CZ306559B6

CZ306559B6 - Komplexní odplyňovací jednotka pro vysoce účinné odplynění napájecí vody pro parní kotelny a teplovodní soustavy

Info

Publication number: CZ306559B6
Application number: CZ2015-518A
Authority: CZ
Inventors: Bohumil Jakl; VĂt Zezula
Original assignee: ELPLY, spol. s.r.o.
Priority date: 2015-07-24
Filing date: 2015-07-24
Publication date: 2017-03-08
Also published as: CZ2015518A3

Abstract

Komplexní odplyňovací jednotka pro vysoce účinné odplynění napájecí vody pro parní kotelny a teplovodní soustavy, obsahující vertikálně situované pouzdro (5) libovolného profilu a v něm umístěné další konstrukční prvky, přičemž ve vertikálně situovaném pouzdru (5) je vytvořen rozmlžovací prostor (2) tvořený alespoň jedním kanálem (5.1) oddělujícím separační prostor (2.1), v jehož spodní části je na přívodu (1) odplyňované vody umístěna alespoň jedna rozmlžovací tryska (1.1) ústící do rozmlžovacího prostoru (2), přičemž v dolní části pouzdra (5) je umístěna alespoň jedna odplyňovací blánová plocha (6) a přičemž na rozmlžovací prostor (2.1) je vertikálně napojen alespoň jeden odváděcí kanál (3) brýdových plynů s bočním výstupem (3.1) brýdových plynů a/nebo s přímým výstupem (3.2) brýdových plynů a ve spodní části pouzdra (5) je vytvořen svodový prostor (4) s výstupem (3.3) odplyněné vody.

Description

Komplexní odplyňovací jednotka pro vysoce účinné odplynění napájecí vody pro parní kotelny a teplovodní soustavy

Oblast techniky

Vynález se týká komplexní odplyňovací jednotky pro vysoce účinné odplynění napájecí vody pro parní kotelny a teplovodní soustavy, která je určena ke komplexnímu využití odpadového tepla parních kotelen a teplovodních soustav a pro zajištění komplexního využití tepelného obsahu z odplyňování napájecí a přídavné vody, jako je teplo brýdových par a odplynění oběhové vody z difúze plynů u horkovodních a teplovodních soustav včetně využití tepla z odpadních vod provozu kotelen jako odluhů, odkalů a znečištěných kondenzátů u parních kotlů a odkalování vodních okruhů, odplynění přídavné vody i pro účinné odplynění kondenzátu u parních sítí s dálkovou dopravou zpět do parního zdroje.

Dosavadní stav techniky

Zásadním problémem u tepelných zdrojů, jako jsou například parní nebo teplovodní otopné systémy, je výskyt koroze, která je ponejvíce způsobena kyslíkem obsaženým v přídavné vodě a kondenzátu, ale i ostatními agresivními plyny, jejichž výsledkem působení bez jejich odstranění je tvorba usazenin, které se aktivně tvoří zejména v místech s nižší rychlostí proudění média, jako jsou například armatury a jiné regulační a ovládací prvky v systému, případně v oblastech s vysokými teplotami, tedy v místech s velkými tepelnými toky na výpamých plochách u parních kotlů a plochách u horkovodních kotlů. Okazuje se, že při obvyklých provozech parovodních, horkovodních a teplovodních systémů je odplynění nedostatečné anebo není vůbec řešeno odplyňování napájecí a přídavné vody a to vede k velice nepříznivým důsledkům krácení životnosti zdrojů, spolu s průběžným, skrytým snižováním účinnosti a tím vyšším provozním nákladům.

Tepelné využití odpadů u provozů s parními kotli se jedná o odluhy a odkály, včetně tepla z brýdových par z termického odplyňování a u horkovodních a teplovodních soustav z odkalování vodních okruhů, odplynění přídavné vody a odplynění oběhové vody z difúzí plynů se nepoužívá.

Pokud jsou v některých provozech instalována, jedná se obvykle o odplyňovací zařízení kaskádové, atomizační, výplňové, hlavové a jiné. Tato zařízení pracují v poměrně nízkém výkonovém pásmu 60 % až 100 % a jsou obtížně regulovatelná a konstrukčně více či méně složitá. Brýdové páry z těchto zařízení nejsou tepelně využívány vůbec a jsou odváděny přímo do atmosféry se ztrátou 2 až 4 % tepelného výkonu. U zdrojů s malým parním výkonem se často používá „chemické odplynění“, kde tento způsob odplynění odstraňuje pouze kyslík a korozívně agresivní plyny CO₂, Cl a jiné zůstávají v obsahu napájecí vody stejně jako inertní plyny N₂ a následně i v páře. Vodní kondenzáty tak stále obsahují veškeré nekondenzovatelné plyny a ve sběrných nádržích se dosycují vzdušnými plyny a tím stoupá jejich agresivita na materiálech s projevem korozívních účinků často s akceleračním efektem.

Též se v určitých případech aplikuje odplynění „barbotáží“ tj. přímým i nepřímým ohřevem parou v napájecích nádržích v oblastech „provozních teplot“ 80 až 95 °C, které jsou stále velmi málo účinné v oblastech, kdy se naopak přímá agresivita stále ještě přítomných plynů zvyšuje. Tento způsob odplynění je obtížně regulovatelný a nehospodámý. U horkovodních a teplovodních soustav vzhledem k tomu, že běžná odplyňovací zařízení potřebují ke své funkce páru, jsou tyto u těchto systémů nepoužitelné. U horkovodních systémů se prakticky nevyužívají pomocné expandéry k vývinu páry do odplyňovacích zařízení, protože jsou technicky komplikované a investičně náročné s přetrvávajícími nedostatky.

V současnosti se nejvíce používá na doúpravu vody k odplynění chemických prostředků. Vyšší obsah chemikálií v oběhové vodě však způsobuje druhotné materiálové škody nejen na korozív

- 1 CZ 306559 B6 nich materiálech, ale i nízcekorozívních, jako je hliník, mosaz atd., neodstraňují však příčiny zaplyňování topných soustav nekondenzovatelnými plyny. Takto chemicky ošetřená voda způsobuje u netěsných soustav při přípravě teplé vody problémy hygienické a během provozu dochází i k trvalému zaplyňování primárních i sekundárních okruhů soustav.

Účelem technického řešení je tudíž shora uvedené nedostatky odstranit a to jak pro parní soustavy, tak i pro horkovodní a teplovodní soustavy zařízením, které je možno instalovat do obou tepelných systémů, bez výrazně nákladných a konstrukčně složitých opatření a zajistit vysoce kvalitní páru i pro sterilizační účely ve zdravotnictví, potravinářství, výrobu léčiv i ostatních průmyslových aplikací a to s ekonomickým efektem využitím odpadového tepla z celého procesu přípravy a výroby páry (tepla) zvýšením účinnosti tepelného zdroje až o 7 % a to u nových i stávajících provozovaných parních a tepelných zdrojů.

Podstata vynálezu

Shora uvedené nedostatky odstraňuje a účel vynálezu splňuje komplexní odplyňovací jednotka pro vysoce účinné odplynění napájecí vody pro parní kotelny a teplovodní soustavy, obsahující vertikálně situované pouzdro libovolného profilu a v něm umístěné další konstrukční prvky podle technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že ve vertikálně situovaném pouzdru je vytvořen rozmlžovací prostor tvořený alespoň jedním kanálem oddělujícím separační prostor, v jehož spodní části je na přívodu odplyňované vody umístěna alespoň jedna rozmlžovací tryska ústící do rozmlžovacího prostoru, přičemž v dolní částí pouzdra je umístěna alespoň jedna odplyňovací blánová plocha a přičemž na rozmlžovací prostor je vertikálně napojen alespoň jeden odváděči kanál brýdových plynů s bočním výstupem brýdových plynů a/nebo s přímým výstupem brýdových plynů a ve spodní části pouzdra je vytvořen svodový prostor s výstupem odplyněné vody.

U parních otopných soustav je přívod odplyňované vody napojen na parní ohřívák odplyňované vody a boční výstup brýdových plynů je napojen na chladič brýdových plynů a přičemž mezi chladič brýdových plynů a parní ohřívák odplyňované vody je zapojen tepelný výměník a svodový prostor vytvořený v pouzdruje spojen s nádrží napájecí vody.

U teplovodních otopných soustav je přívod odplyňované vody napojen na teplovodní ohřívák odplyňované vody a boční výstup brýdových plynů z pouzdra je napojen na chladič brýdových plynů a přičemž mezi chladič brýdových plynů a teplovodní ohřívák odplyňované vody je zapojen výměník a svodový prostor vytvořený v pouzdru je spojen s nádrží napájecí vody a přičemž nádrž napájecí vody je napojena na filtrační okruh oběhové vody tvořený tepelným zdrojem a soustavou tepelných výměníků.

K. předehřevu vody k odplynění jsou využívána odpadová tepla z provozu parních nebo teplovodních otopných soustav ve vřazeném tepelném výměníku

Objasnění výkresů

Příkladné provedení kanálové odplyňovací jednotky podle vynálezu je znázorněno na připojeném obr. 1, kde jsou schematicky znázorněny základní konstrukční prvky odplyňovací jednotky a jejich vzájemné uspořádání Obr. 2 představuje zapojení odplyňovací jednotky v systému parní soustavy a obr. 3 znázorňuje zapojení odplyňovací jednotky v soustavě teplovodní nebo horkovodní.

-2 CZ 306559 B6

Příklad uskutečnění vynálezu

Na obr. 1 je znázorněna odplyňovací jednotka tvořená válcovým pouzdrem 5, do jehož spodní části je zaveden přívod 1 odplyňované vody, který je na svém vnitřním konci opatřen rozmlžovací tryskou 1.1 ústící do rozmlžovacího prostoru 2 vnitřního pouzdra 5.1, které tvoří oddělený expanzní prostor. V separačním prostoru 2,1 odděleného od vloženého vnitřního pouzdra 5.1 je umístěn odváděči kanál 3 brýdových plynů s bočním výstupem 3.1 a přímým výstupem 3.2 a ve spodní části válcového pouzdra 5 je svodová část 4 odplyněné vody opatřená blánovými plochami 6. Cesta odplyňované vody od přívodu 1 odplyňované vody válcovým pouzdrem 5 je vyznačena šipkami až po výstup 3.3 odplyněné vody.

Obr. 2 představuje zapojení kanálové odplyňovací jednotky u systému parní soustavy, kde je patrné válcové pouzdro 5, do něhož je zavedena přívodem 1 odplyňovaná voda od parního ohříváku 7 napájecí vody a boční výstup 3.1 brýdových plynů je zaveden do chladiče 11 brýdových plynů a svodová část 4 odplyněné vody je vyústěna do napájecí nádrže 8. Výměník tepla 12 využívá odpadového tepla odluhů, odkalů a nevyužitelného kondenzátu pro předehřev napájecí vody přímým přívodem bez dalších pomocných zařízení.

Obr. 3 znázorňuje zapojení kanálové odplyňovací jednotky u systému teplovodní nebo horkovodní soustavy, kde je patrné válcové pouzdro 5, do něhož je zavedena přívodem 1 voda k odplynění od teplovodního ohříváku 9 a boční výstup 3.1 brýdových plynů je zaveden do chladiče 10 brýdových plynů a svodová část 4 odplyněné vody je vyústěna do napájecí nádrže 8 odplyněné vody. Do výměníku 12 je přivedena odpadová voda od filtračního okruhu 14 oběhové vody tvořeného tepelným zdrojem 13 a soustavou 15 tepelných výměníků.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Komplexní odplyňovací jednotka pro vysoce účinné odplynění napájecí vody pro parní kotelny a teplovodní soustavy, obsahující vertikálně situované pouzdro (5) libovolného profilu a v něm umístěné další konstrukční prvky, vyznačující se tím, že ve vertikálně situovaném pouzdru (5) je vytvořen rozmlžovací prostor (2) tvořený alespoň jedním kanálem (5.1) oddělujícím separační prostor (2.1), v jehož spodní části je na přívodu (1) odplyňované vody umístěna alespoň jedna rozmlžovací tryska (1.1) ústící do rozmlžovacího prostoru (2), přičemž v dolní části pouzdra (5) je umístěna alespoň jedna odplyňovací blánová plocha (6) a přičemž na rozmlžovací prostor (2.1) je vertikálně napojen alespoň jeden odváděči kanál (3) brýdových plynů s bočním výstupem (3.1) brýdových plynů a/nebo s přímým výstupem (3.2) brýdových plynů a ve spodní části pouzdra (5) je vytvořen svodový prostor (4) s výstupem (3.3) odplyněné vody.

2. Komplexní odplyňovací jednotka podle nároku 1, vyznačující se tím, žeu parních otopných soustav je přívod (1) odplyňované vody napojen na parní ohřívák (7) odplyňované vody a boční výstup (3.1) brýdových plynů je napojen na chladič (11) brýdových plynů a přičemž mezi chladič (11) brýdových plynů a parní ohřívák (7) odplyňované vody je zapojen tepelný výměník (12) a svodový prostor (4) vytvořený v pouzdru (5) je spojen s nádrží (8) napájecí vody.

3. Komplexní odplyňovací jednotka podle nároku 1, vyznačující se tím, že u teplovodních otopných soustav je přívod (1) odplyňované vody napojen na teplovodní ohřívák (9) odplyňované vody a boční výstup (3.1) brýdových plynů z pouzdra (5) je napojen na chladič (11) brýdových plynů a přičemž mezi chladič (11) brýdových plynů a teplovodní ohřívák (9) odplyňované vody je zapojen výměník (12) a svodový prostor (4) vytvořený v pouzdru (5) je spojen s nádrží (8) napájecí vody a přičemž nádrž (8) napájecí vody je napojena na filtrační okruh (14) oběhové vody tvořený tepelným zdrojem (13) a soustavou (15) tepelných výměníků.