RU2154030C1

RU2154030C1 - Water thermal deaeration process

Info

Publication number: RU2154030C1
Application number: RU99121003A
Authority: RU
Inventors: В.И. Шарапов; Д.В. Цюра
Original assignee: Ульяновский государственный технический университет
Priority date: 1999-10-05
Filing date: 1999-10-05
Publication date: 2000-08-10

Abstract

FIELD: heat and power engineering. SUBSTANCE: process includes desorption of dissolved in water carbon dioxide accomplished by bringing water into contact with warming agent in deaerator. Deaerated water and vented steam formed during deaeration are withdrawn from deaerator. Intake of warming agent fed into deaerator is controlled from value of pressure in deaerator. Amount of vented steam withdrawn from deaerator is controlled by specified pH value of deaerated water. EFFECT: improved economical efficiency and quality of thermally deaerated water due to optimized process parameters. 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 - способы термической деаэрации воды, по которым термическую деаэрацию, в том числе десорбцию растворенного в воде диоксида углерода, осуществляют при контакте в деаэраторе обрабатываемой воды и греющего агента, которые подают в деаэратор, деаэрированную воду и образовавшийся при деаэрации выпар отводят из деаэратора, регулирование расхода греющего агента, подаваемого в деаэратор, производят по величине давления в деаэраторе (см. книгу И.И. Оликера и В.А. Пермякова "Термическая деаэрация воды на тепловых электростанциях", Л.: "Энергия", 1971, рис. 1.5, 1.6 и описание к ним на с. 20-24, а также с. 167, п. 1). Этот аналог принят в качестве прототипа. Analogs are known - methods of thermal deaeration of water, by which thermal deaeration, including desorption of carbon dioxide dissolved in water, is carried out by contacting the treated water and a heating agent in the deaerator, which are fed into the deaerator, deaerated water and the vapor formed during deaeration is removed from the deaerator, the flow rate of the heating agent supplied to the deaerator is controlled by the pressure in the deaerator (see the book by I.I. Oliker and V.A. Permyakov "Thermal deaeration of water in thermal power plants" , L .: "Energy", 1971, Fig. 1.5, 1.6 and a description of them on pp. 20-24, as well as p. 167, p. 1). This analogue is adopted as a prototype.

Недостатками аналогов и прототипа является пониженная экономичность деаэрации воды из-за повышенных энергетических затрат на подачу греющего агента в деаэратор и отвод выпара из деаэратора, а в ряде случаев - пониженное качество деаэрации из-за недостаточной подачи греющего агента в деаэратор и расхода выпара. Так, при деаэрации воды в деаэраторе повышенного давления пар в деаэратор подается в количестве, необходимом для поддержания заданного давления 6, 7 или 8 кгс/см² (см. там же, с. 25). Расход выпара из деаэратора остается неизменным при всех режимах деаэрации, либо его изменяют в соответствии с изменением расхода обрабатываемой воды, принимая постоянной величину удельного расхода выпара (см. там же, с. 63). Поскольку нормативное качество термической деаэрации, в значительной мере характеризующееся содержанием растворенного свободного диоксида углерода CO₂ в деаэрированной воде, в большинстве случаев может достигаться при значительно меньших величинах расходов греющего агента и выпара, деаэрация практически постоянно происходит с излишними расходами выпара и греющего агента, а следовательно, с пониженной экономичностью. С другой стороны, в ряде режимов, несмотря на поддержание заданного давления в деаэраторе, расход греющего агента и расход выпара могут оказаться недостаточными для обеспечения нормативного качества деаэрации, что особенно характерно для вакуумной деаэрации.The disadvantages of the analogues and the prototype are the reduced efficiency of water deaeration due to increased energy costs for supplying the heating agent to the deaerator and the removal of vapor from the deaerator, and in some cases the reduced quality of deaeration due to insufficient supply of the heating agent to the deaerator and the consumption of vapor. So, when deaerating water in a deaerator of high pressure, steam is supplied to the deaerator in an amount necessary to maintain a given pressure of 6, 7 or 8 kgf / cm ² (see ibid., P. 25). The flow rate of the vapor from the deaerator remains unchanged for all deaeration modes, or it is changed in accordance with the change in the flow rate of the treated water, taking a constant value of the specific flow rate of the vapor (see ibid., P. 63). Since the normative quality of thermal deaeration, which is largely characterized by the content of dissolved free carbon dioxide CO ₂ in deaerated water, can in most cases be achieved with significantly lower flow rates of the heating agent and vapor, deaeration almost always occurs with excessive consumption of vapor and heating agent, and therefore , with reduced efficiency. On the other hand, in a number of modes, despite maintaining a given pressure in the deaerator, the flow rate of the heating agent and the flow rate of the vapor may not be sufficient to ensure the normative quality of deaeration, which is especially typical for vacuum deaeration.

Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением, является повышение экономичности и качества термической деаэрации воды за счет поддержания оптимальных расходов выпара и греющего агента. The technical result achieved by the present invention is to increase the efficiency and quality of thermal deaeration of water by maintaining optimal flow rates of the vapor and heating agent.

Для достижения этого результата предложен способ термической деаэрации воды, по которому десорбцию растворенного в воде диоксида углерода осуществляют при контакте в деаэраторе обрабатываемой воды и греющего агента, которые подают в деаэратор, деаэрированную воду и образовавшийся при деаэрации выпар отводят из деаэратора, регулирование расхода греющего агента, подаваемого в деаэратор, производят по величине давления в деаэраторе. To achieve this result, a method is proposed for thermal deaeration of water, in which the desorption of carbon dioxide dissolved in water is carried out by contacting the treated water and a heating agent in the deaerator, which are fed into the deaerator, deaerated water and the vapor formed during deaeration is removed from the deaerator, the flow rate of the heating agent is regulated, supplied to the deaerator, produce the largest pressure in the deaerator.

Отличием заявляемого способа является то, что регулирование расхода выпара из деаэратора производят по заданной величине pH деаэрированной воды. The difference of the proposed method is that the regulation of the flow of vapor from the deaerator is carried out at a given pH value of the deaerated water.

При поддержании постоянного давления в деаэраторе изменение расхода выпара непосредственно вызывает изменение расхода греющего агента. Поэтому проведение регулирования расхода выпара из деаэратора по заданной величине pH деаэрированной воды, по которой можно судить о величине остаточного содержания в воде CO₂, позволяет обеспечить качество и экономичность термической деаэрации благодаря поддержанию оптимальных, необходимых и достаточных для эффективной деаэрации расходов греющего агента и выпара, т.е. исключению режимов деаэрации с излишними или недостаточными расходов греющего агента и выпара.While maintaining a constant pressure in the deaerator, a change in the flow rate of the vapor directly causes a change in the flow rate of the heating agent. Therefore, the regulation of the flow rate of vapor from the deaerator according to a given pH value of deaerated water, which can be used to judge the value of the residual content of CO ₂ in water, allows to ensure the quality and efficiency of thermal deaeration by maintaining optimal, necessary and sufficient for effective deaeration flow of the heating agent and vapor, those. the exclusion of deaeration regimes with excessive or insufficient expenses of the heating agent and evaporation.

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 не обнаружен 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, заявляемое 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 no analogue was found, characterized by signs 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 claimed invention meets the condition of "novelty."

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. 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, заявленным 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 осуществление операции регулирования расхода выпара, поскольку эта операция в заявленном способе осуществляется в другой совокупности существенных признаков способа и по другим правилам по сравнению с известными способами, что и позволяет обеспечить достижение искомого технического результата. To verify the compliance of the claimed invention with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify features that match the distinctive features of the claimed method from the prototype. 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 claimed 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, such a conversion cannot be attributed to the operation of regulating the flow rate of the vapor, since this operation in the claimed method is carried out in a different set of essential features of the method and according to different rules compared to known methods, 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".

Далее рассмотрим сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением искомого технического результата. Next, we consider the information confirming the possibility of carrying out the invention with obtaining the desired technical result.

На чертеже изображена принципиальная схема установки для термической деаэрации воды, поясняющая способ. Входящая в систему подготовки подпиточной воды теплосети на тепловой электростанции установка содержит атмосферный деаэратор 1 с подключенными к нему трубопроводами обрабатываемой воды 2, греющего агента 3, деаэрированной воды 4 и отвода выпара 5. Регулятор 6 давления в деаэраторе связан с регулирующим органом 7 на трубопроводе 3 и датчиком давления в деаэраторе, регулятор расхода выпара 8 соединен с регулирующим органом 9, включенным в трубопровод 5, и датчиком pH деаэрированной воды 10, установленным на трубопроводе 4. The drawing shows a schematic diagram of an installation for thermal deaeration of water, explaining the method. The installation included in the heating water make-up water treatment system at a thermal power plant contains an atmospheric deaerator 1 with connected pipelines of treated water 2, a heating agent 3, deaerated water 4 and venting 5. The pressure regulator 6 in the deaerator is connected to regulatory body 7 on pipeline 3 and the pressure sensor in the deaerator, the flow rate regulator of the vapor 8 is connected to the regulatory body 9 included in the pipeline 5, and a pH sensor of the deaerated water 10 installed on the pipeline 4.

Рассмотрим пример реализации заявленного способа термической деаэрации воды. Consider an example of the implementation of the claimed method of thermal deaeration of water.

Десорбцию растворенного в воде диоксида углерода осуществляют при контакте обрабатываемой воды и пара, используемого в качестве греющего агента, которые по трубопроводам 2 и 3 подают в деаэратор 1, деаэрированную воду отводят из деаэратора по трубопроводу 4, а образовавшийся при деаэрации выпар - по трубопроводу 5. Абсолютное давление в деаэраторе поддерживают постоянным, равным 1,2 кгс/см², с помощью регулятора 6 и регулирующего органа 7. Регулирование расхода выпара из деаэратора производят по заданной величине pH деаэрированной подпиточной воды 8,33, соответствующей отсутствию в воде свободного диоксида углерода, с помощью регулятора 8, регулирующего органа 9 и датчика 10. При понижении pH деаэрированной воды по отношению к заданной величине, что свидетельствует о появлении в воде свободного диоксида углерода, увеличивают расход выпара до восстановления заданной величины pH = 8,33. Напротив, при более высокой величине pH расход выпара снижают для понижения энергозатрат на деаэрацию. При описанном выше регулировании расхода выпара одновременно изменяют расход пара на деаэратор с помощью регулятора 6 и регулирующего органа 7 для поддержания постоянного давления в деаэраторе: при уменьшении расхода выпара уменьшают расход пара, а при увеличении расхода выпара увеличивают и расход пара. Таким образом, во всех режимах термической деаэрации расходы выпара и греющего агента поддерживают необходимыми и достаточными для обеспечения заданной величины pH = 8,33, благодаря чему обеспечивают высокое качество деаэрации (отсутствие в воде свободного CO₂) и высокую экономичность деаэрации, так как исключают работу деаэратора с излишними или недостаточными расходами греющего агента и выпара.The desorption of carbon dioxide dissolved in water is carried out at the contact of the treated water and steam used as a heating agent, which are supplied to the deaerator 1 through pipelines 2 and 3, the deaerated water is discharged from the deaerator through pipeline 4, and the vapor formed during deaeration is transferred through pipeline 5. The absolute pressure in the deaerator is maintained constant, equal to 1.2 kgf / cm ² , using the regulator 6 and the regulating body 7. Regulation of the flow rate of vapor from the deaerator is carried out at a given pH value of the deaerated feed of water 8.33, corresponding to the absence of free carbon dioxide in the water, using regulator 8, regulating body 9 and sensor 10. When the pH of deaerated water decreases, it indicates the appearance of free carbon dioxide in water, increasing the evaporation rate before restoration of the set value of pH = 8.33. In contrast, at a higher pH, the consumption of vapor is reduced to reduce energy consumption for deaeration. With the regulation of the flow rate of vapor described above, the steam flow to the deaerator is simultaneously changed using the regulator 6 and the regulating body 7 to maintain a constant pressure in the deaerator: with a decrease in the flow rate of the vapor, the steam flow rate is reduced, and with an increase in the flow rate, the steam flow rate is also increased. Thus, in all modes of thermal deaeration, the flow rates of the vapor and heating agent are maintained necessary and sufficient to ensure a given pH value of 8.33, which ensures high quality of deaeration (the absence of free CO ₂ in water) and high efficiency of deaeration, since it excludes operation deaerator with excessive or insufficient consumption of heating agent and vapor.

Вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного способа следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленный способ, предназначено для использования в промышленности в области теплоэнергетики;
- для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов;
- способ термической деаэрации воды, воплощающий заявленное изобретение, при его осуществлении способен обеспечить достижение искомого технического результата.The above information indicates that when using the claimed method the following set of conditions:
- a tool embodying the claimed method is intended for use in industry in the field of heat power;
- for the claimed method in the form described in the claims, the possibility of its implementation using the means and methods described in the application is confirmed;
- a method of thermal deaeration of water embodying the claimed invention, when implemented, is able to achieve the desired technical result.

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

Claims

The method of thermal deaeration of water, in which the desorption of carbon dioxide dissolved in water is carried out by contacting the treated water and a heating agent in the deaerator, which are supplied to the deaerator, deaerated water and the vapor formed during deaeration is removed from the deaerator, the flow rate of the heating agent supplied to the deaerator is controlled by the pressure in the deaerator, characterized in that the regulation of the flow rate of vapor from the deaerator is carried out at a given pH value of the deaerated water.