestavby, které přináší značné úspory pracnosti a spotřeby materiálu u výrobce a snížení provozních nákladů u provozovatele z titulu oprav a údržby.

Příklad zařízení podle vynálezu je na připojeném obrázku.

Znázorněná nádoba odplyňovače je vertikální nádoba, tvořená válcovým pláštěm JL s klenutými dny 2 (spodní část může být též bez klenutého dna). Přívod odplyňované vody je proveden hrdlem 2 zaústěným do horizontálního rozváděče _4, který je opatřený rozstřikovacími tryskami j5. Nad rozváděčem 4_ je umístěna horní sprchovací mísa 6 navazující na plášt .1 nádoby a tvořena obvodovým prstencem 2 a děrovanými segmenty .8, umístěnými v jejím dně. Převod kapaliny na spodní sprchovací mísu 10 je tvořen převáděcími trubkami 9 nebo přepady 23 zabudovanými ve vnitřním obvodovém prstenci ]_ horní mísy 6. Spodní sprchovací mísa 10 je situována centricky pod rozváděčem 4 a sestává z vhodně děrovaného dna 11 a obvodového prstence 12. Ve spodním dně 2 je umístěno hrdlo 13 (není-li spodní dno, je hrdlo 13 tvořeno pláštěm 1. nádoby) , kterým vystupuje odplyněná voda a protiproudně vstupuje topná pára. V horní části odplyňovače je zabudován separátor kapalné fáze brýdové páry, vytvořenými souosými trubkami 16,

17, 18, z nichž vnější 16 je horním koncem připojena na víko 19 odplyňovacího zařízení, střední trubka 1? je na spodním konci uzavřena víkem 20 opatřeným odvodňovacími otvory 21 a připevněna žebry 22 na vnitřní trubku 18, která je horním konci připojena na víko 19 odplyňovacího zařízení, na které navazuje výstupní hrdlo 15 brýdové páry.

Zařízení pracuje takto: neodplyněná voda obsahující rozpuštěné plyny (kyslík, resp. kysličník uhličitý) vstupuje přívodním hrdlem 2 do horizontálního rozváděče j) a dále do rozstřikovacích trysek 5, které vodu rozstříknou do horního prostoru odplyňovače, kde se ohřívá parou, která vstupuje do odplyňovače protiproudně hrdlem 13. Tato voda stéká na horní sprchovací mísu jj, kde 25 % jmenovitého průtoku vody je sprchováno dlouhou sprchou přes děrované segmenty 2· Při větším průtoku je přebytek vody převáděn do spodní sprohovací mlsy 10 trubkami 9 nebo přepady 23 zabudovanými v obvodovém prstenci 2 horní mísy Π)· Dno spodní mísy 10 je opatřeno vhodným děrováním, kde procházející voda tvoří sprchu, která opět přichází do styku s parou proudící protiproudně hrdlem 13. Brýdová pára, obsahující agresivní plyny, je v separátoru brýd na principu změny rychlosti a směru proudu zbavena kapalné fáze a vystupuje z odplyňovače hrdlem JL_5. Odplyněná voda vystupuje z odplyňovače hrdlem 13

Zařízení podle vynálezu najde uplatnění v průmyslových výtopnách, teplárnách a energetice .

Claims (6)

1. Vnitřní uspořádání vestavby odplyňovacího zařízení pro technický způsob odplynění vody parou sestávajícího ze separátoru kapalné fáze z brýdové páry, rozvodu vody do rozstřikovacího stupně a sprchového stupně umístěných ve vertikální válcové nádobě, vyznačené tím, že pod osově umístěným vertikálním válcovým separátorem instalovaným v horním závěrném víku nádoby odplyňovacího zařízení je uložena horní mísa (6) sprchového stupně mezikruhového tvaru, vnějším obvodem připojená na plášE (1) nádoby nad rovinou rozváděče (4) rozstřikovacího stupně opatřeného bočním vstupem odplyňované vody a rozstřikovacími tryskami (5) a spodní kruhová mísa (10) sprchového stupně je uložena osově pod rozváděčem (4) rozstřikovacího stupně.

2. Vnitřní uspořádání vestavby odplyňovacího zařízení podl.e bodu 1, vyznačené tím, že separátor kapalné fáze je vytvořen souosými trubkami (16, 17, 18), z nichž vnější (16) je horním koncem připojena na víko (19) odplyňovacího zařízení, spodním koncem otevřena do vnitřního prostoru zařízení, střední (17) je na spodním konci uzavřena víkem (20) opatřeným odvodňovacími otvory (21) a připevněna žebry (22) na vnitřní trubku (18) tak, že horní konec je otevřen do vnitřního prostoru vnější trubky (16), a spodní konec vnitřní trubky (18) je otevřen do vnitřního prostoru střední trubky (17), přičemž horní konec vnitřní trubky (18) je připojen na víko (19) nádoby odplyňovacího zařízení opatřené v ose odvodem brýdové páry.

3. Vnitřní uspořádání vestavby odplyňovacího zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že horní mísa (6) sprchového stupně mezikruhového tvaru je ve dně opatřena děrovanými segmenty (8) rovnoměrně rozloženými po obvodě, mezi nimiž vyúsEuji přiváděči trubky (9) připojené na spodní mísu (10), a na vnitřním obvodu je uzavřena prstencem (7).

4. Vnitřní uspořádání vestavby odplyňovacího zařízení podle bodu 1 a 3, vyznačené tím, že alternativně namísto přiváděčích trubek (9) je nosná mísa (6) sprchového stupně opatřena na vnitřním obvodu prstencovým přepadem (23).

5. Vnitřní uspořádání vestavby odplyňovacího zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že spodní mísa (10) sprchového stupně kruhového tvaru je v centrální části opatřena děrováním a na vnějším obvodu uzavřena vysokým válcovým prstencem (12), kterým je připevněna na rozváděč (4) rozstřikovacího stupně v ose nádoby odplyňovacího zařízení.

6. Vnitřní uspořádání vestavby odplynovacího zařízení podle bodu 1, 3, 5, vyznačené tím, že celkový průřez děrovaných segmentů (8) horní mísy (6) činí 70 % celkového průřezu děrování spodní mísy (10) sprchového stupně, přičemž výška závěrného obvodového prstence (12) spodní mísy (10) je čtyřnásobkem výšky prstence (7) horní mísy (6).