RU2148021C1

RU2148021C1 - Water decarbonization plant

Info

Publication number: RU2148021C1
Application number: RU99106081A
Authority: RU
Inventors: В.И. Шарапов; М.А. Сивухина
Original assignee: Ульяновский государственный технический университет
Priority date: 1999-03-23
Filing date: 1999-03-23
Publication date: 2000-04-27

Abstract

FIELD: heat power industry, thermal power stations and boiler installations. SUBSTANCE: water decarbonization plant has decarbonization unit with pipe-lines of starting and decarbonized water, of flash steam and air conduit connected to it. The latter includes fan. Plant is fitted with air flow governor linked to sensor of starting content of free carbon dioxide in starting water and controlling element in air conduit. EFFECT: increased operational efficiency of plant for decarbonization of water due to maintenance of optimum flow rate of air supplied into decarbonization unit under varying operation conditions of plant. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на тепловых электростанциях и котельных установках. The invention relates to the field of power engineering and can be used in thermal power plants and boiler plants.

Известны аналоги - установки для декарбонизации воды, содержащие декарбонизатор с подключенными к нему трубопроводами исходной и декарбонизированной воды, выпара, а также воздуховодом, в который включен вентилятор, - см. а. с. 1333643, опубл. в Бюллетене Изобретений, 1987, N 32 или а.с. 1323819, опубл. в Бюллетене Изобретений, 1987, N 26. Последний аналог принят в качестве прототипа. Analogs are known - installations for decarbonization of water, containing a decarbonizer with the pipelines of the source and decarbonized water, evaporator connected to it, as well as the air duct, in which the fan is included, see a. with. 1333643, publ. in the Bulletin of Inventions, 1987, N 32 or A.S. 1323819, publ. in the Bulletin of Inventions, 1987, N 26. The last analogue is adopted as a prototype.

Недостатками аналогов и прототипа являются пониженная экономичность установки для декарбонизации воды из-за повышенных энергетических затрат на подачу излишнего воздуха в декарбонизатор при обработке воды с небольшим начальным содержанием свободного диоксида углерода CO₂ (при малых расходах воды и концентрациях CO₂) и низкое качество работы установки из-за недостаточного расхода воздуха при обработке воды с повышенным начальным содержанием CO₂. Вентилятор для декарбонизатора выбирается на расчетную максимальную производительность декарбонизатора, влияние же начального содержания диоксида углерода в обрабатываемой воде при этом не учитывается. При подаче в декарбонизатор исходной воды с небольшим содержанием CO₂ вентилятор работает с полной производительностью, подавая в декарбонизатор избыточное количество воздуха и перерасходуя электроэнергию на свой привод. Напротив, при большом начальном содержании CO₂ в исходной воде расхода воздуха недостаточно для обеспечения требуемого качества декарбонизации.The disadvantages of the analogues and the prototype are the reduced efficiency of the installation for decarbonization of water due to the increased energy costs of supplying excess air to the decarbonizer during water treatment with a small initial content of free carbon dioxide CO ₂ (at low water consumption and CO ₂ concentrations) and low quality of the installation due to insufficient air flow during water treatment with a high initial content of CO ₂ . The fan for the decarbonizer is selected for the estimated maximum performance of the decarbonizer, while the effect of the initial carbon dioxide content in the treated water is not taken into account. When the source water with a low CO ₂ content is supplied to the decarbonizer, the fan operates at full capacity, supplying excess air to the decarbonizer and expending energy to its drive. In contrast, with a large initial CO ₂ content in the source water, air flow is insufficient to provide the required decarbonization quality.

Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением, является повышение экономичности и качества работы установки для декарбонизации воды за счет поддержания оптимального расхода воздуха, подаваемого в декарбонизатор, в переменных режимах работы установки. The technical result achieved by the present invention is to increase the efficiency and quality of the installation for decarbonization of water by maintaining the optimal flow rate of air supplied to the decarbonizer, in variable modes of operation of the installation.

Для достижения этого результата предложена установка для декарбонизации воды, содержащая декарбонизатор с подключенными к нему трубопроводами исходной и декарбонизированной воды, выпара, воздуховодом, в который включен вентилятор. To achieve this result, an apparatus for decarbonizing water is proposed, comprising a decarbonizer with connected pipelines of source and decarbonized water, an evaporator, an air duct, in which a fan is included.

Отличием заявляемой установки является то, что она снабжена регулятором расхода воздуха, соединенным с датчиком начального содержания свободного диоксида углерода в исходной воде, и регулирующим органом на воздуховоде. The difference of the claimed installation is that it is equipped with an air flow regulator connected to the sensor of the initial content of free carbon dioxide in the source water, and a regulatory body on the duct.

Включение в совокупность существенных признаков, характеризующих установку для декарбонизации воды, новых элементов - регулятора расхода воздуха, регулирующего органа на воздуховоде, датчика начального содержания свободного диоксида углерода в исходной воде - и новой взаимосвязи этих элементов позволяет повысить экономичность и качество работы установки за счет поддержания оптимального расхода воздуха, подаваемого в декарбонизатор, т.е. исключения режимов работы установки с излишним или недостаточным расходом воздуха. The inclusion of the essential features that characterize the installation for water decarbonization, new elements - an air flow regulator, a regulating body on the duct, a sensor of the initial content of free carbon dioxide in the source water - and a new interconnection of these elements can improve the efficiency and quality of the installation by maintaining optimal air flow rate to the decarbonizer, i.e. exclusion of operating modes of the installation with excessive or insufficient air flow.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных по отношению к техническому результату отличительных признаков, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, изобретение соответствует условию "новизна". The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources, and the identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest in the set of essential features of the analogue, allowed to identify the set of essential in relation to the technical result of the distinguishing features set forth in the claims. Therefore, the invention meets the condition of "novelty."

Для проверки соответствия изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата. В частности, изобретением не предусмотрено дополнение известного средства какой-либо известной частью, присоединяемой к нему по известным правилам для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений. Так, к такому преобразованию не может быть отнесено включение в установку для декарбонизации воды регулятора расхода воздуха, поскольку этот элемент в заявленном устройстве находится в другой совокупности существенных признаков устройства и в новой взаимосвязи с другими элементами устройства по сравнению с известными взаимосвязями регулятора расхода воздуха, например, в котельных установках, что и позволяет обеспечить достижение искомого технического результата. To verify compliance of the invention with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions to identify signs that match the distinctive features of the prototype of the claimed device. The search results showed that the claimed invention does not follow explicitly from the prior art for the specialist, since the influence of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of the technical result is not revealed from the prior art determined by the applicant. In particular, the invention does not provide for the addition of a known agent to any known part attached to it according to known rules to achieve a technical result in respect of which the effect of such additions is established. So, the inclusion of an air flow regulator into a water decarbonization unit cannot be attributed to such a conversion, since this element in the claimed device is in a different set of essential features of the device and in a new relationship with other elements of the device compared to the known relationships of the air flow regulator, for example , in boiler plants, which allows to achieve the desired technical result.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень". Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".

Рассмотрим сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением искомого технического результата. Consider the information confirming the possibility of carrying out the invention with obtaining the desired technical result.

На чертеже показана схема установки для декарбонизации воды. Входящая в систему подготовки добавочной питательной воды для паровых котлов тепловой электростанции установка содержит декарбонизатор 1 с подключенными к нему трубопроводом обрабатываемой воды 2, декарбонизированной воды 3 и воздуховодом 4. В трубопровод 3 включен насос декарбонизированной воды 5. В воздуховод 4 включены вентилятор 6 и регулирующий орган 7 (направляющий аппарат вентилятора или шибер). В установку включен регулятор расхода воздуха 8, который соединен с датчиком начального содержания свободного диоксида углерода 9, установленным на трубопроводе 2. В верхней части декарбонизатора расположен патрубок выпара 10. В качестве датчика 9 могут быть использованы, например, установленные совместно расходомер исходной воды и pH-метр с преобразователем показаний pH в значения концентрации диоксида углерода (при известных щелочности и температуре обрабатываемой воды). Произведение концентрации CO₂ на расход воды дает величину начального содержания диоксида углерода в обрабатываемой воде.The drawing shows a diagram of an installation for decarbonization of water. The installation included in the auxiliary feed water preparation system for steam boilers of a thermal power plant contains a decarbonizer 1 with a treated water pipe 2, decarbonized water 3 and an air duct 4. A decarbonized water pump 5 is included in the pipeline 3. A fan 6 and a regulating body are included in the air duct 4 7 (fan guide or gate). An air flow regulator 8 is included in the installation, which is connected to an initial sensor of free carbon dioxide content 9 installed on the pipeline 2. At the top of the decarbonizer there is an outlet pipe 10. As a sensor 9, for example, raw water flow meter and pH installed together can be used -meter with a converter of pH readings in the values of the concentration of carbon dioxide (with known alkalinity and temperature of the treated water). The product of the concentration of CO ₂ and the water consumption gives the value of the initial carbon dioxide content in the treated water.

Установка для декарбонизации воды работает следующим образом. Обрабатываемая вода по трубопроводу 2 подается в декарбонизатор 1. Вентилятором 6 по воздуховоду 4 в декарбонизатор подается атмосферный воздух. При прохождении воздуха через декарбонизатор навстречу потоку воды в него переходит выделяющийся из воды избыточный диоксид углерода. Насыщенный свободным диоксидом углерода выпар удаляется из декарбонизатора по патрубку 10. Декарбонизированная вода откачивается из декарбонизатора насосом 5 в деаэратор добавочной питательной воды котлов (на чертеже не показан). Начальное содержание свободного диоксида углерода в исходной воде фиксируется датчиком 9. Импульс от датчика 9 передается на регулятор расхода воздуха 8, которым регулируется расход воздуха, подаваемого в декарбонизатор, пропорционально начальному содержанию свободного диоксида углерода в исходной воде с помощью регулирующего органа 7. При подаче в декарбонизатор воды с повышенным начальным содержанием диоксида углерода (при большом расходе воды или при высокой концентрации CO₂ в воде) расход воздуха повышается, что позволяет обеспечить требуемое качество декарбонизации воды. При уменьшении начального содержания свободного диоксида углерода (при уменьшении расхода воды или концентрации CO₂) расход воздуха понижается, что позволяет повысить экономичность установки благодаря снижению энергозатрат на привод вентилятора.Installation for decarbonization of water works as follows. The treated water is piped 2 to the decarbonizer 1. Fan 6 through the duct 4 to the decarbonizer is supplied with atmospheric air. When air passes through the decarbonizer towards the water stream, excess carbon dioxide released from the water passes into it. Saturated with free carbon dioxide, the vapor is removed from the decarbonizer through pipe 10. Decarbonized water is pumped from the decarbonizer by pump 5 to the deaerator of additional boiler feedwater (not shown in the drawing). The initial content of free carbon dioxide in the source water is detected by the sensor 9. The impulse from the sensor 9 is transmitted to the air flow regulator 8, which controls the flow rate of air supplied to the decarbonizer, in proportion to the initial content of free carbon dioxide in the source water using the regulatory body 7. When supplied to calciner with increased initial water content of carbon dioxide (at high water flow rate or high concentration of CO ₂ in water) air flow is increased, thus allowing decarbonization of water required quality. With a decrease in the initial content of free carbon dioxide (with a decrease in water flow rate or CO ₂ concentration), the air flow rate decreases, which improves the efficiency of the installation by reducing the energy consumption for the fan drive.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленной установки следующей совокупности условий:
- заявленная установка для декарбонизации воды предназначена для использования в промышленности в области теплоэнергетики;
- для заявленной установки в том виде, как она охарактеризована в формуле изобретения, подтверждена возможность ее осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов;
- установка для декарбонизации воды, воплощающая заявленное изобретение, при его осуществлении способна обеспечить достижение искомого технического результата.Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed installation:
- the claimed installation for decarbonization of water is intended for use in industry in the field of heat power;
- for the claimed installation in the form described in the claims, the possibility of its implementation using the means and methods described in the application is confirmed;
- installation for decarbonization of water, embodying the claimed invention, in its implementation is able to ensure the achievement of the desired technical result.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость". Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".

Claims

Installation for decarbonization of water, containing a decarbonizer with connected pipelines of source and decarbonized water, vapor, air duct, which includes a fan, characterized in that the installation is equipped with an air flow regulator connected to the sensor of the initial content of free carbon dioxide in the source water, and regulating organ in the duct.