RU48966U1

RU48966U1 - THERMAL LINEAR JET DEAERATOR

Info

Publication number: RU48966U1
Application number: RU2005117811/22U
Authority: RU
Inventors: Д.С. Ващенко; А.Б. Котельников; В.А. Никулин; В.Л. Подберезный; Л.И. Трофимов
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Машпром" (ЗАО НПП "Машпром")
Priority date: 2005-06-08
Filing date: 2005-06-08
Publication date: 2005-11-10

Abstract

Полезная модель относится к теплотехнике, а именно - к термическим деаэраторам и может быть использовано в других отраслях техники, где применяется термическая обработка воды, промышленных стоков и водных растворов. Устройство содержит корпус с патрубками подвода деаэрируемой воды и отвода выпара, струйную камеру с сеткой над испарителем, отделенную от боковых каналов вентиляции и удаления выпара вертикальными перегородками со сквозными отверстиями, примыкающими к водораспределительной перфорированной полке и к стенкам корпуса и аккумуляторный бак с патрубком отвода деаэрированной воды. Струйная камера снабжена гидрозатвором, выполненном в виде перфорированного отбортованного поддона, размещенного горизонтально между перегородками под сеткой над испарителем и установленного на уровне нижней кромки отверстия в перегородке канала удаления выпара. Гидрозатвор снабжен дренажным паровым каналом сообщения межтрубного пространства испарителя с полостью струйной камеры выполненном в виде трубки. В результате гидрозатвор выделяет зону межтрубного пространства испарителя в отдельный участок заключительной ступени деаэрации с минимальным содержанием газов в образующемся при кипении вторичном паре, что повышает движущую силу процесса и обеспечивает высокую степень деаэрации.The utility model relates to heat engineering, namely, to thermal deaerators and can be used in other branches of technology where heat treatment of water, industrial effluents and aqueous solutions is used. The device comprises a housing with nozzles for supplying deaerated water and removal of vapor, an inkjet chamber with a grid above the evaporator, separated from the lateral ventilation and vapor removal channels by vertical partitions with through holes adjacent to the water distribution perforated shelf and to the walls of the housing, and a battery tank with a nozzle for drainage of deaerated water . The inkjet chamber is equipped with a water trap made in the form of a perforated flanged tray placed horizontally between the partitions under the grid above the evaporator and installed at the level of the lower edge of the hole in the partition of the vapor removal channel. The water seal is equipped with a drainage steam channel for communication between the annulus of the evaporator and the cavity of the jet chamber made in the form of a tube. As a result, a water seal separates the annulus zone of the evaporator into a separate section of the final stage of deaeration with a minimum gas content in the secondary vapor formed during boiling, which increases the driving force of the process and provides a high degree of deaeration.

Description

Полезная модель относится к теплоэнергетике, в частности к термическим деаэраторам, и может быть использована в других отраслях техники, где применяется термическая обработка воды, промышленных стоков и водных растворов.The utility model relates to a power system, in particular to thermal deaerators, and can be used in other branches of technology where heat treatment of water, industrial effluents, and aqueous solutions is used.

Известен деаэратор смешивающего типа (а.с. СССР №164881, Кл. F 22 D 1/46, 1964), содержащий деаэрационную колонку, аккумуляторный бак и погруженный в бак испаритель в виде пучка вертикально установленных теплообменных труб. Недостаток этой конструкции заключается в недостаточной деаэрирующей способности устройства, обусловленной недостаточным развитием межфазной поверхности обрабатываемой воды, необходимой для полного и интенсивного выделения растворенных газов. Кроме того, при работе погружного испарителя вокруг теплообменных труб создаются циркулирующие потоки обрабатываемой воды, в которые вовлекаются выделяющиеся пузырьки пара и газов. Этот процесс затрудняет отделение газов от обработанной воды и не позволяет достичь полной дегазации даже при увеличении габаритов и конструктивном усложнении аппарата.Known mixing type deaerator (AS USSR No. 164881, CL. F 22 D 1/46, 1964), containing a deaeration column, a storage tank and an evaporator immersed in the tank in the form of a bundle of vertically mounted heat exchange tubes. The disadvantage of this design is the lack of deaerating ability of the device, due to the insufficient development of the interphase surface of the treated water, necessary for the complete and intensive release of dissolved gases. In addition, during the operation of the submersible evaporator, circulating flows of the treated water are created around the heat exchange tubes, into which the emitted bubbles of steam and gases are involved. This process makes it difficult to separate the gases from the treated water and does not allow to achieve complete degassing, even with an increase in size and structural complication of the apparatus.

Наиболее близкой к заявляемому техническому решению является деаэрационная установка (а.с. СССР №1147697, Кл. С 02 F 1/20, 1985), содержащая цилиндрический корпус с патрубком подвода деаэрируемой воды на водораспределительную перфорированную полку струйного отсека и патрубок отвода выпара, аккумуляторный бак с патрубком отвода деаэрированной воды и размещенный над ним испаритель в виде теплообменника из горизонтальных труб с патрубками подвода и отвода теплоносителя (устройство принято за прототип).Closest to the claimed technical solution is a deaeration plant (AS USSR No. 1147697, Cl. 02 F 1/20, 1985) containing a cylindrical body with a nozzle for supplying deaerated water to a water distribution perforated jet compartment shelf and a vapor outlet pipe, battery a tank with a nozzle for discharging deaerated water and an evaporator placed above it in the form of a heat exchanger from horizontal pipes with nozzles for supplying and removing coolant (the device is taken as a prototype).

Особенность устройства состоит в том, что струйный отсек образован двумя вертикальными перегородками, закрепленными на боковых стенках испарителя и примыкающими по высоте боковыми гранями к стенке корпуса с образованием с ним двух сегментных вертикальных парогазоотсасывающих The peculiarity of the device is that the jet compartment is formed by two vertical partitions mounted on the side walls of the evaporator and adjoining in height by the side faces to the wall of the housing with the formation of two segmented vertical vapor-gas suction units with it

каналов. Для мелкого распыления падающих струй воды между перегородками смонтирована горизонтальная сетка, отделяющая струйную камеру от парового межтрубного пространства испарителя. Для сообщения межтрубного пространства испарителя и парового объема аккумуляторного бака через струйный отсек с каналом удаления выпара в вертикальных перегородках выполнены горизонтальные прямоугольные отверстия и щелевое отверстие, при этом два в перегородке со стороны патрубка подвода воды, одно из которых, верхнее прямоугольное, непосредственно под водораспределительной полкой, а второе нижнее щелевое - над горизонтальной сеткой. В другой перегородке канала удаления выпара вытяжное прямоугольное отверстие разделено горизонтальной сеткой пополам, а сам канал на уровне нижней кромки этого отверстия отделен от парового объема аккумуляторного бака заглушкой. Отверстия в обеих перегородках у горизонтальной сетки предназначены для интенсификации процесса эвакуации газов за счет организации поперечного потока парогазовой смеси в нижней части струйного отсека.channels. For fine spraying of falling jets of water between the partitions, a horizontal grid is mounted separating the jet chamber from the vapor annulus of the evaporator. To communicate the annulus of the evaporator and the vapor volume of the battery tank through the jet compartment with the vapor removal channel in the vertical partitions, horizontal rectangular holes and a slot hole are made, two in the partition from the side of the water supply pipe, one of which, the upper one, is directly below the water distribution shelf and the second lower slit is above the horizontal grid. In another partition of the vapor removal channel, the exhaust rectangular hole is divided in half by a horizontal grid, and the channel itself at the level of the lower edge of this hole is separated from the vapor volume of the battery tank by a plug. The holes in both partitions near the horizontal grid are designed to intensify the process of evacuation of gases due to the organization of the transverse flow of the vapor-gas mixture in the lower part of the jet compartment.

К основным недостаткам известного устройства следует отнести то, что из нижней части струйного отсека, а, именно, из пространства под сеткой, где содержание газов в паровом пространстве максимально, значительная часть парогазовой смеси потоком мелких водяных струй и капель, образующихся на сетке, захватывается и переносится вниз в межтрубное пространство испарителя. Вследствие этого многократно увеличивается содержание газов в межтрубном пространстве и замедляется процесс деаэрации в пленке воды на теплообменных трубках испарителя. Затем эти газы вместе с образующимся паром уносятся в верхнюю часть струйного отсека, создавая в деаэраторе рециркуляцию газов, снижающую интенсивность конденсации пара на струях воды и полноту деаэрации обрабатываемой воды.The main disadvantages of the known device include the fact that from the lower part of the jet compartment, namely, from the space under the grid, where the gas content in the vapor space is maximum, a significant part of the vapor-gas mixture is captured by the stream of small water jets and droplets formed on the grid and transferred down to the annulus of the evaporator. As a result of this, the gas content in the annulus increases many times and the deaeration process in the water film on the heat exchanger tubes of the evaporator slows down. Then these gases, together with the generated steam, are carried off to the upper part of the jet compartment, creating gas recirculation in the deaerator, reducing the intensity of steam condensation in the water jets and the completeness of deaeration of the treated water.

Струи воды, падающие с водораспределительной полки, увлекая с собой пар и выделяющиеся газы, создают по высоте струйного отсека перепад давления, вследствие чего давление парогазовой смеси в нижней части отсека, непосредственно над сеткой, на уровне щелевого отверстия выравнивается с давлением в подводящем парогазовом вентиляционном канале на этой отметке, что практически исключает образование поперечного потока над сеткой и выноса его через прямоугольное отверстие, канала удаления выпара. В результате, в объеме струйного отсека, примыкающем к перегородке Water jets falling from the water distribution shelf, entraining steam and gases, create a pressure drop along the height of the jet compartment, as a result of which the pressure of the vapor-gas mixture in the lower part of the compartment, directly above the grid, is equal to the pressure in the supply gas-vapor ventilation channel at this point, which virtually eliminates the formation of a transverse flow above the grid and its removal through a rectangular hole, a vapor removal channel. As a result, in the volume of the jet compartment adjacent to the septum

подводящего канала, образуется малоподвижная застойная зона с повышенным содержанием газов, что снижает интенсивность тепломассопереноса в струйном отсеке и тем самым уменьшает степень полноты процесса деаэрации.the inlet channel, a sedentary stagnant zone with a high gas content is formed, which reduces the intensity of heat and mass transfer in the jet compartment and thereby reduces the degree of completeness of the deaeration process.

Указанные недостатки стимулировали поиск новых технических решений.These shortcomings stimulated the search for new technical solutions.

Предложенное техническое решение направлено на выполнение задачи повышения устойчивости процесса глубокой деаэрации питательной воды за счет организованного, последовательного и интенсивного непрерывного отвода выделяющихся в паровую среду газов в сочетании с максимальной выдержкой и прогревом воды до температуры насыщения перед последней ступенью ее дегазации.The proposed technical solution is aimed at fulfilling the task of increasing the stability of the process of deep deaeration of feed water due to an organized, sequential and intensive continuous removal of gases released into the vapor medium in combination with maximum exposure and heating of the water to saturation temperature before the last stage of its degassing.

Поставленная задача решается тем, что в деаэраторе термическом линейноструйного типа, содержащем корпус с патрубками подвода обрабатываемой воды и отвода выпара, струйную камеру с сеткой над испарителем, отделенную от боковых каналов вентиляции и удаления выпара вертикальными перегородками со сквозными отверстиями, примыкающими к водораспределительной перфорированной полке и к стенкам корпуса и аккумуляторный бак с патрубком отвода деаэрированной воды, согласно полезной модели, струйная камера снабжена гидрозатвором, выполненным в виде перфорированного отбортованного поддона, размещенного горизонтально между перегородками под сеткой и над испарителем и установленного на уровне нижней кромки прямоугольного отверстия в перегородке канала удаления выпара. При этом перфорированный отбортованный поддон снабжен дренажным паровым каналом сообщения межтрубного пространства испарителя с полостью струйной камеры, выполненном в виде. по крайней мере, одной трубки, смонтированной вертикально в поддоне возле перегородки со стороны патрубка подвода обрабатываемой воды на водорасределительную перфорированную полку струйной камеры. Кроме того сетка струйной камеры установлена между перегородок без зазоров и закреплена на уровне верхней кромки отверстия в перегородке канала удаления выпара, а отверстие в перегородке канала удаления выпара размещено между сеткой и поддоном гидрозатвора.The problem is solved in that in a thermal deaerator of a linear-jet type, comprising a housing with nozzles for supplying treated water and removal of vapor, a jet chamber with a grid above the evaporator, separated from the side channels of ventilation and vapor removal by vertical partitions with through holes adjacent to the water distribution perforated shelf and to the walls of the housing and the battery tank with a pipe for discharging deaerated water, according to a utility model, the jet chamber is equipped with a water seal made in in the form of a perforated flanged tray placed horizontally between the partitions under the grid and above the evaporator and installed at the level of the lower edge of the rectangular hole in the partition of the vapor removal channel. In this case, the perforated flanged pallet is equipped with a drainage steam channel for communicating the annulus of the evaporator with the cavity of the jet chamber, made in the form. at least one tube mounted vertically in a pan near the partition from the side of the pipe for supplying the treated water to the water distribution perforated shelf of the jet chamber. In addition, the mesh of the inkjet chamber is installed between the partitions without gaps and is fixed at the level of the upper edge of the hole in the partition of the vapor removal channel, and the hole in the partition of the vapor removal channel is placed between the mesh and the oil trap.

Технический результат выражается в том, что установка гидрозатвора исключает смешение выпара (наиболее чистого вентиляционного пара) и вентиляционного пара загрязненного газами, то есть препятствует вредному The technical result is expressed in the fact that the installation of a water seal eliminates the mixing of vapor (the cleanest ventilation vapor) and ventilation vapor contaminated with gases, that is, it prevents harmful

смешению начала и конца процесса деаэрации и позволяет организовать единый и последовательный ход этого процесса, начинающегося в струйной ступени и завершающегося в пленке воды на наружной поверхности греющих трубок испарителя. Этим самым установка гидрозатвора повышает полноту удаления газов из обрабатываемой воды.mixing the beginning and end of the deaeration process and allows you to organize a single and sequential course of this process, starting in the jet stage and ending in a film of water on the outer surface of the heating tubes of the evaporator. Thus, the installation of a water lock increases the completeness of gas removal from the treated water.

Анализ научно-технической и патентной литературы не выявил заявляемой совокупности признаков, что позволяет сделать вывод о соответствии предложенного технического решения критерию «новизна».The analysis of scientific, technical and patent literature did not reveal the claimed combination of features, which allows us to conclude that the proposed technical solution meets the criterion of "novelty."

Пример конкретного выполнения предложенного устройства иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 схематически представлен общий вид деаэратора (продольный разрез), на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1.An example of a specific implementation of the proposed device is illustrated by drawings, where Fig. 1 schematically shows a general view of a deaerator (longitudinal section), Fig. 2 is a section A-A in Fig. 1, Fig. 3 is a section B-B in Fig. 1 .

Деаэратор содержит цилиндрический вертикальный корпус 1, в верхней части которого смонтирована водораспределительная перфорированная полка 2 с патрубком 3 подвода обрабатываемой воды. Нижнюю часть корпуса 1 занимает аккумуляторный бак 4 деаэрированной воды с отводным патрубком 5. Над баком 4 в корпусе 1 встроен испаритель 6 с комплектом горизонтальных теплообменных трубок 7 и патрубками 8, 9 подвода и отвода теплоносителя. Между полкой 2 и испарителем 6 размещен струйный отсек 10, образованный двумя вертикальными перегородками 11, 12, закрепленными на боковых стенках испарителя 6 и примыкающими продольными боковыми гранями к стенкам корпуса, а верхними гранями - к полке 2, а также сеткой 13 и размещенным под ней над испарителем 6 отбортованным перфорированным поддоном гидрозатвора 14 с паровым патрубком 15. При этом перегородки 11, 12 образуют со стенками корпуса 1 сегментные вертикальные парогазовые каналы 16, 17, отводящие парогазовую смесь из под испарителя 6 через верхнее отверстие 18 в перегородке 11 со стороны патрубка 3 в струйную камеру 10 и далее через отверстие 19 под сеткой 13 в перегородке 12 - в канал удаления выпара 16 через патрубок 20. Канал 16 удаления выпара отделен от парового объема аккумуляторного бака 4 заглушкой 21.The deaerator contains a cylindrical vertical housing 1, in the upper part of which a water distribution perforated shelf 2 is mounted with a pipe 3 for supplying the treated water. The lower part of the housing 1 is occupied by the accumulator tank 4 of deaerated water with a branch pipe 5. Above the tank 4 in the housing 1, an evaporator 6 is installed with a set of horizontal heat exchange tubes 7 and pipes 8, 9 for supplying and discharging a heat carrier. Between the shelf 2 and the evaporator 6 there is a jet compartment 10 formed by two vertical partitions 11, 12, mounted on the side walls of the evaporator 6 and adjacent longitudinal side faces to the walls of the housing, and the upper faces to the shelf 2, as well as the mesh 13 and placed under it above the evaporator 6, a flanged perforated tray of the hydraulic lock 14 with the steam pipe 15. In this case, the partitions 11, 12 form segmented vertical vapor-gas channels 16, 17 with the walls of the housing 1, which discharge the vapor-gas mixture from under the evaporator 6 through The hole 18 in the baffle 11 from the side of the nozzle 3 into the jet chamber 10 and then through the hole 19 under the mesh 13 in the baffle 12 into the vapor removal channel 16 through the pipe 20. The vapor removal channel 16 is separated from the vapor volume of the battery tank 4 by a plug 21.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Направляемая на деаэрацию вода поступает на перфорированную полку 2 и под ней, разделенная на струи, встречается с боковым потоком пара из верхнего отверстия 18 в перегородке парогазового канала 11 аккумуляторного бака 4. Пар, конденсируясь на поверхностях струй и капель воды, нагревает их Water directed to deaeration enters the perforated shelf 2 and beneath it, divided into jets, meets the side stream of steam from the upper hole 18 in the partition of the gas-vapor channel 11 of the battery tank 4. The steam condenses on the surfaces of the jets and water droplets and heats them

поверхность до температуры насыщения, при которой начинается процесс массообмена первой ступени деаэрации - удаление большей части растворенных в воде газов в паровую среду. В нижней части струйного отсека 10 линейноструйный поток воды в смеси с несконденсирующимися газами падает на сетку 13 и дробится на множество мелких струй и капель. При этом происходит многократное увеличение поверхности контакта воды с паром и энергичная турбулизация воды, приводящая к интенсивной деаэрации, составляющей вторую ступень общего процесса газовыделения. Выделившиеся из воды кислород и другие газы из пространства под сеткой 13 через нижнее отверстие 19 удаляются из аппарата. Быстрой и полной эвакуации газов из струйной камеры способствует также поперечный поток пара, поступающий из испарителя 6 через трубку 15. Распыленный на сетке 13 поток воды, падая вниз, задерживается на перфорированном поддоне 14 за счет меньшей по сравнению с сеткой 13 его пропускной способности, образуя слоем воды гидрозатвор, препятствующий проскоку парогазовой смеси из струйного отсека 10 в межтрубное пространство испарителя 6.surface to saturation temperature, at which the process of mass transfer of the first stage of deaeration begins - the removal of most of the gases dissolved in water into the vapor medium. In the lower part of the jet compartment 10, a linear jet stream of water in a mixture with non-condensable gases falls onto the grid 13 and is crushed into many small jets and drops. In this case, a multiple increase in the contact surface of water with steam and vigorous turbulization of water, leading to intense deaeration, which constitutes the second stage of the overall gas evolution process, occurs. Oxygen and other gases released from the water from the space under the net 13 are removed from the apparatus through the bottom opening 19. The rapid and complete evacuation of gases from the jet chamber is also facilitated by the transverse steam flow coming from the evaporator 6 through the tube 15. The flow of water sprayed on the grid 13, falling down, is delayed on the perforated tray 14 due to its lower throughput, which forms a layer of water a water seal that prevents the passage of the vapor-gas mixture from the jet compartment 10 into the annulus 6 of the evaporator.

На заключительной ступени деаэрации вода линейноструйным потоком стекает из поддона 14 на нагретую поверхность горизонтальных трубок 7 испарителя 6, образуя на них тонкую пленку, которая омывает весь трубный пучок и, интенсивно и многократно вскипая, освобождается от остатков растворенных газов. Стекая с трубок 7 деаэрированая вода накапливается на дне аккумуляторного бака 4 и отводится через патрубок 5.At the final stage of deaeration, water flows in a linear jet stream from the sump 14 onto the heated surface of the horizontal tubes 7 of the evaporator 6, forming a thin film on them, which washes the entire tube bundle and, boiling up intensively and repeatedly, is freed of residual dissolved gases. Flowing from the tubes 7, deaerated water accumulates at the bottom of the battery tank 4 and is discharged through the pipe 5.

Таким образом оснащение парового отсека гидрозатвором в виде перфорированного поддона с дренажной трубкой/паровым каналом выделяет в отдельный участок заключительной ступени деаэрации зону межтрубного пространства испарителя с минимальным содержанием газов в образующемся при кипении вторичном паре, что повышает движущую силу процесса за счет приближающейся к максимально возможной разности содержаний газов в деаэрируемой воде и в паре, обеспечивающую в результате высокую степень деаэрации. Источники информации:Thus, equipping the steam compartment with a water seal in the form of a perforated sump with a drain pipe / steam channel allocates a separate section of the final deaeration stage of the annulus of the evaporator with a minimum gas content in the secondary vapor formed during boiling, which increases the driving force of the process due to approaching the maximum possible difference gas content in deaerated water and steam, resulting in a high degree of deaeration. Sources of information:

1. Авторское свидетельство СССР №164881, Кл. F 22 D 1/46, 1964.1. USSR Copyright Certificate No. 164881, Cl. F 22 D 1/46, 1964.

2. Авторское свидетельство СССР №1147697, Кл. C 02 F 1/20, 1985. (прототип).2. Copyright certificate of the USSR No. 1147697, Cl. C 02 F 1/20, 1985. (prototype).

Claims

1. Thermal deaerator of linear jet type, comprising a housing with nozzles for supplying treated water and removal of vapor, an ink chamber with a grid above the evaporator, separated from the side channels of ventilation and removal of vapor by vertical partitions with through holes adjacent to the water distribution perforated shelf, and to the walls of the housing and an accumulator tank with a nozzle for discharging deaerated water, characterized in that the jet chamber is equipped with a water seal made in the form of a perforated flanged under is disposed horizontally between the partitions for the grid and above the evaporator and mounted on the lower edge of the level in the partition openings vapor removal channel.

2. The deaerator according to claim 1, characterized in that the perforated flanged tray is provided with a drainage steam channel for communicating the annulus of the evaporator with the cavity of the jet chamber, made in the form of at least one tube mounted vertically in the tray near the partition from the side of the machined supply pipe water to the water distribution perforated shelf of the inkjet chamber.

3. The deaerator according to claim 1, characterized in that the mesh of the inkjet chamber is installed between the partitions without gaps and is fixed at the level of the upper edge of the hole in the partition of the vapor removal channel.

4. The deaerator according to claim 1, characterized in that the hole in the baffle of the vapor removal channel is located between the mesh and the trap.