RU2554720C1 - Desalination plant and its thermosoftener - Google Patents
Desalination plant and its thermosoftener Download PDFInfo
- Publication number
- RU2554720C1 RU2554720C1 RU2014106842/11A RU2014106842A RU2554720C1 RU 2554720 C1 RU2554720 C1 RU 2554720C1 RU 2014106842/11 A RU2014106842/11 A RU 2014106842/11A RU 2014106842 A RU2014106842 A RU 2014106842A RU 2554720 C1 RU2554720 C1 RU 2554720C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steam
- stage
- water
- evaporation
- pipe
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
Landscapes
- Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области опреснения морской воды и может быть использовано в опреснительных установках стационарного и судового исполнения.The invention relates to the field of desalination of sea water and can be used in desalination plants of stationary and marine design.
Как известно в странах с ограниченными природными запасами пресной воды (реки, озера, грунтовые и подземные источники), например Саудовская Аравия, Кувейт, Оман и др., а также на морских судах, основным источником пополнения запасов пресной воды, используемых для бытовых, технологических и технических нужд, являются установки для опреснения морской воды. При этом наиболее известными и широко распространенными установками опреснения являются установки термической дистилляции морской воды с последовательной организацией в них процессов нагрева, испарения и конденсации.As is known in countries with limited natural reserves of fresh water (rivers, lakes, ground and underground sources), for example Saudi Arabia, Kuwait, Oman, etc., as well as on sea vessels, the main source of replenishment of fresh water used for domestic, technological and technical needs, are installations for desalination of sea water. At the same time, the most famous and widespread desalination plants are the thermal distillation of sea water with the sequential organization of heating, evaporation and condensation processes in them.
В настоящее время в качестве опреснительных установок большой производительности широкое применение и известность находят многоступенчатые адиабатные опреснительные установки, использующие глубоковакуумный режим работы. Сущность такой известной установки адиабатного многоступенчатого опреснения заключается в наличие ступеней вакуумного испарения, производимого за счет использования теплоты предварительного перегрева морской воды по отношению к температуре насыщения в соответствующей ступени испарения, что обеспечивается путем применения дроссельных распылителей нагретой жидкости в камерах испарения со ступенчатым снижением рабочего давления испарения и последующей конденсацией вторичного пара с соответствующей организацией отвода дистиллята.Currently, multi-stage adiabatic desalination plants using a high-vacuum operating mode are widely used and known as desalination plants of high productivity. The essence of such a well-known adiabatic multi-stage desalination plant is the presence of vacuum evaporation stages produced by using the heat of preheating of sea water relative to the saturation temperature in the corresponding evaporation stage, which is ensured by the use of throttle atomizers of heated liquid in the evaporation chambers with a stepwise decrease in the working pressure of evaporation and subsequent condensation of the secondary steam with the appropriate organization of the distillate discharge .
Общим недостатком данных широко известных адиабатных опреснительных установок является накипеобразование на теплообменных поверхностях наружного нагревателя питательной воды и конденсаторов вторичного пара, в рабочих каналах сепаратора вторичного пара, а также в каналах перепуска и дроссельного распыления упариваемой морской воды в ступенях испарения, что обусловлено высоким содержанием в морской воде накипеопасных солей жесткости (CaCO3, Mg(OH)2, CaSO4), обладающих отрицательной по температуре нагрева жидкости растворимостью, что предопределяет повышение степени пересыщения раствора по этим компонентам с увеличением температуры нагрева жидкости. При этом наличие естественных центров кристаллизации (шероховатость стенки, загрязнения и пр.) на рабочих поверхностях элементов опреснительной установки, обеспечивающих нагрев и перемещение нагретой морской воды, в сочетании с перегревом пристенных слоев пересыщенных по накипеобразующим солям растворов в условиях рекуперативного подвода и отвода теплоты (через теплообменную стенку) предопределяет неизбежность отложение накипи на теплопередающих поверхностях в процессе нагрева питательной воды и конденсации вторичного пара, а также на поверхностях рабочих каналов сепаратора вторичного пара и каналов перепуска и дроссельного распыления упариваемого раствора в ходе его последовательного перемещения в ступенях испарителя.A common drawback of these widely known adiabatic desalination plants is scale formation on the heat exchange surfaces of an external feedwater heater and secondary steam condensers, in the working channels of the secondary steam separator, as well as in the bypass channels and the throttle atomization of evaporated sea water in the evaporation stages, due to the high content in marine water of scale-hazardous hardness salts (CaCO 3 , Mg (OH) 2 , CaSO 4 ), which have a solubility negative in temperature of heating the liquid, which determines the increase in the degree of supersaturation of the solution for these components with increasing temperature of the heating fluid. Moreover, the presence of natural crystallization centers (wall roughness, contamination, etc.) on the working surfaces of the desalination plant elements providing heating and movement of heated sea water, in combination with overheating of the wall layers of solutions supersaturated with scale-forming salts under conditions of regenerative supply and removal of heat (through heat exchange wall) determines the inevitability of scale deposits on heat transfer surfaces in the process of heating feed water and the condensation of the secondary steam, and e on the working surfaces of the separator vapor and bypass channels and the throttle channel spray solution was evaporated during its movement in sequential stages of the evaporator.
Общеизвестно, что интенсивность накипеобразования возрастает с повышением теплонапряженности теплопередающих поверхностей, увеличением температуры нагрева и кратности упаривания раствора, т.е. определяется степенью пересыщения раствора по накипеобразующим солям. Именно данными обстоятельствами продиктована необходимость ограничения температуры предварительного нагрева питательной воды в наружном подогревателе и использования режима глубоковакуумного многоступенчатого упаривания морской воды в широко известных адиабатных опреснительных установках с целью обеспечения приемлемой по условиям эксплуатации скорости накипеобразования на рабочих поверхностях их элементов.It is well known that the rate of scale formation increases with an increase in the heat stress of heat transfer surfaces, an increase in the heating temperature, and a rate of evaporation of the solution, i.e. is determined by the degree of supersaturation of the solution with scale-forming salts. It is these circumstances that dictated the need to limit the temperature of pre-heating of feed water in an external heater and to use the multi-stage deep-vacuum evaporation of sea water in well-known adiabatic desalination plants in order to ensure an acceptable scale formation rate on the working surfaces of their elements.
Известны взаимодополняющие варианты описания одной и той же судовой глубоковакуумной 5-ступенчатой адиабатной вакуумной опреснительной установки типа М5 производительностью 240 т/сут, принятой за прототип [УДК 621.187.12. Коваленко В.Ф., Лукин Г.Я. / Судовые водоопреснительные установки. - Л.: Судостроение, 1970. - 304 с., рис.89, рис.90, с.239-244, а также вариант описания того же автора УДК 639.2.061 Лукин Г.Я., Колесник Н.Н. /Опреснительные установки промыслового флота. - М.: Пищевая промышленность, 1970. - 368 с., рис.44, рис.45, с.130-135].Mutually complementary versions of the description of the same ship’s deep 5-stage adiabatic desalination vacuum desalination plant type M5 with a capacity of 240 tons / day, adopted as a prototype [UDC 621.187.12. Kovalenko V.F., Lukin G.Ya. Ship water desalination plants. - L .: Shipbuilding, 1970. - 304 p., Fig. 89, Fig. 90, p. 239-244, as well as a variant of the description of the same author UDC 639.2.061 Lukin G.Ya., Kolesnik N.N. Desalination installations of the fishing fleet. - M .: Food industry, 1970. - 368 p., Fig. 44, Fig. 45, p. 130-135].
Данная опреснительная установка, включает:This desalination plant includes:
- наружный многоходовой (по нагреваемой воде) кожухотрубный паровой подогреватель питательной воды, имеющий прямотрубный пучок с разделительной перегородкой, образующей паровоздушную полость для сбора и последующего удаления не сконденсировавшейся паровоздушной смеси, а также оборудованный сборником конденсата с его датчиком уровня;- an external multi-pass (over heated water) shell-and-tube steam feed water heater, having a straight-tube bundle with a dividing wall forming a vapor-air cavity for collecting and subsequent removal of the non-condensed vapor-air mixture, and also equipped with a condensate collector with its level sensor;
- двухступенчатый пароструйный эжектор;- two-stage steam-jet ejector;
- конденсатор двухступенчатого пароструйного эжектора с раздельными камерами конденсации паровоздушной смеси соответственно от эжекторов первой и второй ступеней, образующими совместно с последовательно подключенными трубами охлаждающей воды в них холодильники-конденсаторы с их сборниками конденсата, сообщенными между собой U-образной трубой, а также снабженные раздельными патрубками отвода воздуха от этих камер конденсации;- a condenser of a two-stage steam-jet ejector with separate condensation chambers of the air-vapor mixture, respectively, from the ejectors of the first and second stages, which together with the cooling water pipes are connected in series therein, condenser coolers with their condensate collectors connected between themselves by a U-shaped pipe, and also equipped with separate pipes air removal from these condensation chambers;
- насосы (питательный, конденсатный, рассольный), трубопроводы, разобщительную и переключающую автоматическую арматуру, контрольно-измерительные приборы (термометры, манометры, вакуумметры, расходомеры), средства автоматического управления и защиты (соленомеры, регуляторы уровня конденсата и дистиллята, регуляторы температуры и др.);- pumps (feed, condensate, brine), pipelines, disconnecting and switching automatic valves, control and measuring devices (thermometers, manometers, vacuum gauges, flow meters), automatic control and protection means (straw meters, condensate and distillate level controllers, temperature controllers, etc. .);
- многоступенчатый адиабатный испаритель, смонтированный в герметичном корпусе, выполненном в виде прямоугольного параллелепипеда и содержащий вертикальные разделительные перегородки, образующие отдельные ступени испарения, в каждой из которых в верхней зоне горизонтально установлен двухходовой (по охлаждающей воде) кожухотрубный конденсатор вторичного пара, имеющий прямотрубный пучок с разделительной перегородкой, образующей полость для сбора и последующего удаления не сконденсировавшейся паровоздушной смеси, а также оборудованный сборником дистиллята, а в средней зоне смонтирован сепаратор вторичного пара жалюзийного типа, предназначенный для отделение капелек рассола, захваченных поднимающимся вторичным паром, и разделяющий данные ступени испарения на верхнюю зону, являющуюся конденсаторной и нижнюю, являющуюся испарительной. При этом в нижней зоне каждой ступени испарения размещен приемник рассола данной ступени испарения, выполненный в виде опускной трубы увеличенного диаметра, с подключенными к нему перепускными трубами дроссельно-распылительного устройства последующей ступени испарения испарителя. Причем каждая из этих перепускных труб содержит в своей верхней свободной части встроенное данное дроссельное устройство, над верхним срезом каждого из которых размещен грибовидный отбойник, выполняющий функцию отражателей ″фонтанных″ струй воды, вытекающих из отверстий дроссельного устройства, что способствует капельному распылению перегретого рассола и создает условия для его эффективного испарения.- a multistage adiabatic evaporator mounted in a sealed enclosure made in the form of a rectangular parallelepiped and containing vertical dividing walls that form separate evaporation stages, in each of which a two-pass (through cooling water) shell-and-tube secondary vapor condenser having a straight-tube bundle with dividing wall, forming a cavity for the collection and subsequent removal of not condensed vapor-air mixture, and is also equipped distillate collector, and in the middle zone a louver type secondary steam separator is mounted, designed to separate brine droplets captured by rising secondary steam and separating the data of the evaporation stage into the upper zone, which is the condenser and the lower, which is the evaporative one. At the same time, in the lower zone of each evaporation stage, a brine receiver of this evaporation stage is arranged, which is made in the form of an oversized pipe with an increased diameter, with bypass pipes of the throttle-spray device of the subsequent evaporation stage connected to it. Moreover, each of these bypass pipes contains in its upper free part a built-in throttle device, above the upper cut of each of which there is a mushroom-shaped chipper, which acts as reflectors of “fountain” jets of water flowing from the holes of the throttle device, which contributes to the droplet spraying of an overheated brine and creates conditions for its effective evaporation.
Все данные ступени испарения последовательно сообщены между собой соединительными перепускными трубами охлаждающей воды конденсаторов вторичного пара и снабжены трубами последовательного перепуска образующейся паровоздушной смеси из соответствующих полостей данных конденсаторов вторичного пара в направлении от первой ступени испарения к последней, а две соседние камеры ступеней испарения попарно последовательно сообщены между собой в нижней зоне перепускными трубами из приемников рассола данной ступени испарения к дроссельно-распылительным устройствам последующей ступени испарения.All data of the evaporation stage are sequentially communicated among themselves by connecting bypass pipes of the cooling water of the secondary steam condensers and are equipped with pipes of sequential bypass of the resulting vapor-air mixture from the respective cavities of these secondary vapor condensers in the direction from the first evaporation stage to the last, and two adjacent chambers of the evaporation stages are in series connected between in the lower zone bypass pipes from the brine receivers of a given evaporation stage to the throttle evacuation devices of the subsequent evaporation stage.
При этом приемник рассола последней ступени испарения сообщен с откачивающим рассольным насосом, напорный трубопровод которого имеет ответвительную перемычку с клапаном, встроенную в трубопровод перед питательным насосом испарителя, напорная полость которого сообщена с приемным трубопроводом охлаждающих труб конденсатора вторичного пара последней ступени испарения. Причем напорный трубопровод питательного насоса снабжен расходомером, а в его всасывающий трубопровод встроен фильтр забортной воды.In this case, the brine receiver of the last evaporation stage is in communication with a pumping brine pump, the pressure pipe of which has a branch jumper with a valve integrated in the pipe in front of the evaporator feed pump, the pressure cavity of which is connected to the receiving pipe of the cooling pipes of the secondary vapor condenser of the last vaporization stage. Moreover, the pressure pipe of the feed pump is equipped with a flow meter, and an overboard water filter is built into its suction pipe.
Многоступенчатый адиабатный испаритель также содержит систему межступенчатых дроссельных шайб, установленных на упомянутых трубах последовательного перепуска паровоздушной смеси из конденсаторов вторичного пара. При этом паровоздушная полость конденсатора вторичного пара последней ступени испарения сообщена с приемной полостью камеры смешения пароструйного эжектора первой ступени, выходная диффузорная часть которого сообщена с паровоздушной полостью камеры конденсации конденсатора первой ступени пароструйного эжектора.The multi-stage adiabatic evaporator also contains a system of interstage throttle washers mounted on the mentioned pipes of the sequential bypass of the vapor-air mixture from the secondary vapor condensers. In this case, the vapor-air cavity of the secondary vapor condenser of the last stage of evaporation is in communication with the receiving cavity of the mixing chamber of the first-stage steam jet ejector, the output diffuser part of which is connected with the vapor-air cavity of the condensation chamber of the condenser of the first stage of the steam-jet ejector.
Полость камеры смешения пароструйного эжектора второй ступени подключена к патрубку отвода воздуха из камеры конденсации конденсатора первой ступени пароструйного эжектора, а выходной диффузор пароструйного эжектора второй ступени подключен к паровоздушной полости камеры конденсации конденсатора второй ступени пароструйного эжектора, снабженной патрубком выпуска воздуха в атмосферу.The cavity of the mixing chamber of the second stage steam-jet ejector is connected to the pipe for exhausting air from the condensation chamber of the condenser of the first stage of the steam-jet ejector, and the output diffuser of the steam-jet ejector of the second stage is connected to the vapor-air cavity of the condensing chamber of the condenser of the second stage of the steam-jet ejector equipped with a pipe for exhausting air into the atmosphere.
Входная сопловая часть обоих этих эжекторов подключена параллельно к трубопроводу подачи рабочего пара, а полость сборника конденсата камеры конденсации конденсатора первой ступени пароструйного эжектора сообщена с полостью сборника конденсата наружного многоходового кожухотрубного парового подогревателя питательной воды.*The inlet nozzle part of both of these ejectors is connected in parallel to the working steam supply pipeline, and the condensate collector cavity of the condenser chamber of the condenser of the first stage of the steam-jet ejector is in communication with the condensate collector cavity of the external multi-pass shell-and-tube steam feed water heater. *
*Примечание. В тексте источника публикации известного решения-прототипа на стр.241 (рис.89) допущена явная опечатка в части подключения ступеней пароструйного эжектора к двухкамерному конденсатору пароструйных эжекторов, что делает систему явно не работоспособной. В этой связи в текст описания прототипа внесены соответствующие коррективы с учетом технического описания многоступенчатого пароструйного эжектора, приведенного в методических указаниях по наладке и эксплуатации пароструйных эжекторов конденсационных установок РД 34.30.302-87 (черт.2).*Note. In the text of the source of the publication of the well-known prototype solution on page 241 (Fig. 89), an explicit typo was made regarding the connection of the steps of the steam jet ejector to the two-chamber condenser of the steam jet ejectors, which makes the system clearly not operable. In this regard, the text of the description of the prototype made appropriate adjustments based on the technical description of a multi-stage steam jet ejector, given in the guidelines for setting up and operating steam jet ejectors of condensation units RD 34.30.302-87 (Fig. 2).
К приемной части охлаждающих труб камеры конденсации конденсатора второй ступени пароструйного эжектора подведен отводящий трубопровод охлаждающей воды конденсатора вторичного пара первой ступени испарения испарителя, а выходная часть охлаждающих труб камеры конденсации конденсатора первой ступени пароструйного эжектора сообщена с приемной частью водной полости наружного многоходового кожухотрубного парового подогревателя питательной воды, паровая полость которого также подключена к низкопотенциальному источнику греющего пара (например, пар отбора от вспомогательных турбин) через паропровод со встроенным регулятором температуры, причем сам данный подогреватель выполнен с перекрестным направлением движения их взаимно теплообменивающихся сред с прямолинейным направлением движения нагреваемого потокаA discharge pipe of the cooling water of the condenser of the condenser of the first stage of the steam jet ejector is connected to the receiving part of the water cavity of the external multi-pass shell-and-tube steam heater whose vapor cavity is also connected to a low-grade source of heating steam and (for example, steam taken from auxiliary turbines) through a steam line with an integrated temperature controller, and this heater itself is made with the cross direction of movement of their mutually heat-exchanging media with a rectilinear direction of movement of the heated stream
Выходная часть водной полости наружного многоходового кожухотрубного парового подогревателя питательной воды, в свою очередь, посредством отводящего трубопровода, снабженного датчиком температуры, связанным по управляющему импульсу с регулятором температуры, встроенным в подводящий паропровод греющего пара, имеет сообщение с входным патрубком приемника питательной воды первой ступени испарения испарителя, встроенным по оси его эллиптического днища, а к выходной части данного приемника питательной воды подключены перепускные трубы дроссельно-распределительных устройств первой ступени испарения испарителя.The output part of the water cavity of the external multi-pass shell-and-tube steam feed water heater, in turn, by means of a discharge pipe equipped with a temperature sensor connected to a temperature controller by a control pulse integrated in the supply steam of the heating steam, is in communication with the input pipe of the feed water receiver of the first evaporation stage evaporator integrated along the axis of its elliptical bottom, and bypass pipes are connected to the output part of this feed water receiver throttle switching first stage evaporator evaporation.
Сборники дистиллята всех конденсаторов вторичного пара попарно последовательно сообщены между собой трубами межступенчатого перепуска дистиллята, каждая из которых выполнена в виде U-образной трубы, при этом сборник дистиллята конденсатора вторичного пара последней ступени испарения подключен к приемному трубопроводу цистерны дистиллята, сообщенной трубопроводом с откачивающим дистиллятным насосом.The distillate collectors of all the secondary vapor condensers are pairwise connected in series with each other by interstage bypass pipes of the distillate, each of which is made in the form of a U-shaped pipe, while the distillate collector of the condenser of the second vapor of the last evaporation stage is connected to the receiving pipe of the distillate tank connected by a pipe to the pumping distillate pump .
При этом упомянутое межступенчатое перемещение паровоздушной смеси, дистиллята и упариваемого рассола осуществляется за счет перепада рабочего давления в смежных ступенях испарения испарителя.Moreover, the mentioned interstage movement of the vapor-air mixture, distillate and evaporated brine is carried out due to the difference in working pressure in adjacent evaporation stages of the evaporator.
Воздушная полость цистерны дистиллята сообщена с паровоздушной полостью конденсатора вторичного пара последней ступени испарения испарителя для уравнивания давления в данных полостях и надежного стока дистиллята. Причем цистерна дистиллята оснащена датчиком уровня, сообщенным по управляющему импульсу с регулятором уровня цистерны, встроенным в напорную часть трубопровода откачивающего дистиллятного насоса, для поддержания ее рабочего уровня и устойчивой работы данного насоса, причем на выходном участке напорного трубопровода откачивающего дистиллятного насоса установлены расходомер и автоматический трехходовой переключающий соленоидный клапан, переключающий данный трубопровод на сброс дистиллята при его низком качестве посредством его связи по управляющему импульсу с соленомером, установленным на измерительной отводной перемычке контура дистиллята.The air cavity of the distillate tank is in communication with the vapor-air cavity of the secondary steam condenser of the last stage of evaporation of the evaporator to equalize the pressure in these cavities and the reliable flow of the distillate. Moreover, the distillate tank is equipped with a level sensor communicated by a control pulse with a tank level regulator built into the pressure part of the pumping pipe of the distillate pump to maintain its working level and stable operation of this pump, and a flow meter and an automatic three-way are installed on the output section of the pressure pipe of the pumping distillate pump a switching solenoid valve that switches the pipeline to discharge distillate with its low quality by means of monitor control pulse with a straw meter installed on the measuring branch jumper of the distillate circuit.
Паровоздушная смесь из паровоздушной полости наружного многоходового кожухотрубного парового подогревателя питательной воды отведена посредством трубопровода в паровоздушную полость конденсатора вторичного пара первой ступени испарения испарителя, а конденсат греющего пара из сборника конденсата данного наружного многоходового кожухотрубного парового подогревателя питательной воды отведен по трубопроводу откачивающим конденсатным насосом в цистерну конденсата для его повторного использования в пароконденсатном цикле. При этом его сборник конденсата оснащен датчиком уровня, сообщенным по управляющему импульсу с регулятором уровня, установленным на напорном трубопроводе откачивающего конденсатного насоса, для поддержания рабочего уровня в сборнике и устойчивой работы самого насоса, причем на выходном участке его напорного трубопровода установлен автоматический трехходовой переключающий соленоидный клапан, переключающий данный трубопровод на сброс конденсата при его низком качестве посредством его связи по управляющему импульсу с соленомером, установленным на измерительной отводной перемычке контура конденсата.The steam-air mixture from the vapor-air cavity of the external multi-way shell-and-tube steam feed water heater is diverted by means of a pipeline to the steam-air cavity of the secondary steam condenser of the first stage of evaporation of the evaporator, and the condensate from the heating steam from the condensate collector of this external multi-pass shell-and-tube steam heater of the feed water is discharged through the pipeline through the pipeline for its reuse in the vapor condensate cycle. At the same time, its condensate collector is equipped with a level sensor communicated by a control pulse with a level regulator installed on the discharge pipe of the pumping condensate pump to maintain the working level in the collection and stable operation of the pump itself, and an automatic three-way switching solenoid valve is installed on the output section of its pressure pipe , switching this pipeline to condensate discharge with its low quality by means of its connection with a control pulse to a straw meter, mounted on the measuring tap of the condensate circuit.
Общеизвестным недостатком данной опреснительной установки (ОУ) является накипеобразование на теплообменных поверхностях наружного многоходового кожухотрубного парового подогревателя питательной воды и конденсаторов вторичного пара, на поверхностях рабочих каналов жалюзийных сепараторов вторичного пара и рабочих элементов дроссельно-распылительных устройств многоступенчатого испарителя, что снижает ее рабочий ресурс.A well-known drawback of this desalination plant (DU) is scale formation on the heat-exchange surfaces of an external multi-pass shell-and-tube steam heater of feed water and secondary steam condensers, on the surfaces of the working channels of louvered secondary steam separators and working elements of the multi-stage evaporator throttle-spraying devices, which reduces its working life.
Механизм образования накипи довольно сложный процесс, протекающий на молекулярном уровне, при этом основополагающими условиями начала накипеобразования являются:The mechanism of scale formation is a rather complex process that proceeds at the molecular level, while the fundamental conditions for the onset of scale formation are:
- наличие пересыщения ионов накипеобразующих солей в пристенных слоях жидкости или в объеме раствора, т.е. достижение предела растворимости солей жесткости;- the presence of supersaturation of scale-forming salts in the wall layers of the liquid or in the volume of the solution, i.e. reaching the solubility limit of hardness salts;
- наличие центров кристаллизации на стенке (шероховатости, кристаллы накипи, различные загрязнения и пр.), либо - в объеме жидкости (пузырьки пара, взвешенные частицы загрязнений и образовавшегося шлама).- the presence of crystallization centers on the wall (roughness, scale crystals, various impurities, etc.), or - in the volume of the liquid (vapor bubbles, suspended particles of impurities and formed sludge).
Присутствие значительного количества ионов Ca2+, Mg2+,
Рентгеноструктурный анализ накипи из испарителей морской воды показывает, что в общем случае она образована тремя основными компонентами: карбонатом кальция CaCO3, гидроокисью магния Mg(OH)2 и сульфатом кальция CaSO4, причем структура и химический состав солевых отложений в значительной степени определяется температурой рабочих процессов, реализуемых в ОУ.X-ray diffraction analysis of scale from evaporators of sea water shows that in general it is formed by three main components: calcium carbonate CaCO 3 , magnesium hydroxide Mg (OH) 2 and calcium sulfate CaSO 4 , and the structure and chemical composition of salt deposits are largely determined by the temperature of the working processes implemented in the OS.
Карбонат кальция образуется в результате нагрева из бикарбоната:Calcium carbonate is formed by heating from bicarbonate:
Ca(HCO3)2→CaCO3↓+H2O+CO2↑Ca (HCO 3 ) 2 → CaCO 3 ↓ + H 2 O + CO 2 ↑
Преобладающее содержание CaCO3 характерно для вакуумных испарителей, где температура испарения не превышает 60-80°C. Карбонатная накипь характеризуется относительно малой плотностью, рыхлой структурой и низкой прочностью. Она легко растворяется почти всеми кислотами, кроме щавелевой. Все эти качества являются следствием одного свойства карбоната кальция - способности образовывать кристаллы (шлам) в толще воды.The predominant CaCO 3 content is typical for vacuum evaporators, where the evaporation temperature does not exceed 60-80 ° C. Carbonate scale is characterized by a relatively low density, loose structure and low strength. It is easily dissolved by almost all acids, except oxalic. All these qualities are the result of one property of calcium carbonate - the ability to form crystals (sludge) in the water column.
Аналогичная реакция идет и с бикарбонатом магния при нагревании:A similar reaction occurs with magnesium bicarbonate when heated:
Mg(HCO3)2→MgCO3+H2O+CO2↑Mg (HCO 3 ) 2 → MgCO 3 + H 2 O + CO 2 ↑
При нагревании воды происходит гидролиз карбоната магния с образованием труднорастворимого соединения гидроокиси магния:When water is heated, hydrolysis of magnesium carbonate occurs with the formation of a sparingly soluble compound of magnesium hydroxide:
MgCO3+2H2O→Mg(OH)2↓+H2CO3 MgCO 3 + 2H 2 O → Mg (OH) 2 ↓ + H 2 CO 3
Гидроокись магния - основной компонент накипи при температурах 70-100°C, т.е. характерен для испарителей, работающих при давлении, близком к атмосферному. Магнезиальная накипь отличается от карбонатной большей плотностью и теплопроводностью (на 10-15%). Гидроокись магния значительно хуже растворяется кислотами, чем карбонатная накипь.Magnesium hydroxide is the main component of scale at temperatures of 70-100 ° C, i.e. typical for evaporators operating at near atmospheric pressure. Magnesia scale differs from carbonate scale in higher density and thermal conductivity (by 10-15%). Magnesium hydroxide is much worse soluble in acids than carbonate scale.
Сульфатная накипь CaSO4 наиболее труднорастворима и составляет основную помеху в испарителях при температуре свыше 100-120°C. Ее осаждение - прямое следствие понижения растворимости сульфата кальция с повышением температуры раствора.Sulphate scale CaSO 4 is the most difficult to dissolve and constitutes the main obstacle in evaporators at temperatures above 100-120 ° C. Its precipitation is a direct consequence of a decrease in the solubility of calcium sulfate with increasing temperature of the solution.
Негативная сторона накипеобразования обусловлена низкой теплопроводностью накипных отложений (0,2-1,2 Вт/(м·К)), которая в десятки раз меньше теплопроводности металла (30-35 Вт/(м·К). Потому даже небольшая толщина накипных отложений на теплообменных поверхностях приводит к существенному снижению производительности ОУ, а при достижении толщины накипи более 0,8-1,0 мм уже требуется остановка и вывод из действия самой опреснительной установки для очистки теплообменных и рабочих поверхностей вышеназванных элементов и узлов ОУ от образовавшейся накипи широко известными способами (например, кислотной очисткой), что является весьма продолжительным и трудоемким процессом.The negative side of scale formation is due to the low thermal conductivity of scale deposits (0.2-1.2 W / (m · K)), which is ten times less than the thermal conductivity of metal (30-35 W / (m · K). Therefore, even a small thickness of scale deposits on heat-exchanging surfaces leads to a significant decrease in the performance of the op-amp, and when the scale thickness reaches more than 0.8-1.0 mm, it is already necessary to stop and remove the desalination plant itself to clean the heat-exchanging and working surfaces of the above-mentioned elements and assemblies of the op-amp from boil by widely known methods (for example, acid purification), which is a very lengthy and time-consuming process.
Поэтому скорость процессов накипеобразования, определяющая период между чистками, может служить объективным критерием оценки надежности работы ОУ.Therefore, the rate of scale formation processes, which determines the period between cleanings, can serve as an objective criterion for assessing the reliability of the OS.
В связи с этим назревшей общественной потребностью и актуальной задачей по обеспечению требуемой эксплуатационной надежности опреснительной установки является снижение скорости накипеобразования на рабочих поверхностях ее элементов путем поиска температурных режимов и применения соответствующих технологических устройств.In this regard, an urgent social need and an urgent task to ensure the required operational reliability of the desalination plant is to reduce the rate of scale formation on the working surfaces of its elements by searching for temperature conditions and using appropriate technological devices.
В известной ОУ задача по обеспечению допустимой скорости накипеобразования на теплопередающих поверхностях наружного многоходового кожухотрубного парового подогревателя питательной воды и кожухотрубных конденсаторов вторичного пара, работающих в режиме рекуперативного теплообмена (через теплопередающую стенку) без упаривания, решается путем использования низкопотенциальных источников греющего пара (например, пар отбора от вспомогательных турбин) для ограничения температуры нагрева морской воды и применения глубоковакуумного режима работы опреснительной установки, т.е. за счет снижения теплонапряженности теплообменных поверхностей и температуры рабочих процессов. Однако для обеспечения требуемой надежности работы сепараторов вторичного пара жалюзийного типа и дроссельно-распылительных устройств (ДРУ), предназначенных для перепуска и распыления упариваемого пересыщенного рассола в условиях нарастания концентрации солей жесткости в растворе по ходу его последующего ступенчатого испарения, это оказывается явно недостаточным, что предопределяет необходимость применения дополнительных технологических устройств для снижения скорости накипеобразования на рабочих поверхностях каналов жалюзийных сепараторов вторичного пара, дроссельных отверстий и перепускных каналов ДРУ, обусловленных процессами кристаллизации солей жесткости на естественных на центрах кристаллизации (шероховатости, неровности, загрязнения), всегда имеющихся на этих рабочих поверхностях, что может стать причиной нарушения рабочего режима ОУ и даже может привести к необходимости полной ее остановки, что весьма существенно.In the well-known OS, the task of ensuring an acceptable rate of scale formation on the heat transfer surfaces of an external multi-pass shell-and-tube steam heater of feed water and shell-and-tube condensers of secondary steam operating in the regenerative heat transfer mode (through a heat transfer wall) without evaporation is solved by using low-potential sources of heating steam (for example, steam from auxiliary turbines) to limit the temperature of heating sea water and the use of deep vacuum benching desalination plant operation, i.e. by reducing the heat stress of the heat exchange surfaces and the temperature of the working processes. However, to ensure the required reliability of the operation of the secondary steam separators of the louvre type and throttle-spraying devices (DRU), designed to bypass and spray the evaporated supersaturated brine in the conditions of increasing concentration of hardness salts in the solution during its subsequent stepwise evaporation, this is clearly insufficient, which determines the need for additional technological devices to reduce the rate of scale formation on the working surfaces of the louvre channels secondary separators of secondary steam, throttle openings and bypass channels of the switchgear, caused by the crystallization of hardness salts on natural crystallization centers (roughness, roughness, contamination) that are always present on these working surfaces, which can cause a violation of the operating mode of the op-amp and can even lead to the need to completely stop it, which is very important.
Известна попытка использования в ОУ ″зернистых присадков″, заключающаяся в использовании тонкодисперсных порошков (например, мела) путем их введения в объем питательной воды в количестве 8-10 г/л в качестве ″затравочных кристаллов″, [Коваленко В.Ф., Лукин Г.Я. /Судовые водоопреснительные установки. Л.: Судостроение, 1970.- с.110-111]. Эти частицы, суммарная поверхность которых оказывается значительно больше суммарной поверхности естественных центров кристаллизации на шероховатой стенки, являясь центрами кристаллизации в объеме пересыщенного раствора, позволяют отвлечь процесс накипеобразования от шероховатой поверхности каналов ступенчатого перепуска и дроссельных отверстий ДРУ на взвешенные в объеме жидкости частицы, т.е. заменить процесс накипеобразования на рабочих поверхностях интенсивным шламообразованием в объеме пересыщенного раствора. При этом благодаря уменьшению пересыщения раствора на этих ″затравочных кристаллах″ в объеме рассола, содержащейся в придонной зоне и приемниках рассола последующей ступени испарения, создаются благоприятные условия для снижения накипеобразования на поверхностях рабочих каналов жалюзийного сепаратора за счет снижения концентрации солей жесткости в капельках рассола, вносимых в них совместно с потоком сепарируемого вторичного пара. Отмеченная совокупность процессов протекает аналогично на всем пути ступенчатого адиабатного испарения и последовательного перепуска и дроссельного распыления рассола.There is a known attempt to use “granular additives” in OS, which involves the use of finely dispersed powders (for example, chalk) by introducing them into the volume of feed water in an amount of 8-10 g / l as “seed crystals,” [V. Kovalenko, Lukin G.Ya. Ship water desalination plants. L .: Shipbuilding, 1970.- S. 110-111]. These particles, the total surface of which turns out to be much larger than the total surface of the natural crystallization centers on the rough wall, being the crystallization centers in the volume of the supersaturated solution, make it possible to divert the scale formation process from the rough surface of the stepped bypass channels and throttle openings of the differential switchgear onto particles suspended in the liquid volume, i.e. . replace the scale formation process on the working surfaces with intensive sludge formation in the volume of a supersaturated solution. In this case, due to the decrease in the supersaturation of the solution on these “seed crystals” in the brine volume contained in the bottom zone and brine receivers of the subsequent evaporation stage, favorable conditions are created for reducing scale formation on the surfaces of the working channels of the louvre separator by reducing the concentration of hardness salts in brine droplets introduced in them together with the stream of separated secondary steam. The noted set of processes proceeds similarly along the entire path of stepwise adiabatic evaporation and sequential bypass and throttle spraying of the brine.
Однако реализация данного технического решения, связанная с использованием ″затравочных″ материалов с удельным весом 2,7-2,8 г/см3 (существенно превышающим плотность воды ρ=1,0 г/см3) в известной многоступенчатой адиабатной опреснительной установке, сопряжена с необходимостью организации эффективной циркуляции в объеме жидкости для исключения осаждения ″затравочных″ материалов на днище испарителя в нижней зоне камер ступеней испарения, что предопределяет необходимость установки специальных устройств для эффективного перемешивания объема жидкости в придонной зоне ступеней испарения, что достаточно сложно и ненадежно. При этом неизбежное осаждение ″затравочных″ материалов, предопределяя уменьшение количества ″затравочных″ кристаллов в объеме пересыщенного раствора по ходу его ступенчатого испарения и последовательного перепуска и дросселирования, приводит к снижению эффективности борьбы с накипеобразованием в отмеченных элементах испарителя. Более того, необходимость предварительного приготовления и дозировки тонкодисперных порошков приводит к значительному увеличению стоимости и трудоемкости обслуживания известной опреснительной установки. В итоге данный технологический способ не обеспечивает эффективное решение поставленной технической задачи по повышению надежности опреснительной установки и не нашел своего примененияHowever, the implementation of this technical solution associated with the use of “seed” materials with a specific gravity of 2.7-2.8 g / cm 3 (significantly higher than the density of water ρ = 1.0 g / cm 3 ) in the known multi-stage adiabatic desalination plant is with the need to organize effective circulation in the liquid volume to prevent deposition of “seed” materials on the bottom of the evaporator in the lower zone of the chambers of the evaporation stages, which necessitates the installation of special devices for efficient mixing the volume of liquid in the bottom zone of the evaporation stages, which is quite complicated and unreliable. In this case, the inevitable precipitation of “seed” materials, predetermining a decrease in the number of “seed” crystals in the volume of a supersaturated solution during its stepwise evaporation and sequential bypass and throttling, reduces the efficiency of anti-scale formation in the marked elements of the evaporator. Moreover, the need for pre-preparation and dosage of fine powders leads to a significant increase in the cost and complexity of servicing the well-known desalination plant. As a result, this technological method does not provide an effective solution to the technical problem posed to increase the reliability of the desalination plant and has not found its application
Задачей заявляемой группы изобретений является устранение отмеченных недостатков, а именно: отказ от применения дополнительных ″затравочных″ материалов; снижение трудоемкости обслуживания технологического устройства; обеспечение эффективного снижения скорости накипеобразования на поверхностях рабочих каналов жалюзийных сепараторов вторичного пара, а также в отверстиях и перепускных каналах ДРУ и повышение надежности работы ОУ путем разработки и использования принципиально новых технологических и конструктивных решений.The task of the claimed group of inventions is to eliminate the noted drawbacks, namely: refusal to use additional ″ seed ″ materials; reducing the complexity of servicing the technological device; ensuring an effective reduction in the rate of scale formation on the surfaces of the working channels of the louvered separators of the secondary steam, as well as in the openings and bypass channels of the switchgear and increasing the reliability of the OS by developing and using fundamentally new technological and design solutions.
Поставленная техническая задача достигается тем, что в известной опреснительной установке, включающей:The technical task is achieved in that in a well-known desalination plant, including:
- наружный многоходовой (по нагреваемой воде) кожухотрубный паровой подогреватель питательной воды, имеющий прямотрубный пучок с разделительной перегородкой, образующей паровоздушную полость для сбора и последующего удаления не сконденсировавшейся паровоздушной смеси, а также оборудованный сборником конденсата с его датчиком уровня;- an external multi-pass (over heated water) shell-and-tube steam feed water heater, having a straight-tube bundle with a dividing wall forming a vapor-air cavity for collecting and subsequent removal of the non-condensed vapor-air mixture, and also equipped with a condensate collector with its level sensor;
- двухступенчатый пароструйный эжектор;- two-stage steam-jet ejector;
- конденсатор двухступенчатого пароструйного эжектора с раздельными камерами конденсации паровоздушной смеси соответственно от эжекторов первой и второй ступеней, образующими совместно с последовательно подключенными трубами охлаждающей воды в них холодильники-конденсаторы с их сборниками конденсата, сообщенными между собой U-образной трубой, а также снабженные раздельными патрубками отвода воздуха от этих камер конденсации. Причем в качестве сборника конденсата здесь используется объем нижней зоны камер конденсации;- a condenser of a two-stage steam-jet ejector with separate condensation chambers of the air-vapor mixture, respectively, from the ejectors of the first and second stages, which together with the cooling water pipes are connected in series therein, condenser coolers with their condensate collectors connected between themselves by a U-shaped pipe, and also equipped with separate pipes air exhaust from these condensation chambers. Moreover, the volume of the lower zone of the condensation chambers is used here as a condensate collector;
- насосы (питательный, конденсатный, рассольный), трубопроводы, разобщительную и переключающую автоматическую арматуру, контрольно-измерительные приборы (термометры, манометры, вакуумметры, расходомеры), средства автоматического управления и защиты (соленомеры, регуляторы уровня конденсата и дистиллята, регуляторы температуры и др.);- pumps (feed, condensate, brine), pipelines, disconnecting and switching automatic valves, control and measuring devices (thermometers, manometers, vacuum gauges, flow meters), automatic control and protection means (straw meters, condensate and distillate level controllers, temperature controllers, etc. .);
- многоступенчатый адиабатный испаритель, смонтированный в герметичном корпусе, выполненном в виде прямоугольного параллелепипеда, и содержащий вертикальные разделительные перегородки, образующие отдельные ступени испарения, в каждой из которых в верхней зоне горизонтально установлен двухходовой (по охлаждающей воде) кожухотрубный конденсатор вторичного пара, имеющий прямотрубный пучок с разделительной перегородкой, образующей полость для сбора и последующего удаления не сконденсировавшейся паровоздушной смеси, а также оборудованный сборником дистиллята, а в средней зоне смонтирован сепаратор вторичного пара жалюзийного типа, предназначенный для отделение капелек рассола, захваченных поднимающимся вторичным паром и разделяющий данные ступени испарения на верхнюю зону, являющуюся конденсаторной и нижнюю, являющуюся испарительной. При этом в нижней зоне каждой ступени испарения размещен приемник рассола данной ступени испарения, выполненный в виде опускной трубы увеличенного диаметра, с подключенными к нему перепускными трубами дроссельно-распылительного устройства последующей ступени испарения. Причем каждая из этих перепускных труб содержит в своей верхней свободной части встроенное данное дроссельное устройство, над верхним срезом каждого из которых размещен грибовидный отбойник, выполняющий функцию отражателей ″фонтанных″ струй воды, вытекающих из отверстий дроссельного устройства, что способствует капельному распылению перегретого рассола и создает условия для его эффективного испарения.- a multi-stage adiabatic evaporator mounted in a sealed enclosure made in the form of a rectangular parallelepiped, and containing vertical separation walls that form separate evaporation stages, in each of which a two-pass (through cooling water) shell-and-tube secondary vapor condenser having a straight tube bundle is horizontally installed in each with a dividing wall forming a cavity for the collection and subsequent removal of not condensed vapor-air mixture, as well as equipment ny distillate collector, and in the middle zone of the vapor separator is mounted louvre type for separating droplets of brine entrained in the rising vapor and separating the secondary data at the top stage of evaporation zone, which is a capacitor and a bottom, which is the evaporator. At the same time, in the lower zone of each evaporation stage, a brine receiver of this evaporation stage is made, made in the form of an overflow pipe with an increased diameter, with bypass pipes of the subsequent throttle-spray device of the subsequent evaporation stage connected to it. Moreover, each of these bypass pipes contains in its upper free part a built-in throttle device, above the upper cut of each of which there is a mushroom-shaped chipper, which acts as reflectors of “fountain” jets of water flowing from the holes of the throttle device, which contributes to the droplet spraying of an overheated brine and creates conditions for its effective evaporation.
Все данные ступени испарения последовательно сообщены между собой соединительными перепускными трубами охлаждающей воды конденсаторов вторичного пара и снабжены трубами последовательного перепуска образующейся паровоздушной смеси из соответствующих полостей данных конденсаторов вторичного пара в направлении от первой ступени испарения к последней, а две соседние камеры ступеней испарения попарно последовательно сообщены между собой в нижней зоне перепускными трубами из приемников рассола данной ступени испарения к дроссельно-распылительным устройствам последующей ступени испарения. При этом приемник рассола последней ступени испарения сообщен с откачивающим рассольным насосом, напорный трубопровод которого имеет ответвительную перемычку с клапаном, встроенную в трубопровод перед питательным насосом испарителя, напорная полость которого сообщена с приемным трубопроводом охлаждающих труб конденсатора вторичного пара последней ступени испарения. Причем напорный трубопровод питательного насоса снабжен расходомером, а в его всасывающий трубопровод встроен фильтр забортной воды. Упомянутая ответвительная перемычка с клапаном используется для поддержания расчетной температуры охлаждающей воды на входе в конденсатор последней ступени испарения при плавании в холодных водах путем частичного перепуска рассола в трубопровод охлаждающей (питательной) воды.All data of the evaporation stage are sequentially communicated among themselves by connecting bypass pipes of the cooling water of the secondary steam condensers and are equipped with pipes of sequential bypass of the resulting vapor-air mixture from the respective cavities of these secondary vapor condensers in the direction from the first evaporation stage to the last, and two adjacent chambers of the evaporation stages are in series connected between in the lower zone bypass pipes from the brine receivers of a given evaporation stage to the throttle evacuation devices of the subsequent evaporation stage. In this case, the brine receiver of the last evaporation stage is in communication with a pumping brine pump, the pressure pipe of which has a branch jumper with a valve integrated in the pipe in front of the evaporator feed pump, the pressure cavity of which is connected to the receiving pipe of the cooling pipes of the secondary vapor condenser of the last vaporization stage. Moreover, the pressure pipe of the feed pump is equipped with a flow meter, and an overboard water filter is built into its suction pipe. The mentioned branch jumper with a valve is used to maintain the calculated temperature of the cooling water at the inlet to the condenser of the last evaporation stage when swimming in cold waters by partially transferring the brine into the cooling (feed) water pipeline.
Многоступенчатый адиабатный испаритель (далее по тексту «испаритель») также содержит систему межступенчатых дроссельных шайб, установленных на упомянутых трубах последовательного перепуска паровоздушной смеси из конденсаторов вторичного пара. При этом паровоздушная полость конденсатора вторичного пара последней ступени испарения сообщена с приемной полостью камеры смешения пароструйного эжектора первой ступени, выходная диффузорная часть которого сообщена с паровоздушной полостью камеры конденсации конденсатора первой ступени пароструйного эжектора. Полость камеры смешения пароструйного эжектора второй ступени подключена к патрубку отвода воздуха из камеры конденсации конденсатора первой ступени пароструйного эжектора, а выходной диффузор пароструйного эжектора второй ступени подключен к паровоздушной полости камеры конденсации конденсатора второй ступени пароструйного эжектора, снабженной патрубком выпуска воздуха в атмосферу.The multistage adiabatic evaporator (hereinafter referred to as the "evaporator") also contains a system of interstage throttle washers mounted on the mentioned pipes of the sequential bypass of the vapor-air mixture from the secondary vapor condensers. In this case, the vapor-air cavity of the secondary vapor condenser of the last stage of evaporation is in communication with the receiving cavity of the mixing chamber of the first-stage steam jet ejector, the output diffuser part of which is connected with the vapor-air cavity of the condensation chamber of the condenser of the first stage of the steam-jet ejector. The cavity of the mixing chamber of the second stage steam-jet ejector is connected to the pipe for exhausting air from the condensation chamber of the condenser of the first stage of the steam-jet ejector, and the output diffuser of the steam-jet ejector of the second stage is connected to the vapor-air cavity of the condensing chamber of the condenser of the second stage of the steam-jet ejector equipped with a pipe for exhausting air into the atmosphere.
Отмеченная схема отвода паровоздушной смеси от конденсаторов вторичного пара испарителя с применением промежуточной конденсации смешанной среды в камере конденсации пароструйного эжектора первой ступени позволяет значительно снизить расход рабочего пара на пароструйный эжектор второй ступени за счет уменьшения объема перемещаемой среды, поступающей в полость ее камеры смешения.The marked scheme for the removal of the vapor-air mixture from the condensers of the secondary vapor of the evaporator using intermediate condensation of the mixed medium in the condensation chamber of the first-stage steam-jet ejector allows to significantly reduce the flow of working steam to the second-stage steam-jet ejector by reducing the volume of the transported medium entering the cavity of its mixing chamber.
Входная сопловая часть обоих этих эжекторов подключена параллельно к трубопроводу подачи рабочего пара, а полость сборника конденсата камеры конденсации конденсатора первой ступени пароструйного эжектора сообщена с полостью сборника конденсата наружного многоходового кожухотрубного парового подогревателя питательной воды.The inlet nozzle part of both of these ejectors is connected in parallel to the working steam supply pipeline, and the condensate collector cavity of the condenser chamber of the condenser of the first stage of the steam-jet ejector is connected to the condensate collector cavity of the external multi-pass shell-and-tube steam feed water heater.
При этом ступенчато увеличивающийся рабочий вакуум в ступенях испарения испарителя обеспечивается за счет конденсации вторичного пара в конденсаторах соответствующих ступеней испарения и работы двухступенчатого пароструйного эжектора, отсасывающего паровоздушную смесь из паровоздушной полости конденсатора вторичного пара последней ступени испарителя, через упомянутую систему межступенчатых дроссельных шайб, встроенных в трубы межступенчатого перепуска паровоздушной смеси.In this case, a stepwise increasing working vacuum in the evaporation stages of the evaporator is ensured by condensation of the secondary vapor in the condensers of the corresponding evaporation stages and the operation of a two-stage steam-jet ejector sucking the vapor-air mixture from the vapor-air cavity of the secondary vapor condenser of the last stage of the evaporator through the mentioned system of interstage throttle washers interstage bypass of the vapor-air mixture.
К приемной части охлаждающих труб камеры конденсации конденсатора второй ступени пароструйного эжектора подведен отводящий трубопровод охлаждающей воды конденсатора вторичного пара первой ступени испарения испарителя, а выходная часть охлаждающих труб камеры конденсации конденсатора первой ступени пароструйного эжектора сообщена с приемной частью водной полости наружного многоходового кожухотрубного парового подогревателя питательной воды, паровая полость которого также подключена к низкопотенциальному источнику греющего пара через паропровод со встроенным регулятором температуры. Причем сам данный подогреватель выполнен с перекрестным направлением движения их взаимно теплообменивающихся сред с прямолинейным направлением движения нагреваемого потока.A discharge pipe of the cooling water of the condenser of the condenser of the first stage of the steam jet ejector is connected to the receiving part of the water cavity of the external multi-pass shell-and-tube steam heater whose vapor cavity is also connected to a low-grade source of heating steam and through a steam line with an integrated temperature controller. Moreover, this heater itself is made with a cross direction of movement of their mutually heat-exchanging media with a rectilinear direction of movement of the heated stream.
Выходная часть водной полости наружного многоходового кожухотрубного парового подогревателя питательной воды, в свою очередь, посредством отводящего трубопровода, снабженного датчиком температуры, связанным по управляющему импульсу с регулятором температуры, встроенным в подводящий паропровод греющего пара, имеет сообщение с входным патрубком приемника питательной воды первой ступени испарения испарителя, встроенным по оси его эллиптического днища, а к выходной части данного приемника питательной воды подключены перепускные трубы дроссельно-распределительных устройств первой ступени испарения испарителя.The output part of the water cavity of the external multi-pass shell-and-tube steam feed water heater, in turn, by means of a discharge pipe equipped with a temperature sensor connected to a temperature controller by a control pulse integrated in the supply steam of the heating steam, is in communication with the input pipe of the feed water receiver of the first evaporation stage evaporator integrated along the axis of its elliptical bottom, and bypass pipes are connected to the output part of this feed water receiver throttle switching first stage evaporator evaporation.
Сборники дистиллята всех конденсаторов вторичного пара попарно последовательно сообщены между собой трубами межступенчатого перепуска дистиллята, каждая из которых выполнена в виде U-образной трубы, высота столба жидкости в которых однозначно определяет рабочий перепад давлений между ступенями испарения испарителя, т.е. разность температур насыщения испаряемого рассола в смежных ступенях испарения. При этом сборник дистиллята конденсатора вторичного пара последней ступени испарения подключен к приемному трубопроводу цистерны дистиллята, сообщенной трубопроводом с откачивающим дистиллятным насосом.The distillate collectors of all secondary vapor condensers are pairwise connected in series with each other by interstage distillate bypass pipes, each of which is made in the form of a U-shaped pipe, the height of the liquid column in which uniquely determines the working pressure difference between the evaporator evaporation stages, i.e. the difference in saturation temperatures of the evaporated brine in adjacent evaporation stages. In this case, the distillate collector of the condenser of the secondary steam of the last evaporation stage is connected to the receiving pipe of the distillate tank, connected by a pipe with a pumping distillate pump.
Упомянутое межступенчатое перемещение дистиллята, а также паровоздушной смеси и упариваемого рассола осуществляется за счет перепада рабочего давления в смежных ступенях испарения испарителя.The mentioned interstage movement of the distillate, as well as the vapor-air mixture and the evaporated brine is carried out due to the difference in working pressure in adjacent evaporation stages of the evaporator.
Воздушная полость цистерны дистиллята сообщена с паровоздушной полостью конденсатора вторичного пара последней ступени испарения испарителя для уравнивания давления в данных полостях и надежного стока дистиллята. Причем цистерна дистиллята оснащена датчиком уровня, сообщенным по управляющему импульсу с регулятором уровня цистерны, встроенным в напорную часть трубопровода данного насоса, для поддержания ее рабочего уровня и устойчивой работы откачивающего дистиллятного насоса. Причем на выходном участке напорного трубопровода откачивающего дистиллятного насоса установлены расходомер и автоматический трехходовой переключающий соленоидный клапан, переключающий данный трубопровод на сброс дистиллята при его низком качестве посредством его связи по управляющему импульсу с соленомером, установленным на измерительной отводной перемычке контура дистиллята.The air cavity of the distillate tank is in communication with the vapor-air cavity of the secondary steam condenser of the last stage of evaporation of the evaporator to equalize the pressure in these cavities and the reliable flow of the distillate. Moreover, the distillate tank is equipped with a level sensor communicated by a control pulse with a tank level regulator built into the pressure part of the pipeline of this pump to maintain its working level and stable operation of the pumping distillate pump. Moreover, a flow meter and an automatic three-way switching solenoid valve are installed on the outlet section of the pressure pipe of the pumping out distillate pump, which switches this pipe to discharge the distillate at its low quality by its connection via a control pulse with a solenometer installed on the measuring branch jumper of the distillate circuit.
Паровоздушная смесь из паровоздушной полости наружного многоходового кожухотрубного парового подогревателя питательной воды отведена посредством трубопровода в паровоздушную полость конденсатора вторичного пара первой ступени испарения испарителя, а конденсат греющего пара из сборника конденсата данного наружного многоходового кожухотрубного парового подогревателя питательной воды отведен по трубопроводу откачивающим конденсатным насосом в цистерну конденсата для его повторного использования в пароконденсатном цикле. При этом его сборник конденсата оснащен датчиком уровня, сообщенным по управляющему импульсу с регулятором уровня, установленным на напорном трубопроводе откачивающего конденсатного насоса, для поддержания рабочего уровня в сборнике конденсата и устойчивой работы самого насоса. Причем на выходном участке его напорного трубопровода установлен автоматический трехходовой переключающий соленоидный клапан, переключающий данный трубопровод на сброс конденсата при его низком качестве посредством его связи по управляющему импульсу с соленомером, установленным на измерительной отводной перемычке контура конденсата; в ОТЛИЧИЕ от нее заявленная установка дополнительно содержит двухсекционный приемник питательной воды с патрубками подвода и отвода водных сред, установленный перед приемником питательной воды первой ступени испарения испарителя, и термоумягчитель, содержащий патрубки подвода и отвода рабочих сред. При этом патрубок подвода к нему водной среды сообщен с ответвлением, имеющим регулирующий клапан, расходомер и регулятор уровня. Причем данное ответвление встроено в отводящий трубопровод выходной части водной полости наружного многоходового кожухотрубного парового подогревателя питательной воды. Патрубок отвода водной среды со взвешенным шламом термоумягчителя сообщен с входным патрубком двухсекционного приемника питательной воды, а его патрубок отвода паровоздушной среды сообщен с паровоздушной полостью наружного многоходового кожухотрубного парового подогревателя питательной воды. Патрубок подвода пара термоумягчителя сообщен с источником греющего пара для дополнительного нагрева в нем водной среды.The steam-air mixture from the vapor-air cavity of the external multi-way shell-and-tube steam feed water heater is diverted by means of a pipeline to the steam-air cavity of the secondary steam condenser of the first stage of evaporation of the evaporator, and the condensate from the heating steam from the condensate collector of this external multi-pass shell-and-tube steam heater of the feed water is discharged through the pipeline through the pipeline for its reuse in the vapor condensate cycle. At the same time, its condensate collector is equipped with a level sensor communicated by a control pulse with a level regulator installed on the pressure pipe of the condensate drain pump to maintain the operating level in the condensate collector and the stable operation of the pump. Moreover, an automatic three-way switching solenoid valve is installed at the output section of its pressure pipeline, which switches this pipeline to condensate discharge at its low quality by means of its connection via a control pulse with a straw meter installed on the measuring branch jumper of the condensate circuit; DIFFERENT from it, the claimed installation additionally contains a two-section receiver of feed water with nozzles for supplying and discharging aqueous media, installed in front of the receiver of feed water for the first stage of evaporation of the evaporator, and a thermal softener containing nozzles for supplying and discharging working media. In this case, the pipe for supplying an aqueous medium to it is in communication with a branch having a control valve, a flow meter and a level regulator. Moreover, this branch is built into the outlet pipe of the outlet part of the water cavity of the external multi-pass shell-and-tube steam feed water heater. The outlet pipe of the aqueous medium with the suspended slurry of the thermal softener is in communication with the inlet pipe of the two-section feed water receiver, and its pipe of the outlet of the vapor-air medium is in communication with the vapor-air cavity of the external multi-pass shell-and-tube steam feed water heater. The pipe for supplying steam to the softener is connected to a source of heating steam for additional heating of the aqueous medium in it.
Сам двухсекционный приемник питательной воды содержит цилиндрический корпус с эллиптическими крышкой и днищем, патрубки подвода и отвода водных сред, патрубки для подключения водоуказательной колонки в верхней его части и оснащен датчиком уровня (например, поплавкового типа), установленным в верхней части его цилиндрического корпуса, а также имеет дополнительную обечайку внутри корпуса, встроенную по оси его эллиптического днища с протяженностью по своей высоте от днища, равной высоте цилиндрической части корпуса, и образующую две вертикальные открытые полости: внешнюю и центральную. Внешняя полость патрубком отвода, размещенным в нижней ее зоне, сообщена с патрубком подвода водной среды приемника питательной воды первой ступени испарения испарителя, а центральная полость патрубком подвода, встроенным по оси днища, подключена к отводящему трубопроводу выходной части водной полости наружного многоходового кожухотрубного парового подогревателя питательной воды, содержащему регулирующий клапан и регулятор уровня, сообщенный по управляющему импульсу с датчиком уровня двухсекционного приемника питательной воды, установленным в верхней части его цилиндрического корпуса. Причем его центральная полость в нижней зоне также сообщена с патрубком подвода воды со взвешенным шламом от термоумягчителя для их качественного смешивания с питательной водой. По оси эллиптической крышки встроен патрубок отвода воздуха, подключенный к трубопроводу с воздушным клапаном.The two-section feed water receiver itself contains a cylindrical body with an elliptical cover and bottom, nozzles for supplying and discharging aqueous media, nozzles for connecting a water indicating column in its upper part and is equipped with a level sensor (for example, a float type) installed in the upper part of its cylindrical body, and also has an additional shell inside the case, built along the axis of its elliptical bottom with a length along its height from the bottom equal to the height of the cylindrical part of the body, and forming two vertices open open cavities: external and central. The external cavity by the branch pipe located in its lower zone is in communication with the pipe for supplying the aqueous medium of the feedwater receiver of the first evaporation stage of the evaporator, and the central cavity with the supply pipe integrated along the bottom axis is connected to the discharge pipe of the outlet part of the water cavity of the external multi-pass shell-and-tube steam heater water containing a control valve and a level controller communicated by a control pulse with a level sensor of a two-section feed water receiver, anovlennym in the upper part of its cylindrical body. Moreover, its central cavity in the lower zone is also in communication with a water supply pipe with suspended sludge from a thermal softener for their high-quality mixing with feed water. On the axis of the elliptical cover, an air exhaust pipe is integrated, connected to the pipeline with an air valve.
В составе заявляемой опреснительной установки, как единого целого, эти дополнительные ее составные части предназначены для реализации двух технологически взаимосвязанных процессов. Так термоумягчитель, как часть целого, который может использоваться и самостоятельно, является в ней технологическим устройством для генерации частиц подвижного шлама в объеме пересыщенного по накипеобразующим солям раствора, используемых в последующем в этом целом, а именно в двухсекционном приемнике питательной воды в качестве ″затравочных кристаллов″ для снижения пересыщения солей жесткости в объеме нагретой питательной воды первой ступени испарения испарителя за счет шламообразования в ее объеме (термическое умягчение).As part of the inventive desalination plant, as a whole, these additional components are intended for the implementation of two technologically interconnected processes. So, the heat softener, as part of the whole, which can be used independently, is a technological device in it for generating particles of mobile sludge in the volume of a solution supersaturated with scale-forming salts, which are subsequently used as a whole, namely in a two-section receiver of feed water as ″ seed crystals ″ To reduce the supersaturation of hardness salts in the volume of heated feed water of the first stage of evaporation of the evaporator due to sludge formation in its volume (thermal softening).
При этом термоумягчитель, как часть целого, являясь определяющим звеном в данной взаимосвязанной технологической цепи термического умягчения питательной воды ОУ, отвечает следующим основополагающим требованиям: способность генерировать максимальное количество подвижных шламовых частиц в объеме пересыщенного раствора и обеспечивать эффективный отвод жидкости с наибольшим содержанием этих шламовых частиц.At the same time, the heat softener, as a part of the whole, being the determining element in this interconnected technological chain of thermal softening of the OU feed water, meets the following fundamental requirements: the ability to generate the maximum number of mobile sludge particles in the volume of a supersaturated solution and to ensure efficient liquid removal with the highest content of these sludge particles.
Известно, принятое за прототип, устройство-термоумягчитель, предназначенное для термической обработки подпиточной сетевой воды отопительных котельных, использующих исходную пресную воду с повышенной минерализацией [А.с. №1615459 СССР от 23.12.1990 г./ Устройство для обработки воды. МПК F22D 1/30, C02F 1/20, C02F 103:02], содержащее вертикальный цилиндрический корпус с крышкой, днищем и патрубком подвода пара, а также патрубками отвода выпара, умягченной воды и шлама, а также содержащий коллектор подвода воды с раздающими насадками, под которыми размещены скомпонованные в горизонтальной перегородке приемные контактно-пленочные водонагреватели конфузорного типа; две вертикальные цилиндрические обечайки, концентрично установленные на днище корпуса по его оси и образующие три вертикальные открытые полости (секции термического умягчения), из которых внешняя полость образована внутренней поверхностью корпуса и периферийной обечайкой, средняя образована периферийной и центральной обечайками, а сама центральная обечайка образует в корпусе центральную полость. Причем в известном устройстве в нижней части центральной обечайки по ее периметру выполнены вырезы для перетока жидкости из центральной полости в среднюю.It is known, adopted as a prototype, a device-thermal softener designed for heat treatment of make-up network water of heating boilers using source fresh water with increased mineralization [A.S. No. 1615459 of the USSR dated 12/23/1990 / Device for water treatment.
При этом известное взаимное расположение патрубка греющего пара, коллекторов подвода воды и отвода умягченной воды, а также патрубков продувки шлама и удаления выпара выполнено с учетом обеспечения противоточного движения нагреваемой воды и греющего пара для эффективной реализации процессов нагрева и дегазации, а также организации процессов термического умягчения раствора в направлении от центральной полости к внешней путем последовательного чередования опускного и подъемного движения нагретой жидкости в этих полостях умягчения с поэтапной продувкой образующегося шлама и подачей умягченной и дегазированной воды из внешней полости на подпитку тепловых сетей. Такая схема организации процессов термического умягчения воды в определенной мере отвечает требованиям качественного приготовления подпиточной сетевой воды.In this case, the known relative position of the heating steam pipe, the water supply and softened water collectors, as well as the sludge purge and vapor removal pipes, is made taking into account the countercurrent movement of the heated water and heating steam for the effective implementation of heating and degassing processes, as well as the organization of thermal softening processes solution in the direction from the central cavity to the external by successively alternating the lowering and lifting movements of the heated fluid in these softening cavities with stage-by-stage blowing of the formed sludge and supply of softened and degassed water from the external cavity to recharge heating networks. This arrangement of the processes of thermal softening of water to a certain extent meets the requirements of high-quality preparation of make-up network water.
Однако известное конструктивно-компоновочное техническое решение не позволяет реализовать, что является его недостатком, основной замысел изобретения по генерации частиц подвижного шлама для последующего его использования в качестве ″затравочных кристаллов″ с наибольшим содержанием этих шламовых частиц на выходе устройства. Это обусловлено тем, что в устройстве-прототипе отвод термически умягченной воды осуществляется из внешней полости секции термического умягчения, где концентрация шламовых частиц минимальна. При этом, как показал опыт, попытка повышения их концентрации путем закрытия патрубков продувки шлама из корпуса устройства и увеличения скорости движения жидкости до значений, превышающих скорость седиментации (осаждения) шлама в ее средней полости умягчения, сопряжена с необходимостью внесения существенных конструктивных изменений. Более того, организация отвода шламосодержащей воды из внешней полости, обладающей наибольшим сечением (периметром) по сравнению с другими полостями, весьма затруднительна, что естественно требует дополнительной конструктивной доработки для исключения осаждения и скопления шлама в ее нижней зоне. Т.е. известное техническое решение имеет недостатки, а именно: не обеспечивает возможность эффективного отвода воды с наибольшим содержанием взвешенного шламовых частиц, для их последующего использования в качестве ″затравочных кристаллов″, что является основной задачей единого изобретательского замысла.However, the known structural and layout technical solution does not allow to realize, which is its drawback, the main idea of the invention for the generation of particles of mobile sludge for its subsequent use as “seed crystals” with the highest content of these sludge particles at the output of the device. This is due to the fact that in the prototype device, the removal of thermally softened water is carried out from the external cavity of the thermal softening section, where the concentration of sludge particles is minimal. At the same time, experience has shown that an attempt to increase their concentration by closing sludge blowdown nozzles from the device body and increasing the fluid velocity to values that exceed the sedimentation rate (sedimentation) of the sludge in its middle softening cavity is associated with the need for significant structural changes. Moreover, the organization of drainage of sludge-containing water from the external cavity, which has the largest cross-section (perimeter) compared to other cavities, is very difficult, which naturally requires additional structural refinement to prevent sedimentation and accumulation of sludge in its lower zone. Those. The known technical solution has drawbacks, namely: it does not provide the ability to efficiently drain water with the highest content of suspended sludge particles, for their subsequent use as “seed crystals”, which is the main task of a single inventive concept.
Для устранения отмеченных недостатков известного термоумягчителя, содержащего вертикальный цилиндрический корпус с днищем, крышкой и патрубком подвода пара, а также патрубками отвода выпара, умягченной воды и шлама, а также содержащего коллектор подвода воды с раздающими насадками, под которыми размещены скомпонованные в горизонтальной перегородке приемные контактно-пленочные водонагреватели конфузорного типа; а также содержащего две вертикальные цилиндрические обечайки, установленные концентрично на днище корпуса по его оси и образующие три вертикальные открытые полости (секции термического умягчения), из которых внешняя полость образована внутренней поверхностью корпуса и периферийной обечайкой, средняя образована периферийной обечайкой и центральной обечайкой, а сама центральная обечайка образует в корпусе центральную полость, в ОТЛИЧИЕ от него заявляемый термоумягчитель дополнительно содержит встроенную в корпус под его крышкой перфорированную диафрагму, имеющую отверстия в периферийной своей зоне для организации равномерной подачи пара в зону нагрева воды; куполообразную горизонтальную перегородку, установленную с кольцевым зазором относительно внутренней стенки корпуса на опорных элементах на этих стенках и размещенную ниже горизонтальной перегородки со скомпонованными в ней приемными контактно-пленочными водонагревателями конфузорного типа, а также дополнительно содержит коллектор отвода выпара, установленный под данной куполообразной перегородкой. При этом верхний торец периферийной обечайки расположен выше верхнего торца центральной обечайки, а протяженность обеих из них по своей высоте от днища составляет более половины высоты корпуса термоумягчителя. В нижней части периферийной обечайки по ее периметру выполнены вырезы для перетока жидкости из внешней полости в среднюю. Форма днища корпуса и его крышки выполнена эллиптической. Патрубок отвода воды совмещен с отводом частиц шлама и вмонтирован по оси эллиптического днища корпуса под его центральной полостью, а патрубок подвода пара вмонтирован в эллиптическую крышку корпуса по его оси.To eliminate the noted drawbacks of the known thermal softener containing a vertical cylindrical body with a bottom, a cover and a steam supply pipe, as well as steam discharge pipes, softened water and sludge, as well as a water supply manifold with distribution nozzles, under which the receiving contactors are arranged in a horizontal partition -confuser-type film water heaters; as well as containing two vertical cylindrical shells mounted concentrically on the bottom of the housing along its axis and forming three vertical open cavities (thermal softening sections), of which the outer cavity is formed by the inner surface of the housing and the peripheral shell, the middle is formed by the peripheral shell and the central shell, and the central shell forms a central cavity in the body, UNLIKE it the claimed thermal softener additionally contains a perforation built into the body under its cover an oriented diaphragm having openings in its peripheral zone for organizing uniform steam supply to the water heating zone; a domed horizontal partition installed with an annular gap relative to the inner wall of the housing on the supporting elements on these walls and located below the horizontal partition with the receiving contact-film contact-film water heaters of confuser type arranged in it, and further comprises a vapor removal manifold installed under this dome-shaped partition. The upper end of the peripheral shell is located above the upper end of the Central shell, and the length of both of them in height from the bottom is more than half the height of the casing of the softener. In the lower part of the peripheral shell along its perimeter, cutouts are made for the flow of fluid from the external cavity to the middle. The shape of the bottom of the body and its cover is elliptical. The water outlet pipe is combined with the discharge of sludge particles and mounted along the axis of the elliptical bottom of the body under its central cavity, and the steam supply pipe is mounted in the elliptical cover of the body along its axis.
Цилиндрический корпус, в своей верхней части, снабжен патрубками для подключения водоуказательной колонки, а также оборудован датчиком уровня (например, поплавкового типа). Причем датчик уровня связан по управляющему импульсу с регулятором уровня, установленным на упомянутом ответвлении отводящего трубопровода выходной части водной полости наружного многоходового кожухотрубного парового подогревателя питательной воды, которое подключено к патрубку подвода водной среды термоумягчителя, а коллекторы отвода выпара и подвода воды к контактно-пленочным водонагревателям, вертикальные цилиндрические обечайки и куполообразная горизонтальная перегородка выполнены из термостойких гидрофобных пищевых пластмасс.The cylindrical body, in its upper part, is equipped with nozzles for connecting a water indicating column, and is also equipped with a level sensor (for example, a float type). Moreover, the level sensor is connected by a control pulse to a level controller installed on the branch pipe of the outlet part of the water cavity of the external multi-pass shell-and-tube steam feed water heater, which is connected to the pipe for supplying the aqueous medium of the thermal softener, and the collectors for the removal of vapor and the supply of water to the contact-film water heaters , vertical cylindrical shells and a domed horizontal partition made of heat-resistant hydrophobic food layers mass
Заявленное исполнение названных конструктивных элементов, находящихся в наиболее коррозионно- и накипеопасной зоне термоумягчителя, из термостойких гидрофобных пищевых пластмасс направлено на повышение надежности и долговечности работы данного устройства, при этом существенным является то, что изготовление не нагруженных элементов термоумягчителя с применение пластмасс с меньшим по сравнению с металлом удельным весом обеспечивает снижение массы и стоимости устройства.The claimed performance of the named structural elements located in the most corrosive and scale-hazardous zone of the heat softener from heat-resistant hydrophobic food plastics is aimed at increasing the reliability and durability of the operation of this device, while it is essential that the manufacture of unloaded heat softener elements using plastics with less compared with metal specific gravity provides a reduction in the mass and cost of the device.
В свою очередь, изготовление горизонтальной куполообразной перегородки, периферийной и центральной обечаек из пластмасс с гидрофобными свойствами, ухудшающими условия отложение накипи на внешней поверхности куполообразной горизонтальной поверхности и вертикальных поверхностях цилиндрических обечаек, препятствует снижению пересыщения раствора, обусловленного накипеобразованием, перед его поступлением во внешнюю секцию, а также в самих секциях умягчения по ходу движения пересыщенного раствора, что является дополнительным фактором, способствующим повышению в них эффективности генерации шламовых частиц, являющихся главной целевой технологической продукцией термоумягчителя, что является весьма существенным и принципиально важным для достижения поставленной задачи по эффективной генерации шламовых частиц.In turn, the manufacture of a horizontal domed septum, peripheral and central shells made of plastic with hydrophobic properties that worsen the conditions of scale deposition on the outer surface of the domed horizontal surface and the vertical surfaces of the cylindrical shells, prevents the solution from being supersaturated due to scale formation before it enters the outer section, as well as in the softening sections themselves in the direction of movement of the supersaturated solution, which is an additional factor Contributing to the increase in their efficiency of generation of sludge particles, which are the main target termoumyagchitelya technological production, which is very important and crucial to achieve the targets for the efficient generation of sludge particles.
Кроме того, согласно требованиям санитарно-эпидемиологических правил и нормативов СанПиН 2.1.4.1074-01 в устройствах, связанным с выработкой пресной воды, которые могут быть использованы в качестве питьевой, разрешено применение пищевых пластмасс, исключающих выделение вредных веществ в процессе нагрева, и сертифицированных в соответствии с требованиями методических указаний МУ 2.1.4.78-99 «Гигиеническая оценка материалов, реагентов, оборудования, технологий, используемых в системах водоснабжения».In addition, in accordance with the requirements of the sanitary and epidemiological rules and standards of SanPiN 2.1.4.1074-01, in devices related to the production of fresh water that can be used as drinking water, the use of food plastics is excluded, which exclude the release of harmful substances during heating, and are certified in in accordance with the requirements of the guidelines MU 2.1.4.78-99 "Hygienic evaluation of materials, reagents, equipment, technologies used in water supply systems."
Заявляемые конструктивно-компоновочные решения по термоумягчителю в совокупности его признаков направлены на реализацию основных требований, предъявляемых к данному технологическому устройству, а именно: организация эффективной генерации в объеме пересыщенного раствора подвижных шламовых частиц и обеспечение отвода воды с наибольшим содержанием взвешенного шламовых частиц, для их последующего использования в качестве ″затравочных кристаллов″.The inventive design and layout solutions for the thermal softener, in the aggregate of its features, are aimed at implementing the basic requirements for this technological device, namely: organizing efficient generation of movable slurry particles in the volume of a supersaturated solution and ensuring water drainage with the highest content of suspended slurry particles, for their subsequent use as ″ seed crystals ″.
При этом реализованы ключевые технические требования, предъявляемые к термоумягчителю, на основе известных закономерностей термического умягчения высоко минерализованных вод, которые сводятся к следующему:At the same time, the key technical requirements for the thermal softener are implemented, based on the known laws of thermal softening of highly mineralized waters, which boil down to the following:
- эффективность процесса генерации частиц подвижного шлама в объеме пересыщенного раствора, основанного на использовании отрицательной растворимости солей жесткости, возрастает с повышением температуры нагрева жидкости и, обусловленного этим, увеличением пересыщения раствора, при этом катализирующим фактором служит наличие центров кристаллизации (пузырьки пара, частицы шлама) в объеме жидкости;- the efficiency of the process of generating particles of mobile sludge in the volume of a supersaturated solution, based on the use of negative solubility of hardness salts, increases with increasing temperature of the heating fluid and, consequently, an increase in the supersaturation of the solution, while the presence of crystallization centers (vapor bubbles, sludge particles) serves as a catalytic factor in the volume of fluid;
- интенсивность снижения пересыщения раствора (кинетика термического умягчения), за счет шламообразования в ее объеме, и степень завершенности процесса термического умягчения зависит от реализуемого при этом гидродинамического режима движения жидкости (ламинарный, ламинарно-турбулентный или турбулентный) и времени пребывания раствора в зоне термического умягчения. Так, при турбулентном режиме движении, за счет активного выноса жидкости из зоны с меньшим пересыщением раствора в зону с повышенным пересыщением, происходит общее снижение пересыщения умягчаемого раствора по ходу его движения, что, в конечном счете, предопределяет снижение интенсивности шламообразования. Поэтому наибольшая эффективность шламообразования может быть достигнута только при ламинаризации движения жидкости, ослабляющей такое перемешивание во всем объеме и обусловленное этим снижение пересыщения умягчаемого раствора. При этом достигается наибольший концентрационный потенциал для эффективного шламообразования по ходу термического умягчения раствора.- the intensity of reducing the supersaturation of the solution (kinetics of thermal softening) due to sludge formation in its volume, and the degree of completion of the process of thermal softening depends on the hydrodynamic regime of fluid movement (laminar, laminar-turbulent or turbulent) and the residence time of the solution in the zone of thermal softening . So, in the turbulent mode of motion, due to the active removal of fluid from the zone with less supersaturation of the solution into the zone with increased supersaturation, there is a general decrease in the supersaturation of the softened solution in the direction of its movement, which ultimately determines a decrease in the intensity of sludge formation. Therefore, the greatest efficiency of sludge formation can be achieved only with the laminarization of fluid motion, which weaken such mixing throughout the volume and the resulting reduction in the supersaturation of the softened solution. In this case, the greatest concentration potential is achieved for effective sludge formation during thermal softening of the solution.
Все названные позитивные факторы, обеспечивающие оптимальные условия для эффективной генерации частиц подвижного шлама, реализованы в термоумягчителе путем использования дополнительного контактного нагрева умягчаемой воды греющим паром, применением секционирования водного объема термоумягчителя, исключающим перемешивание жидкости во всем ее объеме. При этом уровень ламинаризации движущейся жидкости в самих секциях термического умягчения определяется скоростью движения потока, т.е площадью поперечного сечения данных секций.All these positive factors providing optimal conditions for the efficient generation of moving sludge particles are implemented in a thermal softener by using additional contact heating of softened water with heating steam, by using a section of the water volume of the thermal softener, which excludes mixing of the liquid in its entire volume. Moreover, the level of laminarization of a moving fluid in the thermal softening sections themselves is determined by the speed of the flow, i.e., the cross-sectional area of these sections.
В заявляемом термоумягчителе, как части целого, технологический процесс генерации подвижных частиц шлама в объеме пересыщенного раствора осуществляется следующим образом.In the inventive thermal softener, as part of the whole, the technological process for the generation of mobile particles of sludge in the volume of a supersaturated solution is as follows.
Питательная вода через ответвление, содержащее регулирующий клапан, расходомер, регулятор уровня и встроенное в трубопровод отвода нагретой питательной воды из выходной водной полости наружного многоходового кожухотрубного парового подогревателя питательной воды, подведена к коллектору подвода воды и далее через его раздающие насадки к контактно-пленочным водонагревателям конфузорного типа, встроенных в горизонтальную перегородку, где стекает в пленочном режиме по их внутренней конфузорной поверхности. Греющий пар через патрубок, размещенный по оси эллиптической крышки, подается в зону нагрева через перфорированную диафрагму, имеющую отверстия в своей периферийной зоне и размещенную горизонтально под эллиптической крышкой, равномерно поступает к контактно-пленочным водонагревателям конфузорного типа, где, за счет конденсации греющего пара на свободной поверхности гравитационно стекающей пленки жидкости, обеспечивается ее эффективный дополнительный нагрев. Такой контактный нагрев с использованием конфузора, выполненного из малотеплопроводного материала, обеспечивает минимальную температуру в пристенных слоях жидкости, что существенно важно для создания условий безнакипного режима работы самого контактного водонагревателя. Дальнейший контактный нагрев осуществляется в режиме кольцевого струйно-пленочного течения жидкости на выходе водонагревателя в спутно-поперечном режиме движения греющего пара. При этом нагретая вода поступает на внешнюю поверхность горизонтальной куполообразной перегородки, размещенной ниже упомянутой горизонтальной перегородки со скомпонованными в ней контактно-пленочными водонагревателями конфузорного типа, и стекает в виде струй во внешнюю секцию термического умягчения, образованную внутренней поверхностью корпуса и периферийной обечайкой. На этом участке догрев воды обеспечивается за счет конденсации греющего пара на внешних поверхностях последовательно обтекаемых им струй воды. На всем пути своего спутно-поперечного движения греющий пар обеспечивает ″вентиляцию″ свободных поверхностей нагреваемой жидкости, способствуя удалению выделившихся газов через коллектор отвода выпара, размещенный под куполообразной перегородкой. Благодаря размещению коллектора отвода паровоздушной смеси под куполообразной перегородкой, имеющей максимальную площадь в нижнем поперечном сечении, и учитывая, что расход выпара, удаляемого с изменением вектора направления движения на 90°, не превышает 3-5% от расхода греющего пара, исключается вынос капелек солесодержащей влаги совместно с выпаром, что позволяет направить выпар в соответствующий конденсатор (наружный многоходовой кожухотрубный паровой подогреватель питательной воды) для последующего возврата конденсата в пароконденсатный цикл.Feed water through a branch containing a control valve, a flow meter, a level regulator and built into the heated feed water discharge pipe from the outlet water cavity of an external multi-pass shell-and-tube steam feed water heater is supplied to the water supply manifold and then through its dispensing nozzles to the contact-film water heaters of the confuser type, embedded in a horizontal partition, where it flows in film mode on their internal confuser surface. Heating steam through a pipe placed along the axis of the elliptical cover is fed into the heating zone through a perforated diaphragm having holes in its peripheral zone and placed horizontally under the elliptical cover, uniformly flows to contact-film water heaters of confuser type, where, due to condensation of the heating steam on the free surface of the gravitationally flowing liquid film, its effective additional heating is provided. Such contact heating using a confuser made of low-heat-conducting material ensures a minimum temperature in the near-wall layers of the liquid, which is essential for creating conditions for a non-scale operation of the contact water heater itself. Further contact heating is carried out in the mode of an annular jet-film fluid flow at the outlet of the water heater in a satellite-transverse mode of movement of heating steam. In this case, the heated water enters the outer surface of the horizontal domed partition placed below the horizontal partition with the contact-film water heaters of confuser type arranged in it and flows in the form of jets into the outer section of thermal softening formed by the inner surface of the casing and the peripheral shell. In this area, water heating is ensured by condensation of the heating steam on the external surfaces of the water jets streamlined by it. Throughout the path of its transversal motion, the heating steam provides “ventilation” of the free surfaces of the heated fluid, helping to remove the released gases through the vapor removal manifold located under the domed partition. Due to the location of the vapor-air mixture exhaust manifold under a domed partition having a maximum area in the lower cross section, and taking into account that the flow rate of the vapor removed with a change in the direction vector by 90 ° does not exceed 3-5% of the flow rate of the heating steam, the removal of salt-containing droplets is excluded moisture together with the vapor, which allows you to send the vapor to the appropriate condenser (external multi-pass shell-and-tube steam feed water heater) for the subsequent return of condensate in the vapor natal cycle.
Заявляемая схема организации дополнительного нагрева жидкости в режиме спутно-поперечного движения греющего пара в сочетании с активной ″вентиляцией″ свободных поверхностей нагреваемой воды предопределяет увеличение парциального давления пара на границе раздела фаз, благодаря чему достигается минимальный недогрев жидкости до температуры насыщения, соответствующей давлению в корпусе термоумягчителя, что способствует достижению максимального пересыщения раствора по накипеобразующим солям на входе внешней секции умягчения, что является фактором, интенсифицирующим процессы генерации первичных шламовых частиц в данной секции термического умягчения.The inventive scheme for organizing additional heating of the liquid in the mode of transverse-lateral movement of heating steam in combination with active ventilation ’of the free surfaces of the heated water determines an increase in the partial pressure of the vapor at the interface, thereby minimizing the liquid’s under-heating to the saturation temperature corresponding to the pressure in the case of the softener , which helps to achieve maximum supersaturation of the solution with scale-forming salts at the inlet of the external softening section, which I is a factor that intensifies the generation of primary sludge particles in this section of thermal softening.
При этом частицы пара, захваченные струями жидкости, стекающими с куполообразной перегородки, создают в верхней зоне внешней секции термического умягчения насыщенную паровыми пузырями зону, перемещающуюся вместе с жидкостью вниз. Причем паровые пузырьки различных размеров выполняют различные функции в процессе движения раствора во внешней секции термического умягчения. Так паровые пузырьки больших размеров способствуют дегазации нагретой жидкости за счет диффузии выделившихся газов в их объем, и по мере роста эти паровые пузырьки всплывают вверх к вентилируемой границе раздела фаз, способствуя удалению газов совместно с выпаром. В то же время мельчайшие паровые пузырьки, выполняя функцию центров кристаллизации, являются катализирующим фактором образования зародышей первичных частиц шлама в объеме пересыщенного раствора во внешней секции умягчения, что весьма существенно.In this case, vapor particles trapped by jets of liquid flowing down from the domed septum create a zone saturated with steam bubbles in the upper zone of the external section of thermal softening, which moves downward along with the liquid. Moreover, steam bubbles of various sizes perform various functions in the process of movement of the solution in the outer section of thermal softening. So large vapor bubbles contribute to the degassing of the heated liquid due to the diffusion of the released gases into their volume, and as they grow, these steam bubbles float up to the ventilated phase boundary, helping to remove gases together with the vapor. At the same time, the smallest vapor bubbles, acting as crystallization centers, are a catalytic factor in the formation of nuclei of primary particles of sludge in the volume of a supersaturated solution in the outer softening section, which is very significant.
Наряду с отмеченными процессами в объеме нагретого пересыщенного раствора во внешней секции термического умягчения происходит также естественное образование центров кристаллизации (зародышей первичных частиц шлама), происходящее за счет снижения пересыщения жидкости в зоне, характеризующейся наибольшим концентрационным потенциалом пересыщенного раствора.Along with the noted processes in the volume of the heated supersaturated solution in the external section of thermal softening, there is also a natural formation of crystallization centers (nuclei of the primary sludge particles), which occurs due to a decrease in the supersaturation of the liquid in the zone characterized by the highest concentration potential of the supersaturated solution.
В объеме раствора последующих секций термического умягчения: средней, образованной центральной обечайкой и периферийной обечайкой, имеющей в своей нижней части по ее периметру вырезы для перетока жидкости из внешней секции в среднюю, и центральной секции, образованной самой центральной обечайкой, происходит рост первичных центров кристаллизации (шламообразование), генерируемых в объеме раствора внешней секции термического умягчения. Причем благодаря изготовлению горизонтальной куполообразной перегородки, периферийной и центральной обечаек из пластмасс с гидрофобными свойствами, ухудшаются условия отложения накипи на внешней поверхности куполообразной горизонтальной поверхности и вертикальных поверхностях цилиндрических обечаек, препятствующие снижению пересыщения раствора, обусловленного накипеобразованием на указанных поверхностях, перед его поступлением во внешнюю секцию, а также в самих секциях умягчения по ходу движения пересыщенного раствора и что является дополнительным фактором, способствующим повышению эффективности генерации шламовых частиц.In the solution volume of the subsequent sections of thermal softening: the middle formed by the central shell and the peripheral shell, which has cutouts in its lower part along its perimeter for the flow of fluid from the outer section to the middle, and the central section formed by the central shell itself, the primary crystallization centers grow ( sludge formation) generated in the solution volume of the external section of thermal softening. Moreover, due to the manufacture of a horizontal domed septum, peripheral and central shells made of plastics with hydrophobic properties, the scale deposits on the outer surface of the horizontal domed surface and the vertical surfaces of the cylindrical shells are deteriorating, preventing the solution from being supersaturated due to scale formation on these surfaces before it enters the outer section , as well as in the softening sections themselves in the direction of movement of the supersaturated solution and that is an additional factor contributing to an increase in the efficiency of generation of sludge particles.
Кроме того, за счет ламинаризации движущейся жидкости обеспечивается наибольший концентрационный потенциал для эффективной генерации и роста шламовых частиц по ходу движения умягчаемого раствора, являющихся главной целевой технологической продукцией термоумягчителя.In addition, due to the laminarization of the moving fluid, the greatest concentration potential is provided for the efficient generation and growth of sludge particles along the course of the softening solution, which are the main target technological products of the thermal softener.
При этом функциональное назначение этих секций термического умягчения различно, поэтому для организации эффективной генерации шламовых частиц выполнено рациональное распределение общего водного объема термоумягчителя между секциями термического умягчения, а именно:The functional purpose of these sections of thermal softening is different, therefore, to organize the effective generation of sludge particles, a rational distribution of the total water volume of the thermal softener between the thermal softening sections is performed, namely:
- во внешней секции, в условиях максимального пересыщения раствора, обусловленного ее дополнительным нагревом, и наличия мельчайших паровых пузырьков, выполняющих функцию центров кристаллизации, происходит интенсивное образование первичных зародышей центров кристаллизации и начинается их рост (шламообразование). При этом общая эффективность работы термоумягчителя в значительной степени определяется эффективностью организации процессов в данной секции, что и достигнуто за счет увеличения времени пребывания и снижения скорости опускного движения раствора. Поэтому водный объем внешней секции установлен наибольшим (не менее половины общего водного объема термоумягчителя);- in the outer section, under conditions of maximum supersaturation of the solution due to its additional heating, and the presence of the smallest vapor bubbles, which serve as crystallization centers, the primary nuclei begin to intensively form crystallization centers and their growth begins (sludge formation). Moreover, the overall efficiency of the heat softener is largely determined by the efficiency of the organization of processes in this section, which is achieved by increasing the residence time and lowering the speed of the lowering movement of the solution. Therefore, the water volume of the outer section is set to the largest (at least half of the total water volume of the thermal softener);
- в средней секции в режиме подъемного движения происходит дальнейший рост и укрупнение шламовых частиц, поступающих из внешней секции, в результате чего возрастает их суммарная поверхность. При этом использование единой водной среды, предопределяющее идентичность химического состава первичных зародышей центров кристаллизации, генерируемых в объеме внешней секции, химическому составу умягчаемого раствора, обусловливает меньшую работу кристаллизации на этих ″затравочных″ шламовых частицах в объеме пересыщенного раствора. Благодаря отмеченному катализирующему фактору обеспечивается эффективный рост шламовых частиц в объеме раствора данной и последующей секций термического умягчения.- in the middle section in the lifting mode, further growth and enlargement of the sludge particles coming from the outer section occurs, as a result of which their total surface increases. In this case, the use of a single aqueous medium, which determines the identity of the chemical composition of the primary nuclei of the crystallization centers generated in the volume of the outer section, to the chemical composition of the softened solution, leads to less crystallization on these “seed” slurry particles in the volume of the supersaturated solution. Thanks to the noted catalyzing factor, the effective growth of slurry particles in the volume of the solution of this and the subsequent sections of thermal softening is ensured.
В объеме средней секции для эффективного роста шламовых частиц в объеме пересыщенного раствора также требуется ламинаризация потока жидкости в режиме ее подъемного движения, что достигнуто за счет обеспечения соответствующей скорости движения и времени пребывания в ней умягчаемого раствора. В итоге объем средней секции занимает не менее трети общего водного объема термоумягчителя;In the volume of the middle section for the effective growth of sludge particles in the volume of the supersaturated solution, laminarization of the fluid flow in the mode of its lifting movement is also required, which is achieved by ensuring the corresponding speed of movement and the residence time of the softened solution in it. As a result, the volume of the middle section occupies at least a third of the total water volume of the thermal softener;
- в центральной секции в режиме опускного движения жидкости продолжается рост шламовых частиц и завершается на стадии, достаточной для их дальнейшего использования в качестве ″затравочных кристаллов″ в двухсекционном приемнике питательной воды опреснителя. При этом интенсивность роста шламовых частиц в объеме данной секции, происходящем в зоне с наименьшим пересыщением раствора, будет ниже, чем в средней секции, поэтому основное дополнительное назначение центральной секции состоит в обеспечении отвода воды с наибольшим содержанием взвешенных шламовых частиц из нижней своей зоны на вход двухсекционного приемника питательной воды.- in the central section, in the mode of downward movement of liquid, the growth of slurry particles continues and ends at a stage sufficient for their further use as “seed crystals” in a two-section receiver for desalination feed water. At the same time, the growth rate of slurry particles in the volume of this section, occurring in the zone with the smallest supersaturation of the solution, will be lower than in the middle section, therefore, the main additional purpose of the central section is to provide water with the highest content of suspended slurry particles from its lower entrance zone two-section feedwater receiver.
При этом основным критерием оценки эффективности работы термоумягчителя служит количество и размер шламовых частиц на выходе устройства.In this case, the main criterion for evaluating the effectiveness of the thermal softener is the number and size of sludge particles at the output of the device.
Существует возможность снижения степени пересыщения раствора на выходе термоумягчителя (за счет дальнейшего роста шламовых частиц) путем увеличения количества секций умягчения. Однако при этом необходимо учитывать, что в дополнительных секциях умягчения процессы роста шламовых частиц будут протекать в зоне с более низким пересыщением накипеобразующих солей, что предопределяет и низкую скорость роста шламовых частиц. Поэтому достигаемый дополнительный эффект от попытки увеличения количества секций умягчения, сопряженный с существенным усложнением конструкции и ухудшением массогабаритных характеристик термоумягчителя, будет незначительным.There is a possibility of reducing the degree of supersaturation of the solution at the outlet of the heat softener (due to further growth of sludge particles) by increasing the number of softening sections. However, it must be borne in mind that in additional sections of softening, the processes of growth of sludge particles will proceed in the zone with lower supersaturation of scale-forming salts, which also determines the low growth rate of sludge particles. Therefore, the additional effect achieved by trying to increase the number of softening sections, coupled with a significant complication of the design and the deterioration of the weight and size characteristics of the softener, will be insignificant.
В этой связи существенно то, что в заявленном трехсекционном исполнении термоумягчителя размер шламовых частиц на выходе устройства, требуемый для их последующего эффективного использования в качестве ″затравочных кристаллов″, обеспечен изменением высоты водного объема устройства (увеличением времени генерации частиц шлама) без изменения его поперечных размеров, что чрезвычайно важно.In this regard, it is significant that, in the claimed three-sectional design of the thermal softener, the size of the slurry particles at the output of the device, required for their subsequent effective use as “seed crystals”, is provided by changing the height of the water volume of the device (increasing the generation time of sludge particles) without changing its transverse dimensions which is extremely important.
Для обеспечения устойчивой работы термоумягчителя в нем поддерживается постоянство оптимального рабочего уровня жидкости. При этом предельный диапазон зоны контроля уровня жидкости ограничен предельно верхним и нижним допустимыми уровнями жидкости, определяемыми соответственно высотой размещения верхней кромки промежуточной обечайки и переливной кромки центральной обечайки. Для этих целей термоумягчитель оснащается датчиком уровня (например, поплавкового типа), установленным в верхней части цилиндрического корпуса и сообщенным управляющим импульсом с регулятором уровня, встроенным в ответвление, сообщенное с отводящим трубопроводом нагретой питательной воды из выходной части водной полости наружного многоходового кожухотрубного парового подогревателя питательной воды, а также датчиками предельного уровня, сообщенными управляющими импульсами с аппаратурой системы светового и звукового сигнального оповещения. Термоумягчитель также снабжен водоуказательной колонкой для визуального контроля уровня.To ensure the stable operation of the thermal softener, it maintains a constant optimal working fluid level. In this case, the limit range of the fluid level control zone is limited by the maximum upper and lower permissible fluid levels, which are determined respectively by the height of the upper edge of the intermediate shell and the overflow edge of the central shell. For these purposes, the softener is equipped with a level sensor (for example, a float type) installed in the upper part of the cylindrical body and communicated with a control pulse with a level regulator integrated in the branch connected to the outlet pipe of the heated feed water from the outlet part of the water cavity of the external multi-pass shell-and-tube steam heater of the feed water, as well as limit level sensors communicated by control pulses with the equipment of the light and sound signal op admonitions. The softener is also equipped with a water indicating column for visual level control.
Таким образом заявляемая часть целого (ОУ), как техническое решение, в совокупности своих отличительных признаков, а именно: включение в состав известного термоумягчителя дополнительных конструктивных элементов: горизонтальной перфорированной диафрагмы, горизонтальной куполообразной перегородки с установленным под ним коллектора отвода выпара; применение секционирования водного объема и организации процессов термического умягчения в направлении от внешней секции умягчения к центральной в режиме последовательного чередования опускного и подъемного ламинаризованного движения жидкости в секциях умягчения; организация отвода водной среды с наибольшим содержанием генерируемых частиц подвижного шлама из нижней зоны центральной секции термического умягчения; использование дополнительного эффективного контактного нагрева умягчаемого раствора в режиме спутно-поперечного движения греющего пара, обеспечивающее максимальное пересыщение раствора по солям жесткости на входе внешней секции термического умягчения, способствующее повышению эффективности генерации первичных шламовых частиц в объеме данной секции в условиях наличия мельчайших паровых пузырьков, выполняющих катализирующую функцию в качестве центров кристаллизации при образовании первичных шламовых частиц; изготовление горизонтальной куполообразной перегородки, периферийной и центральной обечаек из пластмасс с гидрофобными свойствами, ухудшающими условия отложения накипи на внешней поверхности данных элементов термоумягчителя и препятствующие снижению пересыщения раствора, обусловленных накипеобразованием на указанных поверхностях, перед ее поступлением во внешнюю секцию термического умягчения, а также в самих секциях умягчения по ходу движения пересыщенного раствора и являющейся дополнительным фактором, способствующим повышению эффективности генерации шламовых частиц; а также использование единой водной среды, предопределяющее идентичность химического состава первичных зародышей центров кристаллизации, генерируемых в объеме внешней секции, химическому составу умягчаемого раствора, обусловливающей меньшую работу кристаллизации на этих ″затравочных″ шламовых частицах в объеме пересыщенного раствора, а также рациональное распределение водного объема между секциями термического умягчения, позволяют в достаточной мере реализовать возлагаемые на термоумягчитель технологические задачи по эффективной генерации и отводу шламовых частиц для дальнейшего их использования в качестве ″затравочных кристаллов″ с целью снижения пересыщения раствора в объеме двухсекционного приемника питательной воды.Thus, the claimed part of the whole (DU), as a technical solution, in the aggregate of its distinctive features, namely: the inclusion in the composition of the well-known thermal softener of additional structural elements: a horizontal perforated diaphragm, a horizontal domed partition with a vapor collector installed underneath; application of water volume sectioning and organization of thermal softening processes in the direction from the external softening section to the central one in the sequential alternation of the lowering and lifting laminarized fluid movement in the softening sections; organization of water discharge with the highest content of generated particles of mobile sludge from the lower zone of the central section of thermal softening; the use of additional effective contact heating of the softened solution in the mode of satellite-transverse movement of the heating steam, which ensures maximum supersaturation of the solution with hardness salts at the inlet of the external section of thermal softening, which increases the generation efficiency of primary slurry particles in the volume of this section under the conditions of the smallest vapor bubbles performing catalytic function as crystallization centers in the formation of primary sludge particles; the manufacture of a horizontal domed septum, peripheral and central shells made of plastics with hydrophobic properties that worsen the scale deposition conditions on the outer surface of these elements of the thermal softener and prevent the solution from being supersaturated due to scale formation on these surfaces before it enters the external thermal softening section, as well as in softening sections in the direction of movement of the supersaturated solution and which is an additional factor contributing to the increase generation efficiency of the slurry particles; as well as the use of a single aqueous medium, which predetermines the identity of the chemical composition of the primary nuclei of the crystallization centers generated in the volume of the outer section, the chemical composition of the softened solution, which causes less crystallization on these “seed” slurry particles in the volume of the supersaturated solution, as well as the rational distribution of the water volume between sections of thermal softening, allow to sufficiently implement the technological tasks assigned to the thermo-softener in terms of efficiency hydrochloric generation and removal of slurry particles for further use as a "seed crystal" to reduce supersaturation in the bulk solution twopart feedwater receiver.
В заявляемом двухсекционном приемнике питательной воды, в составе заявляемой ОУ процесс термического умягчения, обусловленный его отличительными признаками, происходит следующим образом.In the inventive two-section receiver of feed water, in the composition of the claimed op-amp, the process of thermal softening, due to its distinguishing features, occurs as follows.
Нагретая питательная вода подводится к патрубку подвода водной среды, размещенном по оси днища центральной секции данного двухсекционного приемника питательной воды, через трубопровод, присоединенный к выходной части водной полости наружного многоходового кожухотрубного парового подогревателя. Вода с взвешенным шламом от термоумягчителя, через патрубок, размещенный в нижней части корпуса, подводится также в полость центральной секции данного двухсекционного приемника. Такая схема подвода двух водных сред обеспечивает их качественное смешивание, т.е. осреднение концентрации ″затравочных″ шламовых частиц в объеме жидкости в ее центральной полости в режиме ее подъемного движения, что является непременным условием для эффективной реализации процессов термического умягчения во внешней секции двухсекционного приемника питательной воды в режиме опускного движения жидкости, поступающей в полость данной секции путем перелива через верхнюю кромку дополнительной обечайки центральной секции. При этом основные факторы, определяющие эффективность процесса термического умягчения (шламообразования) в водном объеме внешней секции, аналогичны интенсифицирующим факторам, отмеченным при рассмотрении работы термоумягчителя.Heated feed water is supplied to the inlet of the aqueous medium, located along the axis of the bottom of the central section of this two-section feed water receiver, through a pipe connected to the outlet of the water cavity of the external multi-pass shell-and-tube steam heater. Water with suspended sludge from the thermal softener, through a pipe located in the lower part of the housing, is also fed into the cavity of the central section of this two-section receiver. Such a scheme for supplying two aqueous media ensures their high-quality mixing, i.e. averaging the concentration of “seed” sludge particles in the liquid volume in its central cavity in the mode of its lifting movement, which is an indispensable condition for the effective implementation of thermal softening processes in the outer section of the two-section feedwater receiver in the mode of lowering the movement of liquid entering the cavity of this section by overflow through the upper edge of the additional shell of the Central section. In this case, the main factors determining the effectiveness of the process of thermal softening (sludge formation) in the water volume of the outer section are similar to the intensifying factors noted when considering the operation of the thermal softener.
В частности, за счет выделения центральной секции для смешения водных сред исключается перемешивание в объеме умягчаемого раствора во внешней секции, что позволяет реализовать в нем эффективное термическое умягчение питательной воды с использованием ″затравочных″ шламовых частиц в ламинаризованном потоке в режиме опускного движения. При этом использование для генерации шламовых частиц в термоумягчителе водной среды, отбираемой из линии подачи питательной воды, предопределяет идентичность химического состава этих шламовых частиц химическому составу умягчаемого раствора, что, обусловливая меньшую работу кристаллизации на упомянутых ″затравочных″ шламовых частицах в объеме пересыщенного раствора во внешней секции, служит дополнительным фактором, стимулирующим эффективное снижение его пересыщения за счет роста размеров первичных шламовых частиц в объеме раствора по ходу его ламинаризованного опускного движения. Достигаемая при этом глубина термического умягчения (концентрация солей жесткости на выходе устройства) определяется временем пребывания раствора во внешней секции умягчения, т.е. ее объемом. Поэтому для максимально эффективного использования объема внешней секции термического умягчения дополнительная обечайка выполнена с протяженностью по своей высоте от днища, равной высоте цилиндрической части корпуса, при этом выпуск воздуха при заполнении устройства осуществляется через патрубок, размещенный по оси эллиптической крышки корпуса двухсекционного приемника питательной воды и подключенный к трубопроводу с воздушным клапаном. При этом для поддержания оптимального рабочего уровня он оснащен датчиком уровня (например, поплавкового типа), сообщенным по управляющему импульсу с регулятором уровня, встроенным в подводящий трубопровод нагретой питательной воды.In particular, due to the separation of the central section for mixing aqueous media, mixing in the volume of softened solution in the external section is eliminated, which allows it to realize effective thermal softening of feed water using “seed” sludge particles in a laminarized flow in the mode of downward movement. In this case, the use of an aqueous medium selected from the feed water supply line for generating slurry particles in the heat softener determines the identity of the chemical composition of these slurry particles to the chemical composition of the softened solution, which causes less crystallization on the said “seed” slurry particles in the volume of the supersaturated solution in the external section, serves as an additional factor stimulating the effective reduction of its supersaturation due to the increase in the size of primary sludge particles in the volume of solution RA in the course of its laminarized lowering movement. The achieved depth of thermal softening (concentration of hardness salts at the outlet of the device) is determined by the residence time of the solution in the external softening section, i.e. its volume. Therefore, to maximize the effective use of the volume of the external section of thermal softening, an additional shell is made with a length of its height from the bottom equal to the height of the cylindrical part of the housing, while the air is exhausted when the device is filled through a nozzle located along the axis of the elliptical cover of the housing of the two-section feed water receiver and connected to the pipeline with the air valve. At the same time, in order to maintain an optimal working level, it is equipped with a level sensor (for example, of a float type) communicated by a control pulse with a level regulator built into the supply pipe of heated feed water.
Умягченная питательная вода со взвешенным шламом выводится из нижней зоны полости внешней секции корпуса через патрубок, встроенный в эллиптическое днище, и подается на вход приемника питательной воды первой ступени испарения испарителя, причем его объем используется в качестве дополнительной секции умягчения двухсекционного приемника питательной воды, что позволяет достичь большей глубины умягчения питательной воды, и что чрезвычайно существенно для реализации единого изобретательского замысла по снижению скорости накипеобразования в элементах опреснительной установки.Softened feed water with suspended sludge is discharged from the lower zone of the cavity of the outer section of the housing through a nozzle built into the elliptical bottom and is fed to the input of the feedwater receiver of the first stage of evaporation of the evaporator, and its volume is used as an additional softening section of the two-section feedwater receiver, which allows to achieve a greater depth of softening of feed water, and which is extremely important for the implementation of a single inventive concept to reduce the rate of scale formation Nia in the elements of a desalination plant.
Необходимость дополнительного включения в состав заявляемой ОУ двухсекционного приемника питательной воды в предложенном конструктивно-компоновочном исполнении обусловлена следующими причинами.The need for additional inclusion in the composition of the claimed OS two-section receiver of feed water in the proposed design and layout is due to the following reasons.
Приемник питательной воды первой ступени испарения испарителя известной ОУ, содержащий цилиндрический корпус с крышкой и эллиптическим днищем и снабженный патрубками подвода и отвода водных сред, не отвечает в достаточной мере требованиям по эффективному умягчению питательной воды на ″затравочных″ шламовых частицах, генерируемых в термоумягчителе, в силу ограниченности его водного объема, а следовательно, и времени протекания процесса термического умягчения. При этом односекционное исполнение приемника питательной воды не обеспечивает одновременное качественное решения двух сопряженных задач: эффективное смешивание ″затравочных″ шламовых частиц в объеме пересыщенного раствора и реализацию эффективного умягчения пересыщенного раствора. Т.е. в односекционном конструктивном исполнении приемник питательной воды первой ступени испарения испарителя известного решения, выполняя главным образом функцию смесителя ″затравочных″ шламовых частиц в объеме пересыщенного раствора, не позволяет реализовать в достаточной мере основную цель изобретательского замысла заявляемой группы изобретений по снижению пересыщения питательной воды на входе в испаритель.The feed water receiver of the first evaporation stage of the known OA evaporator, containing a cylindrical body with a lid and an elliptical bottom and equipped with water supply and outlet pipes, does not sufficiently meet the requirements for effective softening of the feed water on the “seed” sludge particles generated in the thermal softener in due to the limited nature of its water volume, and consequently, the duration of the process of thermal softening. At the same time, the single-sectional design of the feedwater receiver does not provide simultaneous high-quality solutions to two related problems: efficient mixing of “seed” sludge particles in the volume of a supersaturated solution and the implementation of effective softening of a supersaturated solution. Those. in a single-sectional design, the feedwater receiver of the first stage of evaporation of the known solution, performing mainly the function of a mixer of “seed” slurry particles in the volume of a supersaturated solution, does not allow to sufficiently realize the main goal of the inventive concept of the claimed group of inventions to reduce the supersaturation of feedwater at the inlet evaporator.
Таким образом, заявляемый двухсекционный приемник питательной воды в совокупности своих отличительных признаков, а именно: секционирование увеличенного водного объема, путем установки дополнительной обечайки с протяженностью по своей высоте от днища, равной высоте цилиндрической части корпуса, позволяющее оптимально решить двуединую технологическую задачу по эффективному смешиванию потоков воды с взвешенными шламом от термоумягчителя и умягчаемой питательной воды (в центральной секции) и организации последующего эффективного термического умягчения этой смешанной водной среды (во внешней секции) в режиме ламинаризованного опускного движения умягчаемой питательной воды; а также в совокупности с использованием объема имеющегося приемника питательной воды первой ступени испарения испарителя в качестве дополнительной секции умягчения, обеспечивает достижение целевой задачи по обеспечению эффективного снижения пересыщения питательной воды на входе первой ступени испарения испарителя, возлагаемой на данный существенный дополнительный элемент заявляемой опреснительной установки.Thus, the claimed two-section receiver of feed water in the aggregate of its distinguishing features, namely: sectioning of the increased water volume, by installing an additional shell with a length along its height from the bottom equal to the height of the cylindrical part of the housing, which allows to optimally solve the two-part technological task of efficient mixing of flows water with suspended sludge from the thermal softener and softened feed water (in the central section) and the organization of the subsequent effective heat nical softening of the mixed aqueous medium (the external section) in the downflow mode motion laminarizovannogo softening feedwater; and in conjunction with the use of the volume of the available feedwater receiver of the first stage of evaporation of the evaporator as an additional softening section, it achieves the target to effectively reduce the supersaturation of feed water at the inlet of the first stage of evaporation of the evaporator assigned to this significant additional element of the inventive desalination plant.
При этом ограничительные и отличительные признаки заявляемой ОУ в совокупности обеспечивают достижение следующих результатов.At the same time, the restrictive and distinctive features of the claimed OA together provide the following results.
Забортная (питательная) вода подведена циркуляционным питательным насосом через его фильтр и расходомер в приемную водную полость охлаждающих труб кожухотрубного конденсатора вторичного пара последней ступени испарения многоступенчатого адиабатного испарителя (далее по тексту «испарителя»). Далее, проходя последовательно в охлаждающих трубах конденсаторов вторичного пара испарителя в направлении от последней ступени испарения к первой, морская вода повышает свою температуру за счет теплоты конденсации вторичного водяного пара. Такая схема движения охлаждающей воды позволяет достаточно полно регенерировать теплоту конденсации вторичного пара в ступенях испарения.Outboard (feed) water is supplied by the circulation feed pump through its filter and flow meter to the receiving water cavity of the cooling pipes of the shell and tube condenser of the secondary steam of the last stage of evaporation of a multistage adiabatic evaporator (hereinafter referred to as the "evaporator"). Further, passing sequentially in the cooling pipes of the condensers of the secondary vaporizer of the evaporator in the direction from the last stage of evaporation to the first, seawater increases its temperature due to the heat of condensation of the secondary water vapor. Such a scheme of movement of cooling water allows sufficiently fully regenerate the heat of condensation of the secondary vapor in the evaporation stages.
От конденсатора вторичного пара первой ступени испарителя охлаждающая вода через охлаждающие трубы конденсатора двухступенчатого пароструйного эжектора, выполненного с раздельными камерами конденсации пароструйных эжекторов первой и второй ступеней, где осуществляется ее подогрев за счет теплоты конденсации смешанной среды (рабочего пара и паровоздушной смеси от конденсаторов вторичного пара) пароструйных эжекторов, подведена к входной части водной полости наружного многоходового кожухотрубного парового подогревателя, где охлаждающая (питательная вода) догревается в режиме нагрева без упаривания жидкости за счет теплоты конденсации греющего пара, подаваемого в его паровую полость от низкопотенциального источника пара (например, пар отбора от вспомогательных турбин).From the secondary steam condenser of the first stage of the evaporator, the cooling water through the cooling pipes of the condenser of the two-stage steam-jet ejector made with separate condensation chambers of the steam-jet ejectors of the first and second stages, where it is heated due to the heat of condensation of the mixed medium (working steam and air-vapor mixture from the secondary steam condensers) steam jet ejectors, brought to the inlet of the water cavity of the external multi-pass shell-and-tube steam heater, where the cooling the supply (feed water) is heated in the heating mode without evaporating the liquid due to the heat of condensation of the heating steam supplied to its vapor cavity from a low-potential source of steam (for example, extraction steam from auxiliary turbines).
При этом скорость накипеобразования в названных элементах ОУ по ходу движения нагреваемой питательной воды, однозначно определяемая теплонапряженностью и температурой теплопередающих труб, наибольшая в наружном многоходовом кожухотрубном паровом подогревателе, что, в конечном счете, предопределяет необходимость ограничения температуры нагрева питательной воды до уровня, необходимого для обеспечения в нем допустимой по условиям эксплуатации скорости накипеобразования, за счет использования низкопотенциального источника греющего пара. Причем для исключения чрезмерного нагрева питательной воды на трубопроводе, сообщенном с выходной частью водной полости данного наружного многоходового кожухотрубного парового подогревателя, установлен датчик температуры, управляющий работой регулятора температуры, встроенного в подводящий паропровод низкопотенциального источника греющего пара и обеспечивающего поддержание заданной температуры нагрева путем изменения расхода греющего пара.In this case, the rate of scale formation in the mentioned OS elements along the movement of heated feed water, uniquely determined by the heat stress and temperature of the heat transfer pipes, is greatest in the external multi-pass shell-and-tube steam heater, which ultimately determines the need to limit the heating temperature of feed water to the level necessary to ensure in it the scale formation rate permissible under operating conditions, due to the use of a low-potential source of heating a couple. Moreover, to prevent excessive heating of the feed water in the pipeline, connected to the outlet of the water cavity of this external multi-pass shell-and-tube steam heater, a temperature sensor is installed that controls the operation of the temperature controller integrated into the supply steam line of a low-potential source of heating steam and maintaining the set heating temperature by changing the heating flow rate couple.
От выходной части водной полости наружного многоходового кожухотрубного парового подогревателя нагретая морская вода подведена в нижнюю зону центральной полости двухсекционного приемника питательной воды, а часть этой воды через ответвление с регулирующим клапаном, расходомером и регулятором уровня подведена к коллектору подвода водной среды термоумягчителя.From the output part of the water cavity of the external multi-way shell-and-tube steam heater, heated seawater is supplied to the lower zone of the central cavity of the two-section feed water receiver, and part of this water is connected through the branch with a control valve, flow meter, and level regulator to the collector for supplying the water medium of the thermal softener.
В термоумягчителе за счет подвода греющего пара осуществляется дополнительный нагрев морской воды, отбираемой из линии подачи питательной воды, что способствует увеличению ее пересыщения по накипеобразущим солям и создает условия для эффективной генерации подвижных шламовых частиц в объеме пересыщенного раствора, используемых в дальнейшем в качестве ″затравочных кристаллов″ для снижения пересыщения в объеме нагретой морской воды в двухсекционном приемнике питательной воды за счет шламообразования (термического умягчения) на этих ″затравочных кристаллах″. Выпар из термоумягчителя отведен в паровоздушную полость наружного многоходового кожухотрубного парового подогревателя питательной воды.An additional heating of the seawater taken from the feed water supply line is carried out in the heat softener due to the supply of heating steam, which contributes to an increase in its supersaturation with scale-forming salts and creates conditions for the efficient generation of mobile slurry particles in the volume of the supersaturated solution, which are subsequently used as seed crystals ″ To reduce the supersaturation in the volume of heated sea water in a two-section receiver of feed water due to sludge formation (thermal softening) on these ″ Seed crystals ″. The vapor from the heat softener is diverted to the vapor-air cavity of the external multi-pass shell-and-tube steam feed water heater.
Для поддержания постоянного рабочего уровня в термоумягчителе он оборудован в верхней части цилиндрического корпуса датчиком уровня (например, поплавкового типа), связанным по управляющему импульсу с регулятором уровня, встроенным в упомянутое ответвление, содержащее также, как изложено, регулирующий клапан и расходомер и сообщенное, как изложено, с трубопроводом отвода нагретой питательной воды из выходной части водной полости наружного многоходового кожухотрубного парового подогревателя питательной воды.In order to maintain a constant working level in the thermal softener, it is equipped in the upper part of the cylindrical body with a level sensor (for example, a float type), connected by a control pulse to a level regulator built into the mentioned branch, which also contains, as described, a control valve and a flow meter and reported as set forth, with a pipeline for discharging heated feed water from the outlet of the water cavity of the external multi-pass shell-and-tube steam feed water heater.
От термоумягчителя вода с взвешенным шламом через патрубок отвода водной среды, встроенный по оси его эллиптического днища, и сообщенный с ним трубопровод подведена в центральную полость двухсекционного приемника питательной воды, где за счет смешения с основным потоком достигается осреднение концентрации шламовых частиц в объеме питательной воды, что является обязательным условием для обеспечения эффективного снижения концентрации солей жесткости (умягчения) в питательной воде за счет объемного шламообразования во внешней полости двухсекционного приемника питательной воды в режиме опускного движения жидкости.From the heat softener, water with suspended sludge through the outlet pipe of the aqueous medium, built-in along the axis of its elliptical bottom, and the pipe connected with it are connected to the central cavity of the two-section feed water receiver, where averaging of the concentration of slurry particles in the volume of feed water is achieved by mixing with the main stream, which is a prerequisite for ensuring an effective reduction in the concentration of hardness salts (softening) in feed water due to volumetric sludge formation in the external cavity two-section receiver of feed water in the mode of lowering the movement of liquid.
Отвод умягченной воды с взвешенным шламом из корпуса двухсекционного приемника питательной воды осуществлен через патрубок, встроенный в эллиптическое днище и сообщенный с его внешней полостью, и далее, через подключенный к данному патрубку трубопровод, умягченная вода подведена в приемник питательной воды первой ступени испарения испарителя, объем которого используется в качестве дополнительной секции термического умягчения. Причем двухсекционный приемник питательной воды, в верхней части цилиндрического корпуса снабжен водоуказательной колонкой, для визуального контроля рабочего уровня. Для поддержания постоянного рабочего уровня в данном двухсекционном приемнике он также оснащен датчиком уровня (например, поплавкового типа), установленным в верхней части его цилиндрического корпуса и сообщенным по управляющему импульсу с регулятором уровня, встроенным в подводящий трубопровод питательной воды. При этом выпуск воздуха в период его заполнения осуществляется через патрубок, встроенный по оси эллиптической крышки и сообщенный с трубопроводом, содержащим воздушный клапан.The softened water with suspended sludge was discharged from the body of the two-section feed water receiver through a pipe built into the elliptical bottom and communicated with its external cavity, and then, through a pipe connected to this pipe, softened water was supplied to the feed water receiver of the first stage of evaporation of the evaporator, volume which is used as an additional section of thermal softening. Moreover, the two-section receiver of feed water in the upper part of the cylindrical body is equipped with a water indicating column for visual control of the working level. To maintain a constant working level in this two-section receiver, it is also equipped with a level sensor (for example, a float type) installed in the upper part of its cylindrical body and communicated by a control pulse with a level regulator built into the feed water supply pipe. At the same time, air is exhausted during its filling through a nozzle integrated along the axis of the elliptical cover and in communication with the pipeline containing the air valve.
Из приемника питательной воды первой ступени испарения испарителя, через подключенные к ней перепускные трубы дроссельно-распылительных устройств (ДРУ), умягченная питательная вода с взвешенным шламом поступает в вакуумную камеру первой ступени испарения испарителя.From the feed water receiver of the first stage of evaporation of the evaporator, through the bypass pipes of the throttle-spray devices (DRU) connected to it, softened feed water with suspended sludge enters the vacuum chamber of the first stage of evaporation of the evaporator.
Благодаря включению в состав заявляемой опреснительной установки, как целого, технологически взаимосвязанных дополнительных ее составных частей: термоумягчителя, обеспечивающего эффективную генерацию подвижных шламовых частиц и их последующее использование в двухсекционном приемнике питательной воды в качестве ″затравочных кристаллов″ для снижение в нем пересыщения питательной воды по солям жесткости, а также за счет использования объема приемника питательной воды первой ступени испарения испарителя в качестве дополнительной секции термического умягчения, достигается снижение концентрации накипеобразущих солей в питательной воде, содержащей взвешенный в ней шлам на входе испарителя, что существенно важно для реализации общего изобретательского замысла по снижению скорости накипеобразования в элементах опреснительной установки.Due to the inclusion in the composition of the claimed desalination plant, as a whole, of its technologically interconnected additional components: a thermal softener, which ensures the efficient generation of mobile sludge particles and their subsequent use in a two-section receiver of feed water as “seed crystals” to reduce feed water supersaturation in salts stiffness, and also due to the use of the volume of the feedwater receiver of the first stage of evaporation of the evaporator as an additional thermal softening section, a decrease in the concentration of scale-forming salts in the feed water containing sludge suspended in it at the inlet of the evaporator is achieved, which is essential for the implementation of the general inventive concept to reduce the rate of scale formation in the elements of the desalination plant.
В частности, при перепуске, дроссельном распылении и испарении такой умягченной питательной воды в первой ступени испарения испарителя создаются благоприятные условия для снижения скорости накипеобразования в перепускных каналах и рабочих поверхностях дроссельно-распылительных устройств (ДРУ) за счет снижения концентрации накипеобразующих солей в питательной воде на входе в первую ступень испарения, а также на поверхностях рабочих каналов жалюзийного сепаратора вторичного пара за счет снижения солесодержания капелек влаги, вносимых в нее вторичным паром данной ступени испарения. При этом в объеме неиспарившегося рассола, содержащегося в придонной зоне камеры испарения первой ступени испарителя и сборнике рассола второй ступени испарения, протекают процессы термического умягчения рассола, вследствие роста шламовых частиц имеющихся в объеме рассола.In particular, bypassing, throttling spraying and evaporating such softened feed water in the first stage of evaporation of the evaporator, favorable conditions are created for reducing the rate of scale formation in the bypass channels and working surfaces of the throttle-spray devices (DRU) by reducing the concentration of scale-forming salts in the feed water at the inlet in the first stage of evaporation, as well as on the surfaces of the working channels of the louvered separator of the secondary steam by reducing the salt content of moisture droplets, we introduce h her secondary evaporation stage of the steam. Moreover, in the volume of unevaporated brine contained in the bottom zone of the evaporation chamber of the first stage of the evaporator and the brine collector of the second stage of evaporation, the processes of thermal softening of the brine occur due to the growth of sludge particles present in the brine volume.
При перепуске такого умягченного рассола, для распыления и последующего испарения во второй ступени испарения испарителя, снижается скорость накипеобразования на рабочих поверхностях перепускных труб и отверстиях ДРУ за счет снижения концентрации солей жесткости в рассоле, а также благодаря замене поверхностного накипеобразования на объемное шламообразование на ″затравочных″ шламовых частицах, содержащихся в объеме рассола. Причем преобладающий характер объемного шламообразования над поверхностным накипеобразованием здесь обусловлен отсутствием перегрева пристенных слоев жидкости (отсутствие теплоподвода), а также большой суммарной поверхностью шламовых частиц, значительно превышающей суммарную поверхность естественных центров кристаллизации на рабочих поверхностях упомянутых элементов ступени испарения. Аналогично протекают процессы в последующих ступенях испарения испарителя при последовательном перепуске, дроссельном распылении и испарении. Укрупнившиеся частицы шлама удаляются совместно с рассолом из приемника рассола последней ступени испарения испарителя откачивающим рассольным насосом за борт.Bypassing such a softened brine, for spraying and subsequent evaporation in the second stage of evaporation of the evaporator, the scale formation rate on the working surfaces of the bypass pipes and the openings of the differential switchgear decreases due to a decrease in the concentration of hardness salts in the brine, and also due to the replacement of surface scale formation by volume sludge formation with “seed” sludge particles contained in the brine volume. Moreover, the prevailing nature of volumetric sludge formation over surface scale formation here is due to the absence of overheating of the wall layers of the liquid (lack of heat supply), as well as the large total surface of the slurry particles, significantly exceeding the total surface of the natural crystallization centers on the working surfaces of the mentioned evaporation stage elements. Similarly, processes occur in subsequent stages of evaporation of the evaporator with sequential bypass, throttle atomization and evaporation. Coarse sludge particles are removed together with brine from the brine receiver of the last stage of evaporation of the evaporator by a pumping brine pump overboard.
Отличительная особенность и достигаемый при этом эффект в заявляемой группе изобретений как в составе целого, так и ее дополнительных частей, состоит в использовании единого теплофизического процесса ″нагрева″, являющегося основополагающим при термическом дистилляционном опреснении морской воды, а также в применении единой водной среды для генерации ″затравочных″ шламовых частиц, используемых в дальнейшем для термического умягчения питательной воды на входе в испаритель и рассола в его ступенях испарения, что, предопределяя идентичность химического состава этих шламовых частиц химическому составу умягчаемого раствора, обусловливает меньшую работу кристаллизации на этих ″затравочных″ шламовых частицах в объеме пересыщенного раствора, т.е. является катализирующим фактором для эффективного шламообразования (роста размера шламовых частиц) в объеме раствора с соответствующим снижением ее пересыщения по солям жесткости по ходу ее перемещения в элементах ОУ.A distinctive feature and the effect achieved in this case in the claimed group of inventions, both as a whole and its additional parts, is the use of a single thermophysical process ″ heating ″, which is fundamental in the thermal distillation desalination of sea water, as well as in the use of a single aqueous medium for generation ″ Seed ″ sludge particles used in the future for thermal softening of feed water at the inlet to the evaporator and brine in its evaporation stages, which, predetermining the ident The chemical composition of these sludge particles because of the chemical composition of the softened solution results in less crystallization work on these “seed” sludge particles in the volume of the supersaturated solution, i.e. is a catalytic factor for effective sludge formation (increase in the size of sludge particles) in the volume of the solution with a corresponding decrease in its supersaturation with hardness salts in the course of its movement in the OS elements.
При этом режим частичной рециркуляции продуваемого рассола через ответвительную перемычку с клапаном, встроенную во всасывающий трубопровод питательного насоса, используемой в известной ОУ для поддержания расчетной температуры охлаждающей воды на входе в испаритель в условиях плавания морского судна в холодных водах, здесь может быть рекомендован в качестве постоянного режима частичной рециркуляции продуваемого рассола, содержащего частицы взвешенного шлама, для снижения скорости накипеобразования на внутренних теплоотдающих поверхностях труб, на всем пути последовательного прохождения нагреваемой морской воды в охлаждающих трубах конденсаторов вторичного пара, конденсатора двухступенчатого пароструйного эжектора и многоходового кожухотрубного парового подогревателя питательной воды, за счет отвлечения процессов кристаллизации солей жесткости от их рабочих поверхностей на частицы подвижного шлама, вносимых рециркулирующим рассолом в объем перемещаемой морской воды, т.е. за счет замены поверхностного накипеобразования на объемное шламообразование, что является дополнительным весьма существенным эффектом.In this case, the partial recirculation mode of the purged brine through a branch jumper with a valve built into the suction pipe of the feed pump used in the well-known OS for maintaining the calculated temperature of the cooling water at the inlet to the evaporator when the ship is sailing in cold waters can be recommended here as a constant mode of partial recirculation of the purged brine containing particles of suspended sludge to reduce the rate of scale formation on the internal heat transfer pipe surfaces, along the entire path of the sequential passage of heated sea water in the cooling pipes of the secondary steam condensers, the two-stage steam jet ejector condenser and the multi-pass shell-and-tube steam feed water heater, due to the distraction of the crystallization of hardness salts from their working surfaces onto the particles of the moving sludge introduced by the recirculating brine into volume of transported sea water, i.e. by replacing surface scale formation with bulk sludge formation, which is an additional very significant effect.
При этом ограничительным условием использования такой постоянной частичной рециркуляции является допустимое превышения расчетной температуры охлаждающей воды на входе конденсатора вторичного пара последней ступени испарения, обеспечивающим допустимое снижения эксплуатационной производительности заявляемой опреснительной установки.At the same time, the restrictive condition for using such constant partial recirculation is the permissible excess of the calculated temperature of the cooling water at the inlet of the secondary steam condenser of the last evaporation stage, which ensures an acceptable decrease in the operational performance of the claimed desalination plant.
Таким образом, предложенные технические решения по конструктивной компоновке термоумягчителя и двухсекционного приемника питательной воды и схемные решения по их включению в состав опреснительной установки позволяют в достаточной мере реализовать техническую задачу изобретательского замысла по повышению надежности работы многоступенчатой адиабатной опреснительной установки, а именно: снижение скорости накипеобразования на рабочих поверхностях межступенчатых перепускных труб и дроссельно-распылительных устройств, а также на поверхностях каналов жалюзийных сепараторов вторичного пара, что достигается путем эффективной генерации в термоумягчителе взвешенных в водной среде первичных ″затравочных″ частиц шлама и их последующего использования в качестве центров кристаллизации для снижения пересыщения питательной воды в объемах двухсекционного приемника питательной воды и приемника питательной воды первой ступени испарения, а также рассола, содержащихся в придонной зоне камер испарения, полостях приемников рассола и подключенных к ним перепускных трубах дроссельно-распылительных устройств при последовательном прохождении упариваемого раствора в ступенях испарения.Thus, the proposed technical solutions for the structural layout of the heat softener and the two-section feed water receiver and circuit solutions for their inclusion in the desalination plant allow us to sufficiently implement the technical task of the inventive concept to increase the reliability of the multi-stage adiabatic desalination plant, namely: reducing the scale formation rate by working surfaces of interstage bypass pipes and throttle-spray devices, as well as on on the channel surfaces of the louvers of secondary steam separators, which is achieved by efficiently generating primary “seed” sludge particles suspended in an aqueous medium in a thermal softener and then using them as crystallization centers to reduce the saturation of feed water in the volumes of a two-section feed water receiver and feed water receiver of the first evaporation stage as well as brine contained in the bottom zone of the evaporation chambers, cavities of the brine receivers and the bypass pipes connected to them ossel-spraying devices during the sequential passage of the evaporated solution in the evaporation stages.
Кроме того, создается возможность для снижения скорости накипеобразования на теплопередающих поверхностях конденсаторов вторичного пара, конденсатора двухступенчатого пароструйного эжектора и наружного многоходового парового подогревателя питательной воды при работе ОУ в режиме частичной рециркуляции рассола, содержащего взвешенные частицы шлама, за счет отвлечения процессов кристаллизации накипеобразующих солей от теплопередающих поверхностей на эти частицы шлама, т.е. замены поверхностного накипеобразования на объемное шламообразование на всем пути последовательного нагрева питательной воды.In addition, it is possible to reduce the rate of scale formation on the heat transfer surfaces of secondary steam condensers, a two-stage steam jet ejector condenser, and an external multi-pass steam feed water heater during op-amp operation in the mode of partial recirculation of brine containing suspended sludge particles due to distraction of crystallization of scale-forming salts from heat transfer salts surfaces on these particles of sludge, i.e. replacing surface scale formation with bulk sludge formation along the entire path of sequential heating of feed water.
При этом благодаря использованию единого теплофизического процесса (нагрева) и единой водной среды при реализации процессов дистилляционного опреснения морской воды и генерации подвижного шлама, исключается необходимость использования дополнительных технологических материалов и создаются технические условия для полной автоматизации заявляемой опреснительной установки путем использования единообразных средств автоматизации.Moreover, due to the use of a single thermophysical process (heating) and a single aqueous medium during the implementation of distillation desalination of sea water and the generation of mobile sludge, the need to use additional technological materials is eliminated and technical conditions are created for the complete automation of the claimed desalination plant by using uniform automation tools.
Также существенно важно то, что шлам, удаляемый совместно с рассолом по своему составу (CaCO3, Mg(OH)2, CaSO4) инертен и безвреден для окружающей среды, т.е. технологические процессы, используемые для решения поставленной технической задачи, являются экологически чистыми, что чрезвычайно важно в условиях ужесточения требований, предъявляемых к экологической безопасности применяемых технологий.It is also important that the sludge that is removed together with the brine in its composition (CaCO 3 , Mg (OH) 2 , CaSO 4 ) is inert and environmentally friendly, i.e. the technological processes used to solve the technical problem are environmentally friendly, which is extremely important in conditions of tightening the requirements for environmental safety of the technologies used.
Заявляемая группа изобретений - опреснительная установка и ее термоумягчитель - поясняется следующими иллюстрациями.The claimed group of inventions - desalination plant and its thermal softener - is illustrated by the following illustrations.
На фиг.1 представлена тепловая схема пятиступенчатой адиабатной глубоковакуумной опреснительной установки.Figure 1 presents the thermal diagram of a five-stage adiabatic deep-vacuum desalination plant.
На фиг.2 - принципиальная схема подключения двухступенчатого пароструйного эжектора к его конденсатору.Figure 2 - schematic diagram of the connection of a two-stage steam-jet ejector to its capacitor.
На фиг.3 - конструктивно-компоновочная схема наружного многоходового кожухотрубного парового подогревателя питательной воды.Figure 3 - structural layout of the external multi-pass shell-and-tube steam feed water heater.
На фиг.4 - конструктивно-компоновочная схема термоумягчителя.Figure 4 - structural layout of the thermal softener.
На фиг.5 - узел размещения конфузорно-пленочного контактного водонагревателя.In Fig.5 - site placement confuser-film contact water heater.
На фиг.6 - конструктивно-компоновочная схема двухсекционного приемника питательной воды.Figure 6 is a structural diagram of a two-section receiver of feed water.
На фиг.7 - график физических процессов, протекающих в термоумягчителе.7 is a graph of the physical processes occurring in the thermal softener.
На фиг.8 - график физических процессов на входе пятиступенчатого адиабатного испарителя.On Fig is a graph of physical processes at the input of a five-stage adiabatic evaporator.
На фиг.9 - график физических процессов, протекающих в пятиступенчатом адиабатном испарителе.Figure 9 is a graph of physical processes occurring in a five-stage adiabatic evaporator.
Сущность заявляемой группы изобретений как в составе целого, так и ее части, поясняется на примере их конкретного технического исполнения и использования в составе пятиступенчатой адиабатной опреснительной установки производительностью 240 т/сут, аналогичной известной адиабатной глубоковакуумной опреснительной установки типа М5.The essence of the claimed group of inventions, both as a whole and part thereof, is illustrated by the example of their specific technical design and use as part of a five-stage adiabatic desalination plant with a capacity of 240 tons / day, similar to the well-known adiabatic deep-vacuum desalination plant of type M5.
Данная пятиступенчатая адиабатная опреснительная установка, тепловая схема которой представлена на фиг.1, содержит следующие элементы:This five-stage adiabatic desalination plant, the thermal circuit of which is presented in figure 1, contains the following elements:
- циркуляционный питательный насос 1, его фильтр 2 и расходомер 3;-
- пятиступенчатый адиабатный испаритель 4, смонтированный в герметичном корпусе, выполненном в виде прямоугольного параллелепипеда, и содержащий вертикальные разделительные перегородки, образующие пять ступеней испарения. В верхней части ступеней испарения испарителя горизонтально установлены двухходовые (по охлаждающей воде) кожухотрубные конденсаторы вторичного пара 5, 6, 7, 8, 9, каждый из которых содержит прямотрубный пучок охлаждающих труб с разделительной перегородкой (не показаны), образующей полость для сбора и последующего удаления не сконденсировавшейся паровоздушной смеси (не показано), а также оборудованные сборником дистиллята 10.- five-stage adiabatic evaporator 4 mounted in a sealed enclosure made in the form of a rectangular parallelepiped, and containing vertical separation walls forming five stages of evaporation. In the upper part of the evaporator evaporation stages, two-way shell-and-tube secondary-
В средней зоне ступеней испарения испарителя смонтированы сепараторы вторичного пара жалюзийного типа 11, разделяющие ступени испарения испарителя на две зоны: верхнюю - конденсаторную и нижнюю - испарительную, при этом в нижней зоне каждой ступени испарения размещен приемник рассола 12 данной ступени испарения, выполненный в виде опускной трубы увеличенного диаметра, с подключенными к нему перепускными трубами 13 последующей ступени испарения. Данные перепускные трубы содержат в своей верхней свободной части встроенные дроссельные устройства (не показаны), над верхним срезом каждого из которых размещены грибовидные отбойники 14, выполняющие функцию отражателей ″фонтанных″ струй воды, вытекающих из отверстий дроссельного устройства, что обеспечивает последующее капельное распыление перегретого рассола и создает условия для его эффективного испарения.In the middle zone of the evaporation stages of the evaporator, louvre type 11 secondary steam separators are mounted, separating the evaporation stages of the evaporator into two zones: the upper one is the condenser and the lower one is the evaporation one, while the brine receiver 12 of this evaporation stage is placed in the lower zone of each evaporation stage, made in the form of a lowering pipes of increased diameter, with overflow pipes 13 connected to it of the subsequent evaporation stage. These bypass pipes contain in their upper free part built-in throttle devices (not shown), above the upper cut of each of which there are mushroom-shaped chippers 14, which act as reflectors of “fountain” jets of water flowing from the holes of the throttle device, which ensures subsequent drip spraying of the overheated brine and creates the conditions for its efficient evaporation.
Все ступени испарения пятиступенчатого адиабатного испарителя 4 (далее «испаритель») последовательно сообщены между собой соединительными перепускными трубами охлаждающей воды конденсаторов вторичного пара и снабжены трубами последовательного межступенчатого перепуска образующейся паровоздушной смеси из соответствующих полостей данных конденсаторов в направлении от первой ступени испарения испарителя к последней, причем в данные трубы межступенчатого перепуска встроены дроссельные шайбы 15, а сборники дистиллята 10 всех конденсаторов вторичного пара попарно последовательно сообщены между собой трубами межступенчатого перепуска дистиллята 16 в направлении от конденсатора вторичного пара первой ступени 9 испарения испарителя к пятой 5, выполненными в виде U-образной трубы. В нижней зоне ступеней испарения испарителя 4 две соседние камеры ступеней испарения попарно последовательно сообщены между собой перепускными трубами 13 из приемников рассола 12 данной ступени испарения к дроссельно-распылительным устройствам (ДРУ) последующей ступени испарения. При этом межступенчатое перемещение паровоздушной смеси, дистиллята и упариваемого рассола осуществляется за счет перепада рабочего давления в смежных ступенях испарения испарителя 4.All the evaporation stages of the five-stage adiabatic evaporator 4 (hereinafter referred to as the “evaporator”) are sequentially interconnected by connecting bypass pipes of the cooling water of the secondary vapor condensers and equipped with consecutive interstage bypass pipes of the resulting air-vapor mixture from the respective cavities of these condensers in the direction from the first evaporation stage to the last, throttle washers 15 are integrated in these interstage bypass pipes, and distillate collectors 10 of all condensate the secondary steam tori are pairwise sequentially interconnected by interstage bypass pipes of the distillate 16 in the direction from the secondary steam condenser of the first stage 9 of the evaporation of the evaporator to the fifth 5, made in the form of a U-shaped pipe. In the lower zone of the evaporation stages of the evaporator 4, two adjacent chambers of the evaporation stages are pairwise sequentially interconnected by bypass pipes 13 from the brine receivers 12 of this evaporation stage to the throttle-spray devices (ДРУ) of the subsequent evaporation stage. In this case, the interstage movement of the vapor-air mixture, distillate and evaporated brine is carried out due to the difference in working pressure in adjacent evaporation stages of the evaporator 4.
Адиабатная многоступенчатая опреснительная установка (ОУ) также содержит:The adiabatic multi-stage desalination plant (DU) also contains:
- конденсатор 17 двухступенчатого пароструйного эжектора с раздельными камерами конденсации паровоздушной смеси от пароструйных эжекторов первой 18 и второй 19 ступеней, причем сам конденсатор 17 (фиг.2) двухступенчатого пароструйного эжектора состоит из этих раздельных камер 20 и 21 конденсации паровоздушной смеси соответственно от пароструйных эжекторов первой 18 и второй 19 ступеней, образующими совместно с последовательно подключенными трубами охлаждающей воды 22 в них холодильники-конденсаторы с их сборниками конденсата, а в качестве сборника конденсата здесь используется нижняя часть полости данных камер конденсации, сообщенных между собой U-образной трубой 23. Камеры 20 и 21 также снабжены раздельными патрубками отвода соответственно выпара 24 и воздуха 25 от этих камер конденсации.- a condenser 17 of a two-stage steam jet ejector with separate chambers for condensation of the steam-air mixture from steam jet ejectors of the first 18 and second 19 stages, the condenser 17 (FIG. 2) of the two-stage steam-jet ejector consisting of these
При этом паровоздушная смесь из соответствующей полости конденсатора 5 вторичного пара пятой ступени испарения испарителя 4 (фиг.1) отведена в приемную полость камеры смешения пароструйного эжектора первой ступени 18, выходная диффузорная часть которого сообщена с паровоздушной полостью камеры конденсации 20 конденсатора пароструйного эжектора первой ступени. Камера смешения пароструйного эжектора второй ступени 19 подключена к патрубку 24 отвода не сконденсировавшейся паровоздушной смеси (выпара) из камеры конденсации 20 пароструйного эжектора первой ступени 18, а выходной диффузор самого эжектора второй ступени 19 подключен к паровоздушной полости камеры конденсации 21 конденсатора пароструйного эжектора 19 второй ступени, из которого воздух отведен в атмосферу через патрубок 25. Входная сопловая часть этих эжекторов подключена параллельно к трубопроводу подачи рабочего пара.In this case, the air-vapor mixture from the corresponding cavity of the secondary steam condenser 5 of the fifth stage of evaporation of the evaporator 4 (Fig. 1) is diverted to the receiving cavity of the mixing chamber of the steam jet ejector of the
Использование промежуточной конденсации смешанной среды (греющего пара и паровоздушной среды) в камере конденсации 20 пароструйного эжектора первой ступени 18 позволяет значительно снизить расход рабочего пара на пароструйный эжектор второй ступени 19 за счет уменьшения объема перемещаемой среды (выпара), поступающей в полость его камеры смешения;The use of intermediate condensation of a mixed medium (heating steam and steam-air medium) in the
- наружный двухходовой (по нагреваемой воде) кожухотрубный паровой подогреватель питательной воды 26 с его сборником конденсата 27, оснащенным датчиком уровня (не показан).- an external two-way (over heated water) shell-and-tube steam feed water heater 26 with its
Данный подогреватель питательной воды (фиг.3) имеет прямотрубный пучок охлаждающих труб 28 с разделительной перегородкой 29, образующей полость 30 для сбора и последующего удаления не сконденсировавшейся паровоздушной смеси (выпара), сообщенной с патрубком ее отвода 31. Полость межтрубного парового объема 32 подогревателя сообщена с патрубком подвода греющего пара 33 и патрубком отвода образующегося конденсата 34 из его сборника 27. Приемная часть водной полости 35 подогревателя оборудована патрубком 36 подвода морской воды, сообщенным с трубопроводом охлаждающей воды 22 камеры конденсации 21 парострйного эжектора второй ступени 19 (фиг.2). Выходная часть водной полости 37 снабжена патрубком 38 отвода нагретой морской воды.This feed water heater (Fig. 3) has a straight-tube bundle of cooling pipes 28 with a dividing
Причем сам данный подогреватель выполнен с перекрестным направлением движения взаимно теплообменивающихся сред.Moreover, this heater itself is made with the cross direction of movement of mutually heat-exchanging media.
Наружный двухходовой (по нагреваемой воде) кожухотрубный паровой подогреватель 26 (фиг.1) предназначен для нагрева питательной воды (в режиме нагрева без упаривания жидкости) до требуемой температуры за счет конденсации греющего пара, подаваемого на его патрубок 33 (фиг.3), от низкопотенциального источника (не показан). Для поддержания в нем температуры такого нагрева в пределах допустимых отклонений от ее номинального значения в подводящий паропровод греющего пара встроен регулятор температуры ″Т″, сообщенный по управляющему импульсу с датчиком температуры 39 (фиг.1), установленным на отводящем трубопроводе, подключенном через патрубок 38 к выходной части водной полости 37 наружного двухходового (по нагреваемой воде) кожухотрубного парового подогревателя 26, причем регулирование температуры осуществляется путем изменения расхода греющего пара.An external two-way (over heated water) shell-and-tube steam heater 26 (Fig. 1) is designed to heat feed water (in the heating mode without evaporating the liquid) to the required temperature due to condensation of the heating steam supplied to its pipe 33 (Fig. 3), from low potential source (not shown). To maintain the temperature of such heating in it within the limits of permissible deviations from its nominal value, a temperature controller ″ T ″ is connected to the inlet steam line of the heating steam, communicated via a control pulse with a temperature sensor 39 (Fig. 1) installed on the outlet pipe connected through a
Паровоздушная полость 30 (фиг.3) данного подогревателя питательной воды посредством трубопровода 40 (фиг.1) сообщена с паровоздушной полостью конденсатора 9 вторичного пара первой ступени испарения испарителя 4, а его сборник конденсата 27, имеющий также сообщение со сборником конденсата камеры конденсации 20 пароструйного эжектора первый ступени 18 (фиг.2), подключен к всасывающей полости конденсатного насоса 41, предназначенного для откачивания конденсата в цистерну конденсата (не показана), для его повторного использования в пароконденсатном цикле. При этом в напорный трубопровод данного насоса встроен регулятор уровня ″У″, сообщенным по управляющему импульсу с датчиком уровня (не показан), встроенным в сборник конденсата 27 наружного многоходового кожухотрубного парового подогревателя питательной воды 26, для поддержания рабочего уровня в его сборнике конденсата и устойчивой работы самого конденсатного насоса 41. Причем на выходном участке его напорного трубопровода также установлен автоматический трехходовой переключающий соленоидный клапан 42, переключающий данный трубопровод на сброс конденсата при его низком качестве посредством его связи по управляющему импульсу с соленомером 43, установленным на измерительной отводной перемычке контура конденсата. При этом в случае превышения допустимого солесодержания конденсат сбрасывается за борт или в специальную судовую сборную цистерну технологической пресной воды (не показана) для дальнейшего использования в технологических потребителях, не предъявляющих повышенных требований к качеству пресной воды по солесодержанию. Для обеспечения текущего лабораторного контроля качества конденсата на выходном напорном участке конденсатного насоса встроен кран отбора проб (не показан);The vapor-air cavity 30 (Fig. 3) of this feed water heater is connected via a pipe 40 (Fig. 1) to the vapor-air cavity of the secondary steam condenser 9 of the first stage of evaporation of the evaporator 4, and its
- цистерна дистиллята 44, которая своим приемным трубопроводом подключена к сборнику дистиллята 10 конденсатора 5 вторичного пара пятой ступени испарения испарителя 4, а также сообщена трубопроводом с откачивающим дистиллятным насосом 45, при этом воздушная полость данной цистерны дистиллята сообщена трубопроводом 46 с паровоздушной полостью конденсатора 5 вторичного пара пятой ступени испарения испарителя для уравнивания давления в указанных полостях и надежного стока дистиллята, причем цистерна дистиллята 44 оснащена датчиком уровня (не показана), сообщенным по управляющему импульсу с регулятором уровня ″У″, встроенным в напорную часть трубопровода откачивающего дистиллятного насоса 45, для поддержания рабочего уровня в цистерне дистиллята 44 и устойчивой работы самого насоса, откачивающего дистиллят в судовую цистерну дистиллята (не показана). На выходном участке напорного трубопровода откачивающего дистиллятного насоса 45 установлены расходомер 47 и автоматический трехходовой переключающий соленоидный клапан 48, переключающий данный трубопровод на сброс дистиллята при его низком качестве посредством его связи по управляющему импульсу с соленомером 49, установленным на измерительной отводной перемычке контура дистиллята. При этом, в случае превышения допустимого солесодержания дистиллят сбрасывается за борт или в специальную судовую сборную цистерну технологической пресной воды (не показана) для дальнейшего использования в технологических потребителях, не предъявляющих повышенных требований к качеству пресной воды по солесодержанию. Для обеспечения текущего лабораторного контроля качества конденсата на выходном напорном участке конденсатного насоса встроен кран отбора проб (не показан);- a distillate tank 44, which is connected by its receiving pipe to the distillate collector 10 of the condenser 5 of the secondary steam of the fifth stage of evaporation of the evaporator 4, and also communicated by a pipe with a pumping distillate pump 45, while the air cavity of this distillate tank is connected by a pipe 46 with a steam-air cavity of the secondary condenser 5 a pair of the fifth stage of evaporation of the evaporator to equalize the pressure in these cavities and a reliable drain of the distillate, and the distillate tank 44 is equipped with a level sensor (not shown), communicated by a control pulse with a level regulator ″ Y ″, built into the pressure part of the piping of the distillate pump 45, to maintain the working level in the tank distillate 44 and the stable operation of the pump itself, pumping the distillate into the ship’s tank of distillate (not shown). A flow meter 47 and an automatic three-way switching solenoid valve 48 are installed at the outlet section of the pressure pipe of the pumping out distillate pump 45, which switches this pipeline to discharge the distillate at its low quality by means of its connection via a control pulse with a solenometer 49 installed on the measuring branch jumper of the distillate circuit. In this case, in case of exceeding the permissible salinity, the distillate is dumped overboard or in a special marine prefabricated tank of technological fresh water (not shown) for further use in technological consumers that do not have high requirements for the quality of fresh water in terms of salinity. To ensure ongoing laboratory monitoring of the quality of the condensate at the outlet pressure section of the condensate pump, a sampling valve (not shown) is integrated;
- рассольный насос 50, предназначенный для откачивания за борт неиспарившегося рассола из приемника рассола 12 последней ступени испарения испарителя 4.- brine pump 50, designed to pump overboard unevaporated brine from the brine receiver 12 of the last stage of evaporation of the evaporator 4.
При этом напорный трубопровод рассольного насоса имеет ответвительную перемычку с клапаном 51, встроенную в приемный трубопровод перед фильтром 2 питательного насоса 1, при этом данная перемычка с клапаном 51 предназначена для поддержания расчетной температуры охлаждающей воды на входе в конденсатор 5 вторичного пара последней ступени испарения испарителя при плавании в холодных водах путем частичного перепуска рассола в трубопровод приема охлаждающей воды.At the same time, the pressure line of the brine pump has a branch jumper with a valve 51 built into the inlet pipe in front of the
С целью снижения скорости накипеобразования на рабочих поверхностях каналов жалюзийных сепараторов вторичного пара 11, дроссельных отверстий и перепускных каналов 13 ДРУ, обусловленных процессами кристаллизации солей жесткости на естественных центрах кристаллизации (шероховатости, неровности, загрязнения), всегда имеющихся на этих рабочих поверхностях, что может стать причиной нарушения рабочего режима ОУ и даже может привести к необходимости полной ее остановки, что весьма существенно, в состав заявляемой опреснительной установки, как целого, дополнительно введены, как ее составные части:In order to reduce the rate of scale formation on the working surfaces of the channels of the louvers of the secondary steam separators 11, throttle openings and bypass channels 13 of the switchgear, caused by the crystallization of hardness salts on the natural crystallization centers (roughness, roughness, contamination) that are always present on these working surfaces, which can become the cause of the violation of the operating mode of the OS and can even lead to the need to completely stop it, which is very significant, as part of the claimed desalination plant, to a whole, additionally administered as its constituent parts:
- термоумягчитель 52 (фиг.4), содержащий вертикальный цилиндрический корпус 53 с эллиптической крышкой 54 со встроенным по ее оси патрубком 55 подвода греющего пара; перфорированную диафрагму 56, имеющую отверстия (не показаны) в своей периферийной зоне для организации равномерной подачи пара в зону нагрева воды, и установленную под эллиптической крышкой 54; коллектор подвода воды 57 с раздающими насадками 58, под которыми размещены скомпонованные в горизонтальной перегородке 59 приемные контактно-пленочные водонагреватели 60 конфузорного типа (фиг.5); куполообразную горизонтальную перегородку 61, установленную с кольцевым зазором относительно внутренней стенки корпуса 53 на опорных элементах на этих стенках (не показано) и размещенную ниже горизонтальной перегородки 59; коллектор отвода выпара 62, установленный под куполообразной горизонтально перегородкой 61; две вертикальные цилиндрические обечайки 63 и 64, установленные концентрично на эллиптическом днище корпуса 65 по его оси и образующие три вертикальные открытые полости (секции умягчения), из которых внешняя полость 66 образована внутренней поверхностью корпуса 53 и наружной поверхностью периферийной обечайки 63, средняя полость 67 образована внутренней поверхностью периферийной обечайки 63 и наружной поверхностью центральной обечайки 64, а сама центральная обечайка 64 образует в корпусе центральную полость 68, при этом верхний торец периферийной обечайки 63 расположен выше верхнего торца центральной обечайки 64, а протяженность обеих из них по своей высоте от днища составляет более половины высоты корпуса термоумягчителя. При этом в нижней части периферийной обечайки 63 по ее периметру выполнены вырезы 69 для перетока жидкости из внешней полости в среднюю; патрубок отвода воды 70 совмещен с отводом частиц шлама и вмонтирован по оси эллиптического днища 65. Цилиндрический корпус в своей верхней части снабжен патрубками 71 для подключения водоуказательной колонки для визуального контроля рабочего уровня, а также оборудован датчиком уровня (например, поплавкового типа, не показан).- a softener 52 (FIG. 4), comprising a vertical cylindrical body 53 with an elliptical cover 54 with a heating steam supply pipe 55 integrated along its axis; a perforated diaphragm 56 having holes (not shown) in its peripheral zone for organizing uniform steam supply into the water heating zone, and mounted under an elliptical cover 54; a water supply manifold 57 with dispensing nozzles 58 under which receiving contact-film water heaters 60 of confuser type arranged in the horizontal partition 59 are placed (FIG. 5); a domed horizontal partition 61 installed with an annular gap relative to the inner wall of the housing 53 on the supporting elements on these walls (not shown) and located below the horizontal partition 59; a vapor recovery manifold 62 mounted beneath a horizontally domed baffle 61; two vertical cylindrical shells 63 and 64 mounted concentrically on the elliptical bottom of the housing 65 along its axis and forming three vertical open cavities (softening sections), of which the outer cavity 66 is formed by the inner surface of the housing 53 and the outer surface of the peripheral shell 63, the middle cavity 67 is formed the inner surface of the peripheral shell 63 and the outer surface of the Central shell 64, and the Central shell 64 forms in the housing a Central cavity 68, while the upper end of the peripheral oh shell 63 is located above the upper end of the Central shell 64, and the length of both of them in height from the bottom is more than half the height of the casing of the softener. Moreover, in the lower part of the
Для повышения надежности и долговечности работы данного устройства коллектор подвода воды 57 с раздающими насадками 58 к контактно-пленочным водонагревателям 60, куполообразная горизонтальная перегородка 61, коллектор отвода выпара 62 и вертикальные обечайки 63 и 64, находящиеся в наиболее коррозионно- и накипеопасной зоне термоумягчителя выполнены из термостойких гидрофобных пищевых пластмасс. При этом изготовление не нагруженных элементов термоумягчителя с применением пластмасс с меньшим по сравнению с металлом удельным весом обеспечивает снижение массы устройства в целом.To improve the reliability and durability of the operation of this device, a
Термоумягчитель 52 встроен в состав ОУ (фиг.1) в следующем порядке: коллектор подвода воды 57 (фиг.4) через патрубок на корпусе 53 (не показан) сообщен с ответвлением 72, снабженным регулирующим клапаном 73, расходомером 74, а также регулятором уровня ″У″ и встроенным в трубопровод отвода нагретой питательной воды из выходной части водной полости 37 (фиг.3) наружного многоходового кожухотрубного парового подогревателя питательной воды 26 (фиг.1), а его патрубок подвода греющего пара 55 подключен к паропроводу источника греющего пара (не показан); коллектор отвода выпара 62 через патрубок на корпусе 53 (не показан) сообщен с паровоздушной полостью 30 наружного двухходового кожухотрубного парового подогревателя питательной воды (фиг.3); патрубок отвода воды 70 со взвешенным шламом сообщен с приемным патрубком 75 двухсекционного приемника питательной воды 76 (фиг.1, 6).The softener 52 is integrated into the OS (Fig. 1) in the following order: the water supply manifold 57 (Fig. 4) is connected through a pipe on the housing 53 (not shown) with a branch 72 equipped with a control valve 73, a flow meter 74, and a level controller ″ U ″ and an integrated multi-way shell-and-tube steam feed water heater 26 (Fig. 1), which is built into the heated feed water discharge pipe from the outlet of the water cavity 37 (Fig. 3), and its heating
- двухсекционный приемник питательной воды 76 (фиг.6), установленный перед приемником питательной воды 77 первой ступени испарения испарителя 4 (фиг.1) и содержащий: цилиндрический корпус 78 с эллиптическими крышкой 79 и днищем 80, обечайку 81, размещенную по оси эллиптического днища 80 с протяженностью по своей высоте от днища, равной высоте цилиндрической части корпуса, и образующую две вертикальные открытые полости (секции умягчения), из которых внешняя полость 82 образована внутренней поверхностью цилиндрического корпуса 78 и наружной поверхностью обечайки 81, а сама обечайка 81 образует в корпусе центральную полость 83. При этом патрубок 84 подвода питательной воды размещен по оси эллиптического днища 80 и сообщен с центральной полостью 83, а патрубок 75 подвода воды со взвешенным шламом от термоумягчителя установлен в нижней зоне цилиндрической части корпуса 78 и сообщен через трубку 85 с полостью центральной секции 83, а патрубок 86 отвода воды встроен в эллиптическое днище и сообщен с приемной полостью приемника питательной воды 77 первой ступени испарения испарителя 4 (фиг.1). По оси эллиптической крышки 79 в нее встроен патрубок 87 для отвода воздуха. Цилиндрический корпус 78 в своей верхней части снабжен патрубками 88 для присоединения водоуказательной колонки для визуального контроля рабочего уровня (не показан), а также оборудован датчиком уровня (не показан).- a two-section receiver of feed water 76 (Fig. 6), installed in front of the receiver of feed water 77 of the first stage of evaporation of the evaporator 4 (Fig. 1) and comprising: a
Двухсекционный приемник питательной воды встроен в состав ОУ в следующем порядке: внешняя полость 82 патрубком отвода 86, размещенным в нижней ее зоне, сообщена с патрубком подвода водной среды приемника питательной воды 77 (фиг.1) первой ступени испарения испарителя, а центральная полость 83 патрубком подвода 84 питательной воды в нижней зоне подключена к отводящему трубопроводу выходной части водной полости 37 наружного многоходового кожухотрубного парового подогревателя (фиг.3), а также сообщена с патрубком отвода воды 70 со взвешенным шламом термоумягчителя (фиг.4) для их качественного смешивания, т.е. для осреднения концентрации ″затравочных″ шламовых частиц в объеме жидкости в центральной полости, что является непременным условием для реализации эффективного умягчения питательной воды во внешней секции двухсекционного приемника. Для поддержания постоянного рабочего уровня двухсекционный приемник питательной воды оснащен датчиком уровня (например, поплавкового типа, не показан), связанным по управляющему импульсу с регулятором уровня ″У″, встроенным в подводящий к нему трубопровод нагретой питательной воды, сообщенный с патрубком отвода 38 наружного многоходового кожухотрубного парового подогревателя (фиг.3).A two-section feed water receiver is integrated into the OS in the following order: the
В составе заявляемой опреснительной установки (фиг.1), как единого целого, эти дополнительные ее составные части предназначены для реализации двух технологически взаимосвязанных процессов. Так термоумягчитель 52 является технологическим устройством для генерации частиц подвижного шлама в объеме пересыщенного по накипеобразующим солям раствора, используемых в последующем в двухсекционном приемнике питательной воды 76 в качестве ″затравочных кристаллов″ для снижения пересыщения солей жесткости в питательной воде первой ступени испарения испарителя 4 за счет шламообразования в объеме пересыщенной по солям жесткости нагретой питательной воды (термическое умягчение).As part of the inventive desalination plant (figure 1), as a whole, these additional components are intended for the implementation of two technologically interconnected processes. So, the softener 52 is a technological device for generating particles of mobile sludge in a volume of a solution supersaturated with scale-forming salts, which are subsequently used as “seed crystals” in a two-section receiver of feed water 76 to reduce the supersaturation of hardness salts in feed water of the first stage of evaporation of evaporator 4 due to sludge formation in the volume of hardness of saturated feed water supersaturated with salts (thermal softening).
Заявляемую многоступенчатую адиабатную опреснительную установку (ОУ) используют следующим образом (фиг.1).The inventive multistage adiabatic desalination plant (DU) is used as follows (figure 1).
Забортная (питательная) вода (при температуре to=28°C с концентрацией накипеобразующих солей Со, мг-экв/л) подается циркуляционным питательным насосом 1 через его фильтр 2 и расходомер 3 в приемную водную полость (не показана) охлаждающих труб кожухотрубного конденсатора вторичного пара 5 пятой ступени испарения пятиступенчатого адиабатного испарителя 4 (далее по тексту «испаритель»). Далее проходя последовательно в охлаждающих трубах конденсаторов вторичного пара 5-6-7-8-9 испарителя в направлении от пятой ступени испарения к первой, морская вода повышает свою температуру за счет теплоты конденсации вторичного водяного пара. Такая схема движения охлаждающей воды позволяет достаточно полно регенерировать теплоту конденсации вторичного пара в ступенях испарения.Outboard (feed) water (at a temperature of t o = 28 ° C with a concentration of scale-forming salts C о , mEq / l) is supplied by a
Из конденсатора вторичного пара 9 первой ступени испарителя охлаждающая вода проходит через охлаждающие трубы 22 (фиг.2) конденсатора 17 двухступенчатого пароструйного эжектора с раздельными камерами конденсации 20 и 21 пароструйных эжекторов первой 18 и второй 19 ступеней, где осуществляется ее подогрев за счет теплоты конденсации смешанной паровоздушной среды (рабочего пара и паровоздушной смеси от конденсаторов вторичного пара) пароструйных эжекторов, и поступает к приемной части водной полости 35 (фиг.3) наружного многоходового кожухотрубного парового подогревателя 26, где питательная вода догревается в режиме нагрева без упаривания жидкости (до температуры, не превышающей t1=77°C) за счет теплоты конденсации греющего пара, подаваемого в его паровую полость 32 от низкопотенциального источника пара (не показан), (например, пар отбора от вспомогательных турбин при рабочем давлении 0,8 ата).From the secondary steam condenser 9 of the first stage of the evaporator, cooling water passes through the cooling pipes 22 (Fig. 2) of the condenser 17 of the two-stage steam-jet ejector with
При этом скорость накипеобразования в названных элементах ОУ по ходу движения нагреваемой питательной воды, однозначно определяемая теплонапряженностью и температурой теплопередающих труб, наибольшая в наружном многоходовом кожухотрубном паровом подогревателе 26 (фиг.1), что, в конечном счете, предопределяет необходимость ограничения температуры нагрева питательной воды, для обеспечения допустимой по условиям эксплуатации скорости накипеобразования, за счет использования низкопотенциального источника греющего пара (не показан). Поэтому для исключения чрезмерного нагрева питательной воды на трубопроводе, сообщенном с выходной водной полостью 37 (фиг.3) данного наружного многоходового кожухотрубного парового подогревателя 26, установлен датчик температуры 39, управляющий работой регулятора температуры ″Т″, встроенного в подводящий паропровод низкопотенциального источника греющего пара (не показан) и обеспечивающего поддержание заданной температуры нагрева питательной воды путем изменения расхода греющего пара.In this case, the rate of scale formation in the mentioned OS elements along the path of heated feed water, uniquely determined by the heat stress and temperature of the heat transfer pipes, is greatest in the external multi-pass shell-and-tube steam heater 26 (Fig. 1), which ultimately determines the need to limit the heating temperature of the feed water , to ensure the scale formation rate that is permissible under operating conditions, due to the use of a low-potential source of heating steam (not shown). Therefore, to prevent excessive heating of the feed water in the pipeline in communication with the outlet water cavity 37 (Fig. 3) of this external multi-pass shell-and-tube steam heater 26, a temperature sensor 39 is installed that controls the operation of the temperature controller Т T ’integrated into the supply steam line of a low-grade source of heating steam (not shown) and ensuring the maintenance of a given temperature of heating the feed water by changing the flow rate of heating steam.
Из выходной водной полости 37 наружного многоходового кожухотрубного парового подогревателя 26 нагретая морская вода поступает в нижнюю зону центральной секции 83 (фиг.6) двухсекционного приемника питательной воды 76, а часть этой воды через ответвление 72 с регулирующим клапаном 73, расходомером 74 и регулятором уровня ″У″ поступает к коллектору подвода водной среды 57 (фиг.4) термоумягчителя.From the outlet water cavity 37 of the external multi-pass shell-and-tube steam heater 26, heated seawater enters the lower zone of the central section 83 (Fig. 6) of the two-section feedwater receiver 76, and part of this water through the branch 72 with a control valve 73, a flow meter 74, and a level regulator ″ Y ″ enters the collector for supplying an aqueous medium 57 (Fig. 4) of a softener.
В термоумягчителе 52 за счет подвода греющего пара осуществляется дополнительный нагрев морской воды, отбираемой по ответвлению 72 из линии подачи питательной воды, что способствует увеличению ее пересыщения по накипеобразущим солям и создает условия для эффективной генерации подвижных шламовых частиц в объеме пересыщенного раствора, используемых в дальнейшем в качестве ″затравочных кристаллов″ для снижения пересыщения в объеме нагретой морской воды в двухсекционном приемнике питательной воды 76 за счет шламообразования (термического умягчения) на этих ″затравочных кристаллах″.In the softener 52, by supplying heating steam, additional heating of seawater taken from branch 72 from the feed water supply line is carried out, which contributes to an increase in its supersaturation with scale-forming salts and creates conditions for the efficient generation of mobile sludge particles in the volume of the supersaturated solution, which are used in the future as ″ seed crystals ″ to reduce the supersaturation in the volume of heated sea water in a two-section receiver of feed water 76 due to sludge formation (thermal of softening) on these "seed crystals".
Для поддержания постоянного рабочего уровня в термоумягчителе 52 он оборудован датчиком уровня (не показан), связанным по управляющему импульсу с регулятором уровня ″У″, встроенным в упомянутое ответвление 72, содержащее также регулирующий клапан 73 и расходомер 74. Термоумягчитель 52 также снабжен водоуказательной колонкой (не показан) на патрубках 71 для визуального контроля рабочего уровня.To maintain a constant working level in the temperature softener 52, it is equipped with a level sensor (not shown), connected by a control pulse to a level control “U”, built into the mentioned branch 72, which also contains a control valve 73 and a flow meter 74. The temperature softener 52 is also equipped with a water indicating column ( not shown) on the
Из термоумягчителя 52 вода со взвешенным шламом через патрубок отвода водной среды 70, встроенный по оси эллиптического днища 65 (фиг.4), и сообщенный с ним трубопровод, через патрубок 75 и трубку 85 поступает в центральную полость 83 двухсекционного приемника питательной воды (фиг.6), где за счет смешения с основным потоком достигается осреднение концентрации шламовых частиц в объеме питательной воды, что является обязательным условием для обеспечения эффективного снижения концентрации солей жесткости (термического умягчения) в питательной воде за счет объемного шламообразования во внешней полости 82 двухсекционного приемника питательной воды в режиме опускного движения жидкости.From the heat softener 52, water with suspended sludge through the pipe for discharging the
Отвод умягченной воды со взвешенным шламом из корпуса двухсекционного приемника питательной воды 76 осуществляется через патрубок 86, сообщенный с его внешней полостью 82, и далее, через подключенный к данному патрубку 86 трубопровод, поступает в приемник питательной воды первой ступени испарения испарителя 77 (фиг.1), объем которого также используется в качестве дополнительной секции термического умягчения. При этом двухсекционный приемник питательной воды 76 в верхней части цилиндрического корпуса 78 (фиг.6) снабжен водоуказательной колонкой (не показан) на патрубках 88, для визуального контроля рабочего уровня. Для поддержания постоянного рабочего уровня в данном двухсекционном приемнике он также оснащен датчиком уровня (не показан), сообщенным по управляющему импульсу с регулятором уровня ″У″, встроенным в подводящий трубопровод питательной воды.The discharge of softened water with suspended sludge from the body of the two-section feed water receiver 76 is carried out through a
Из приемника питательной воды 77 первой ступени испарения испарителя 4, через подключенные к нему перепускные трубы 13 дроссельно-распылительных устройств (ДРУ), умягченная питательная вода с взвешенным шламом поступает в вакуумную камеру первой ступени испарения испарителя 4. Перепуск неиспарившейся в первой ступени испарителя рассола для дроссельного распыления и частичного упаривания во второй ступени испарения осуществляется из приемника рассола 12 первой ступени испарения через сообщенные с ним перепускные трубы 13, подключенные к дроссельно-распылительному устройству второй ступени испарения. Перепуск и распыление рассола в последующих ступенях испарения испарителя осуществляется из приемника рассола 12 предыдущей ступени испарения через сообщенные с ними перепускные трубы 13, подключенные к дроссельно-распылительным устройствам последующей ступени испарения. При этом указанные процессы протекают за счет перепада давлений между ступенями испарения. Данные перепускные трубы, содержат в своей верхней свободной части встроенные дроссельные устройства (не показаны), над верхним срезом которого размещены грибовидные отбойники 14, выполняющие функцию отражателей ″фонтанных″ струй воды, вытекающих из отверстий дроссельного устройства, что обеспечивает капельное распыление перегретого рассола и создает условия для его эффективного испарения.From the feed water receiver 77 of the first stage of evaporation of the evaporator 4, through the bypass pipes 13 of the throttle-spraying devices (DRU) connected to it, the softened feed water with suspended sludge enters the vacuum chamber of the first stage of evaporation of the evaporator 4. Bypass of the brine in the first stage of evaporation throttle atomization and partial evaporation in the second stage of evaporation is carried out from the brine receiver 12 of the first stage of evaporation through the bypass pipes 13 connected to it, connected to second-stage spraying device for vaporization. Bypass and spraying of the brine in the subsequent evaporation stages of the evaporator is carried out from the brine receiver 12 of the previous evaporation stage through the bypass pipes 13 connected to them, connected to the throttle-spray devices of the subsequent evaporation stage. Moreover, these processes occur due to the pressure difference between the stages of evaporation. These bypass pipes contain built-in throttling devices (not shown) in their upper free part, above the upper cut of which mushroom-shaped chippers 14 are located, which act as reflectors of “fountain” jets of water flowing from the holes of the throttle device, which provides drip spraying of the overheated brine and creates conditions for its effective evaporation.
Образовавшийся вторичный пар поднимается вверх в ступенях испарения испарителя 4 и, проходя через сепаратор 11 вторичного пара жалюзийного типа данной ступени испарения, где происходит отделение капелек рассола, захваченных поднимающимся вторичным паром, конденсируется в конденсаторе той же ступени испарения, что происходит за счет отвода теплоты охлаждающей воде. Не сконденсировавшаяся паровоздушная смесь из соответствующих полостей конденсаторов вторичного пара последовательно перепускается в направлении от конденсатора вторичного пара 9 первой ступени испарения к конденсатору вторичного пара 5 пятой ступени испарения через систему межступенчатых дроссельных шайб 15, встроенных в данные трубы последовательного перепуска, и отсасывается двухступенчатым пароструйным эжектором 18 и 19, встроенным в конденсатор 17 (фиг.2) двухступенчатого пароструйного эжектора с раздельными камерами конденсации 20 и 21 паровоздушной смеси соответственно от эжекторов первой 18 и второй 19 ступеней, образующими совместно с последовательно подключенными трубами охлаждающей воды 22 в них холодильники-конденсаторы с их сборниками конденсата, сообщенными между собой U-образной трубой 23, предназначенной для создания между ними гидравлического затвора. При этом перемещаемая среда из паровоздушной полости конденсатора вторичного пара 5 (фиг.1) пятой ступени испарения испарителя поступает в приемную полость камеры смешения пароструйного эжектора первой ступени 18, выходная диффузорная часть которого сообщена с паровоздушной полостью камеры конденсации 20 конденсатора пароструйного эжектора первой ступени 18, откуда не сконденсировавшаяся часть смешанной среды (выпар) поступает в полость камеры смешения пароструйного эжектора второй ступени 19, а выходной диффузор самого эжектора второй ступени 19 сообщен с паровоздушной полостью камеры конденсации 21 конденсатора пароструйного эжектора второй ступени 19, из которого выпар (воздух) через патрубок 25 удаляется в атмосферу, при этом входная сопловая часть этих обоих эжекторов подключена параллельно к трубопроводу подающему рабочий пар. Такая схема отвода паровоздушной смеси от конденсаторов вторичного пара с применением промежуточной конденсации смешанной среды в камере конденсации пароструйного эжектора первой ступени позволяет значительно снизить расход рабочего пара на пароструйный эжектор второй ступени за счет уменьшения объема перемещаемой среды, поступающей в полость его камеры смешения.The resulting secondary steam rises up in the evaporation stages of the evaporator 4 and, passing through the louver type secondary vapor separator 11 of this evaporation stage, where brine droplets captured by rising secondary steam are separated, condenses in the condenser of the same evaporation stage, which occurs due to the removal of cooling heat water. The non-condensing vapor-air mixture from the respective cavities of the secondary steam condensers is sequentially bypassed in the direction from the secondary steam condenser 9 of the first evaporation stage to the secondary vapor condenser 5 of the fifth evaporation stage through the system of interstage throttle washers 15 built into these serial bypass pipes and is sucked out with a two-stage steam jet ejector and 19, integrated in the capacitor 17 (FIG. 2) of a two-stage steam-jet ejector with
Ступенчато увеличивающийся рабочий вакуум в ступенях испарения испарителя 4 обеспечивается за счет конденсации вторичного пара в конденсаторах соответствующих ступеней испарения испарителя и работы двухступенчатого пароструйного эжектора 18 и 19, отсасывающего паровоздушную смесь из паровоздушной полости конденсатора 5 вторичного пара пятой ступени испарения испарителя 4, через систему межступенчатых дроссельных шайб 15, встроенных в трубы их последовательного перепуска.A stepwise increasing working vacuum in the evaporation stages of the evaporator 4 is provided due to the condensation of the secondary vapor in the condensers of the corresponding evaporation stages and the operation of the two-stage steam-
В данной пятиступенчатой адиабатной опреснительной установке (ОУ) абсолютное давление в ступенях испарения ступенчато уменьшается от 0,318 ата (в первой ступени) до 0,084 ата (в пятой ступени), что соответствует температурам насыщения 70 и 42°C, и при этом поддерживается одинаковая разность температур насыщения испаряемого рассола 7°C во всех смежных ступенях испарения, что обеспечивает одинаковую производительность ступеней испарителя (2 т/ч).In this five-step adiabatic desalination plant (OU), the absolute pressure in the evaporation stages decreases stepwise from 0.318 ata (in the first stage) to 0.084 ata (in the fifth stage), which corresponds to saturation temperatures of 70 and 42 ° C, and the same temperature difference is maintained saturation of the evaporated brine 7 ° C in all adjacent stages of evaporation, which ensures the same performance of the stages of the evaporator (2 t / h).
Полученный дистиллят перемещается в корпусе опреснителя по направлению от конденсатора вторичного пара 9 первой ступени испарения испарителя к пятой 5 самотеком за счет перепада давлений между ступенями испарения путем его последовательного перепуска из сборников дистиллята этих конденсаторов через сообщающие U-образные трубы 16. При этом расчетный рабочий перепад давлений между ступенями испарения испарителя поддерживается высотой столба жидкости в данных U-образных трубах, которая однозначно определяет разность температур насыщения испаряемого рассола в этих смежных ступенях испарения испарителя.The resulting distillate moves in the desalination unit in the direction from the secondary steam condenser 9 of the first evaporation stage to the fifth 5 by gravity due to the pressure difference between the evaporation stages by sequentially transferring these condensers from the distillate collectors through communicating U-shaped pipes 16. At the same time, the calculated working differential pressure between the stages of evaporation of the evaporator is supported by the height of the liquid column in these U-shaped pipes, which uniquely determines the temperature difference I vaporized brine in these adjacent levels of evaporation of the evaporator.
Отвод полученного в опреснителе дистиллята осуществляется из сборника дистиллята 10 конденсатора 5 вторичного пара пятой ступени испарения через трубопровод, подключенный к цистерне дистиллята 44, паровая полость которого сообщена трубопроводом 46 с паровоздушной полостью конденсатора 5 вторичного пара пятой ступени испарения для уравнивания давления в отмеченных полостях и обеспечения надежного стока дистиллята. Из цистерны 44 дистиллят откачивается дистиллятным насосом 45 в общесудовую цистерну дистиллята (не показана) для его последующего использования в технических, технологических и бытовых потребителях.The distillate obtained in the desalination unit is discharged from the distillate collector 10 of the fifth vaporization condenser 5 of the fifth evaporation stage through a pipe connected to the distillate tank 44, the vapor cavity of which is connected by a pipe 46 to the vapor-air cavity of the fifth vaporization condenser of the fifth vaporization stage 5 to equalize the pressure in the marked cavities and ensure reliable distillate runoff. From the tank 44, the distillate is pumped out by a distillate pump 45 into a general vessel distillate tank (not shown) for its subsequent use in technical, technological and domestic consumers.
Цистерна дистиллята 44 оснащена датчиком уровня (не показано), сообщенным по управляющему импульсу с регулятором уровня ″У″, встроенным в напорный трубопровод откачивающего дистиллятного насоса 45, для поддержания постоянного рабочего уровня в данной цистерне и обеспечения устойчивой работы самого насоса. При этом установленные на выходном участке напорного трубопровода откачивающего дистиллятного насоса 45 расходомер 47 и автоматический трехходовой переключающий соленоидный клапан 48 переключают данный трубопровод на сброс дистиллята при его низком качестве посредством его связи по управляющему импульсу с соленомером 49, установленным на измерительной отводной перемычке контура дистиллята. При этом в случае превышения допустимого солесодержания, дистиллят сбрасывается за борт или в специальную судовую сборную цистерну технологической пресной воды (не показана) для дальнейшего использования в технологических потребителях, не предъявляющих повышенных требований к качеству пресной воды по солесодержанию.The distillate tank 44 is equipped with a level sensor (not shown), communicated by a control pulse with a ″ U ″ level regulator, built into the pressure pipe of the pump for distillation pump 45, to maintain a constant working level in this tank and ensure stable operation of the pump itself. At the same time, a flow meter 47 and an automatic three-way switching solenoid valve 48 installed at the outlet section of the discharge pipe of the pumping out distillate pump 45 switch this pipeline to discharge the distillate at its low quality by means of its connection via a control pulse with a solenometer 49 installed on the measuring branch jumper of the distillate circuit. In this case, if the permissible salinity is exceeded, the distillate is discharged overboard or into a special marine prefabricated tank of technological fresh water (not shown) for further use in technological consumers that do not have high requirements for the quality of fresh water in terms of salinity.
Для обеспечения текущего лабораторного контроля качества дистиллята на выходном напорном участке дистиллятного насоса 45 встроен кран отбора проб (не показан).To ensure routine laboratory quality control of the distillate, a sampling valve (not shown) is built into the outlet pressure section of the distillate pump 45.
Образовавшийся конденсат от конденсатора 17 двухступенчатого пароструйного эжектора 18 и 19 поступает из камеры конденсации 20 (фиг.2) пароструйного эжектора первой ступени 18 в сообщенный с ней сборник конденсата 27 многоходового кожухотрубного парового подогревателя 26, откуда совместно с образовавшимся в его полости парового объема 32 конденсатом греющего пара откачивается конденсатным насосом 41 в цистерну конденсата (не показана) для последующего использования в пароконденсатном цикле энергетической установки.The condensate formed from the condenser 17 of the two-stage steam-
Сборник конденсата 27 кожухотрубного парового подогревателя 26 оснащен датчиком уровня (не показано), сообщенным по управляющему импульсу с регулятором уровня ″У″, встроенным в напорный трубопровод откачивающего конденсатного насоса 41, что поддерживает постоянство рабочего уровня в данном сборнике и обеспечивает устойчивую работу самого насоса. При этом установленный на выходном участке напорного трубопровода откачивающего конденсатного насоса автоматический трехходовой соленоидный клапан 42 переключает данный трубопровод на сброс дистиллята при его низком качестве посредством его связи по управляющему импульсу с соленомером 43, установленным на измерительной отводной перемычке контура конденсата. При этом в случае превышения допустимого солесодержания конденсат сбрасывается за борт или в специальную судовую сборную цистерну технологической пресной воды (не показана) для дальнейшего использования в технологических потребителях, не предъявляющих повышенных требований к качеству пресной воды по солесодержанию.The
Для обеспечения текущего лабораторного контроля качества конденсата на выходном напорном участке конденсатного насоса 41 встроен кран отбора проб (не показан).To ensure ongoing laboratory monitoring of the quality of the condensate, a sampling valve (not shown) is integrated in the outlet pressure section of the condensate pump 41.
Неиспарившийся рассол с укрупнившимися частицами шлама (при температуре t3=42°C) удаляется за борт из приемника рассола 12 последней ступени испарения испарителя рассольным насосом 50, напорный трубопровод которого имеет перемычку с клапаном 51, встроенную в трубопровод перед питательным насосом 1. При этом данная рециркуляционная перемычка используется для поддержания в работе расчетной температуры охлаждающей воды на входе в конденсатор 5 вторичного пара пятой ступени испарения при плавании в холодных водах путем частичного перепуска рассола в трубопровод охлаждающей (питательной) воды.An unevaporated brine with coarsened sludge particles (at a temperature of t 3 = 42 ° C) is removed overboard from the brine receiver 12 of the last stage of evaporation of the evaporator by the brine pump 50, the pressure pipe of which has a jumper with valve 51, built into the pipe in front of the
В термоумягчителе (фиг.4), как части целого ОУ, технологический процесс генерации подвижных частиц шлама объеме пересыщенного раствора осуществляется следующим образом.In the heat softener (figure 4), as part of the whole OS, the technological process for the generation of mobile particles of sludge volume of the supersaturated solution is as follows.
Морская вода, частично отбираемая из трубопровода подачи предварительно нагретой питательной воды через ответвление 72, содержащее регулирующий клапан 73, расходомер 74 и регулятор уровня ″У″ (фиг.1), подается на коллектор подвода воды 57 с раздающими насадками 58 к контактным водонагревателям конфузорного типа 60, встроенным в горизонтальную перегородку 59, где стекает в пленочном режиме по внутренней конфузорной поверхности (фиг.5). Греющий пар через патрубок 55, размещенный по оси эллиптической крышки 54, подается в зону нагрева через перфорированную диафрагму 56, имеющую отверстия (не показаны) в своей периферийной зоне и размещенную горизонтально под эллиптической крышкой 54, равномерно поступает к контактным водонагревателям конфузорного типа 60, где за счет конденсации греющего пара на свободной поверхности гравитационно-стекающей пленки жидкости обеспечивается ее эффективный нагрев. Такой контактный нагрев с использованием конфузора 60, выполненного из малотеплопроводного материала, обеспечивает минимальную температуру в пристенных слоях жидкости, что чрезвычайно важно для создания условий безнакипного режима работы самого контактного водонагревателя.Sea water, partially withdrawn from the pre-heated feed water supply line through a branch 72, containing a control valve 73, a flow meter 74 and a “U” level regulator (Fig. 1), is supplied to a
Дальнейший контактный нагрев осуществляется в режиме кольцевого струйно-пленочного течения жидкости на выходе водонагревателя конфузорного типа 60 (фиг.5) в спутно-поперечном режиме движения греющего пара. Нагретая вода поступает на внешнюю поверхность горизонтальной куполообразной перегородки 61 и стекает в виде струй во внешнюю секцию 66 термического умягчения, образованной внутренней поверхностью корпуса 53 и периферийной обечайкой 63. На этом участке догрев воды обеспечивается за счет конденсации греющего пара на внешних поверхностях последовательно обтекаемых ею струй воды. На всем пути своего спутно-поперечного движения греющий пар обеспечивает ″вентиляцию″ свободных поверхностей нагреваемой жидкости, способствуя удалению выделившихся газов через коллектор отвода выпара 62, размещенный под горизонтальной куполообразной перегородкой 61. При этом размещение коллектора отвода паровоздушной смеси под горизонтальной куполообразной перегородкой 61, имеющей максимальную площадь в нижнем поперечном сечении, и учитывая, что расход выпара, удаляемого с изменением вектора направления движения на 90°, не превышает 3-5% от расхода греющего пара, исключает вынос капелек солесодержащей влаги совместно с выпаром и позволяет направить выпар в соответствующий конденсатор (а именно в 26) для последующего возврата конденсата в пароконденсатный цикл.Further contact heating is carried out in the mode of an annular jet-film flow of liquid at the outlet of a water heater of confusor type 60 (Fig. 5) in a satellite-transverse mode of movement of heating steam. Heated water enters the outer surface of the horizontal
Данная схема организации дополнительного нагрева жидкости в режиме спутно-поперечного движения греющего пара в сочетании с активной ″вентиляцией″ свободных поверхностей нагреваемой воды предопределяет увеличение парциального давления пара на границе раздела фаз, благодаря чему достигается минимальный недогрев жидкости до температуры насыщения, соответствующей давлению в корпусе термоумягчителя, что способствует достижению максимального пересыщения раствора по накипеобразующим солям на входе во внешнюю секцию 66.This scheme of organizing additional heating of the liquid in the mode of satellite-transverse movement of heating steam in combination with active ″ ventilation ″ of the free surfaces of the heated water determines an increase in the partial pressure of the vapor at the interface, thereby minimizing the liquid’s under-heating to the saturation temperature corresponding to the pressure in the case of the softener , which helps to achieve maximum supersaturation of the solution on scale-forming salts at the entrance to the
Частицы пара, захваченные струями жидкости, стекающими с куполообразной перегородки 61, создают в верхней зоне внешней секции 66 термического умягчения насыщенную паровыми пузырями зону, перемещающуюся вместе с жидкостью вниз. При этом паровые пузырьки различных размеров выполняют различные функции в процессе движения раствора в данной внешней секции термического умягчения. Так паровые пузырьки больших размеров способствуют дегазации нагретой жидкости за счет диффузии выделившихся газов в их объем, и по мере роста эти паровые пузырьки всплывают вверх к вентилируемой границе раздела фаз, способствуя удалению газов совместно с выпаром. В то же время мельчайшие паровые пузырьки, выполняя функцию центров кристаллизации в объеме пересыщенного раствора, служат катализирующим фактором образования зародышей первичных частиц шлама в объеме пересыщенного раствора во внешней секции умягчения. Наряду с отмеченными процессами в объеме нагретого пересыщенного раствора во внешней секции 66 термического умягчения происходит также естественное образование центров кристаллизации (зародышей первичных частиц шлама) за счет снижения пересыщения жидкости.Particles of vapor trapped by jets of liquid flowing down from the
В объеме раствора последующих секций термического умягчения: средней 67 и центральной секции 68, происходит рост первичных частиц шлама (шламообразование), генерируемых в объеме раствора внешней секции 66 термического умягчения, причем основным критерием оценки эффективности работы термоумягчителя являются количество и размер шламовых частиц на выходе устройства.In the solution volume of the subsequent thermal softening sections: middle 67 and
При этом благодаря изготовлению горизонтальной куполообразной перегородки 61, периферийной 63 и центральной 64 обечаек из пластмасс с гидрофобными свойствами, ухудшаются условия отложения накипи на внешней поверхности куполообразной горизонтальной поверхности и вертикальных поверхностях цилиндрических обечаек, что препятствует снижению пересыщения раствора, обусловленного накипеобразованием на указанных поверхностях, перед его поступлением во внешнюю секцию 66, а также в самих секциях умягчения по ходу движения пересыщенного раствора, что является дополнительным фактором, способствующим повышению эффективности генерации шламовых частиц, являющихся главной целевой технологической продукцией термоумягчителя.Moreover, due to the manufacture of a horizontal
Описанные процессы генерации подвижных шламовых частиц в объеме пересыщенного раствора термоумягчителя иллюстрируются графически на фиг.7.The described processes for the generation of mobile sludge particles in the volume of a supersaturated solution of the thermal softener are illustrated graphically in Fig.7.
Интенсивность генерации частиц шлама в объеме пересыщенного раствора, основанной на использовании отрицательной растворимости солей жесткости, возрастает с повышением температуры нагрева жидкости, в связи с увеличением ее пересыщения. Поэтому использование в термоумягчителе дополнительного нагрева жидкости, подаваемой на ее вход из трубопровода нагретой в подогревателе 26 питательной воды с концентрацией солей жесткости C1, мг-экв/л, здесь является фактором, интенсифицирующим процесс образования шламовых частиц. При этом характер снижения пересыщения раствора (кинетика термического умягчения), за счет шламообразования в ее объеме, и степень завершенности процесса термического умягчения (количество и размер шламовых частиц) зависят от гидродинамического режима движения жидкости (ламинарный, ламинарно-турбулентный, турбулентный) и времени пребывания раствора в термоумягчителе.The intensity of generation of sludge particles in the volume of a supersaturated solution, based on the use of negative solubility of hardness salts, increases with increasing temperature of the heating fluid, due to an increase in its supersaturation. Therefore, the use of additional heating of the liquid supplied to its inlet from the pipeline of feed water heated in the heater 26 with a concentration of hardness salts C 1 , mEq / l, is a factor intensifying the process of formation of sludge particles here. Moreover, the nature of the decrease in the supersaturation of the solution (kinetics of thermal softening) due to sludge formation in its volume, and the degree of completion of the process of thermal softening (number and size of sludge particles) depend on the hydrodynamic regime of fluid movement (laminar, laminar-turbulent, turbulent) and residence time solution in the softener.
При турбулентном режиме движения раствора (режим идеального смешения), при котором, за счет активного выноса жидкости из зоны с меньшим пересыщением раствора в зону с повышенным пересыщением, происходит общее снижение пересыщения умягчаемого раствора по ходу его движения в термоумягчителе, что, в конечном счете, предопределяет снижение интенсивности образования и роста частиц шлама (линия Cрс=f(τ)) в целом и не отвечает требованиям по обеспечению эффективной генерации частиц шлама.In the turbulent mode of movement of the solution (ideal mixing mode), in which, due to the active removal of liquid from the zone with less supersaturation of the solution into the zone with increased supersaturation, there is a general decrease in the supersaturation of the softened solution along its movement in the softener, which, ultimately, predetermines a decrease in the intensity of formation and growth of sludge particles (line C pc = f (τ)) as a whole and does not meet the requirements for ensuring efficient generation of sludge particles.
Идеальным режимом генерации частиц взвешенного шлама в термоумягчителе является ламинарный режим движения умягчаемого раствора (режим идеального вытеснения), при котором, за счет отсутствия перемешивания жидкости, достигается наибольшая эффективность образования и роста частиц шлама в условиях наибольшего концентрационного потенциала для эффективного шламообразования по ходу термического умягчения раствора в термоумягчителе. При этом снижение пересыщения раствора определяется только процессами шламообразования и временем пребывания раствора в термоумягчителе (линия Срв=f(τ)). Однако практическая реализация данного идеального варианта достаточно сложна и сопряжена с необходимостью использования термоумягчителя со значительно большими размерами.The ideal mode for the generation of suspended sludge particles in a heat softener is the laminar mode of movement of the softened solution (ideal displacement mode), in which, due to the lack of mixing of the liquid, the greatest efficiency of formation and growth of sludge particles is achieved under conditions of the highest concentration potential for effective sludge formation during thermal softening of the solution in the softener. In this case, the decrease in the supersaturation of the solution is determined only by the sludge formation processes and the residence time of the solution in the thermal softener (line C pb = f (τ)). However, the practical implementation of this ideal option is quite complicated and involves the use of a thermal softener with significantly larger sizes.
Поэтому применение секционирования водного объема, исключающее перемешивание жидкости во всем водном объеме термоумягчителя и обеспечивающее возможность ламинаризации движущейся жидкости в секциях умягчения за счет снижения скорости ее перемещения, создает благоприятные условия для эффективной генерации шламовых частиц при плавном (в результате шламообразования) уменьшении степени пересыщения раствора в направлении от внешней секции умягчения к центральной (линия 0-1-2-3), где τ1, τ2, τ3 - время пребывания пересыщенного раствора в соответствующих секциях умягчения в режиме последовательного чередования опускного и подъемного движения, что позволяет приблизить интенсивность указанных процессов к идеальному (ламинарному) варианту (линия Срв=f(τ)). При этом наибольшей интенсивностью снижения пересыщения раствора характеризуется внешняя секция 66 термического умягчения, где протекают интенсивные процессы зарождения шламовых частиц в условиях наибольшего пересыщения раствора и наличия мельчайших пузырьков шлама, служащих катализаторами этих процессов в качестве центров кристаллизации. В последующих секциях умягчения (средней и центральной) интенсивность снижения пересыщения раствора ослабевает в связи с уменьшением концентрационного потенциала для роста шламовых частиц, генерируемых во внешней секции термического умягчения.Therefore, the use of sectioning the water volume, which excludes mixing of the liquid in the entire water volume of the heat softener and provides the possibility of laminarization of the moving liquid in the softening sections by reducing the speed of its movement, creates favorable conditions for the efficient generation of sludge particles with a smooth (as a result of sludge formation) decrease in the degree of supersaturation of the solution in direction from the outer softening section to the central one (line 0-1-2-3), where τ 1 , τ 2 , τ 3 is the residence time of the supersaturated solution in the corresponding softening sections in the sequential alternation of the lowering and lifting movements, which makes it possible to bring the intensity of these processes closer to the ideal (laminar) version (line C pb = f (τ)). In this case, the
Известно, что с увеличением количества секций достигаемая глубина термического умягчения будет нарастать. Однако при этом необходимо учитывать, что в дополнительных секциях умягчения процессы роста шламовых частиц будут протекать в зоне с более низким пересыщением накипеобразующих солей, что предопределяет и низкую скорость роста шламовых частиц. Поэтому достигаемый дополнительный эффект от увеличения количества секций умягчения, сопряженной с существенным усложнением конструкции и ухудшением массогабаритных характеристик термоумягчителя, будет незначительным.It is known that with increasing number of sections the achieved depth of thermal softening will increase. However, it must be borne in mind that in additional sections of softening, the processes of growth of sludge particles will proceed in the zone with lower supersaturation of scale-forming salts, which also determines the low growth rate of sludge particles. Therefore, the additional effect achieved by increasing the number of softening sections, associated with a significant complication of the design and the deterioration of the weight and size characteristics of the thermal softener, will be insignificant.
В этой связи существенно то, что в заявленном трехсекционном варианте исполнения термоумягчителя, размер шламовых частиц на выходе устройства, требуемый для их последующего эффективного использования в качестве ″затравочных кристаллов″, обеспечен изменением высоты водного объема устройства (увеличением времени генерации частиц шлама) без изменения его поперечных размеров, что чрезвычайно существенно.In this regard, it is significant that in the claimed three-sectional embodiment of the softener, the size of the slurry particles at the device output, required for their subsequent effective use as “seed crystals”, is provided by changing the height of the water volume of the device (increasing the generation time of sludge particles) without changing it lateral dimensions, which is extremely significant.
Функциональное назначение этих секций термического умягчения различно, поэтому для организации эффективной генерации шламовых частиц выполнено рациональное распределение общего водного объема термоумягчителя между секциями термического умягчения, а именно:The functional purpose of these sections of thermal softening is different, therefore, to organize the effective generation of sludge particles, a rational distribution of the total water volume of the thermal softener between the sections of thermal softening was performed, namely:
- во внешней секции 66, в условиях максимального пересыщения раствора, обусловленного ее дополнительным нагревом, и наличия мельчайших паровых пузырьков, выполняющих функцию центров кристаллизации, происходит интенсивное образование первичных зародышей центров кристаллизации и начинается их рост (шламообразование). При этом общая эффективность работы термоумягчителя определяется эффективностью организации процессов именно в данной секции, что достигнуто за счет увеличения времени пребывания и снижения скорости опускного движения раствора. Поэтому водный объем внешней секции выполнен наибольшим (не менее половины общего водного объема термоумягчителя);- in the
- в средней секции 67 в режиме подъемного движения происходит дальнейший рост и укрупнение шламовых частиц, поступающих из внешней секции 66, в результате чего возрастает их суммарная поверхность. При этом использование единой водной среды, предопределяющее идентичность химического состава первичных зародышей центров кристаллизации, генерируемых в объеме внешней секции 66, химическому составу умягчаемого раствора, обусловливает меньшую работу кристаллизации на этих ″затравочных″ шламовых частицах в объеме пересыщенного раствора. Благодаря отмеченному катализирующему фактору обеспечивается эффективный рост шламовых частиц в объеме раствора данной секции термического умягчения.- in the
В объеме средней секции для эффективного роста шламовых частиц в объеме пересыщенного раствора также требуется ламинаризация потока жидкости в режиме ее подъемного движения, что достигнуто за счет обеспечения соответствующей скорости движения и времени пребывания в ней умягчаемого раствора. В итоге, средняя секция 67 выполнена с объемом, занимающим не менее трети общего водного объема термоумягчителя;In the volume of the middle section for the effective growth of sludge particles in the volume of the supersaturated solution, laminarization of the fluid flow in the mode of its lifting movement is also required, which is achieved by ensuring the corresponding speed of movement and the residence time of the softened solution in it. As a result, the
- в центральной секции 68 в режиме опускного движения жидкости, продолжается рост шламовых частиц и завершается на стадии, достаточном для их дальнейшего использования в качестве ″затравочных кристаллов″ в двухсекционном приемнике 76 питательной воды испарителя. При этом интенсивность роста шламовых частиц в объеме данной секции, происходящая в зоне с наименьшим пересыщением раствора, будет ниже, чем в средней секции 67, поэтому основное дополнительное назначение данной центральной секции состоит в обеспечении отвода воды с наибольшим содержанием взвешенных шламовых частиц из нижней своей зоны на вход двухсекционного приемника питательной воды 76.- in the
Для обеспечения устойчивой работы термоумягчителя необходимо поддержание в нем оптимального рабочего уровня жидкости, при этом предельный диапазон зоны контроля уровня жидкости ограничен предельно верхним и нижним допустимыми уровнями жидкости, определяемыми соответственно высотой размещения верхней кромки промежуточной обечайки 63 и переливной кромки центральной обечайки 64. Для этих целей термоумягчитель оборудован водоуказательной колонкой (не показано) на патрубках 71 для визуального контроля уровня, а также снабжен датчиком уровня (не показан).To ensure the stable operation of the heat softener, it is necessary to maintain an optimum working fluid level in it, while the limit range of the fluid level control zone is limited by the maximum upper and lower permissible fluid levels, which are determined respectively by the height of the upper edge of the
Таким образом, предложена часть целого (ОУ) в совокупности своих отличительных признаков, а именно:Thus, a part of the whole (OS) in the aggregate of its distinctive features is proposed, namely:
- включение в состав термоумягчителя дополнительных конструктивных элементов: горизонтальной перфорированной диафрагмы 56, горизонтальной куполообразной перегородки 61 с установленным под ним коллектором отвода выпара 62;- inclusion in the composition of the softener of additional structural elements: a horizontal
- применение секционирования водного объема и организации процессов термического умягчения в направлении от внешней секции 66 умягчения к центральной 68 в режиме последовательного чередования опускного и подъемного ламинаризованного движения жидкости в секциях умягчения, обеспечивающие отвод водной среды с наибольшим содержанием генерируемых частиц подвижного шлама из нижней зоны центральной секции термического умягчения через патрубок 70;- the use of partitioning of the water volume and the organization of thermal softening processes in the direction from the
- использование дополнительного эффективного контактного нагрева умягчаемого раствора в режиме спутно-поперечного движения греющего пара, обеспечивающее максимальное пересыщение раствора по солям жесткости на входе внешней секции 66 термического умягчения, что способствует повышению эффективности генерации первичных шламовых частиц в объеме данной секции в условиях наличия мельчайших паровых пузырьков, выполняющих катализирующую функцию в качестве центров кристаллизации при образовании первичных шламовых частиц;- the use of additional effective contact heating of the softened solution in the mode of transverse-lateral movement of the heating steam, providing maximum supersaturation of the solution with hardness salts at the inlet of the external thermal softening
- изготовление горизонтальной куполообразной перегородки 61, периферийной 63 и центральной 64 обечаек из пластмасс с гидрофобными свойствами, ухудшающими условия отложения накипи на внешней поверхности данных элементов термоумягчителя и препятствующие снижению пересыщения раствора, обусловленного накипеобразованием на указанных поверхностях, перед его поступлением во внешнюю секцию 66 термического умягчения, а также в самих секциях умягчения по ходу движения пересыщенного раствора, что служит дополнительным фактором, способствующим повышению эффективности генерации шламовых частиц;- the manufacture of a horizontal
- использование единой водной среды, предопределяющее идентичность химического состава первичных зародышей центров кристаллизации, генерируемых в объеме внешней секции 66, химическому составу умягчаемого раствора, обусловливающие меньшую работу кристаллизации на этих ″затравочных″ шламовых частицах в объеме пересыщенного раствора.- the use of a single aqueous medium, predetermining the identity of the chemical composition of the primary nuclei of the crystallization centers generated in the volume of the
Отмеченные позитивные факторы в своей совокупности позволяют в достаточной мере реализовать возлагаемые на термоумягчитель технологические задачи по эффективной генерации и отводу шламовых частиц для дальнейшего их использования в качестве ″затравочных кристаллов″ с целью снижения пересыщения раствора в объеме двухсекционного приемника питательной воды.The noted positive factors in their totality allow us to sufficiently realize the technological tasks assigned to the heat softener for the efficient generation and removal of sludge particles for their further use as “seed crystals” in order to reduce the supersaturation of the solution in the volume of a two-section receiver of feed water.
Двухсекционный приемник питательной воды 76 в составе заявляемой ОУ работает следующим образом (фиг.6).Two-section receiver of feed water 76 as part of the inventive OS is as follows (Fig.6).
Нагретая питательная вода подводится к патрубку 84 подвода водной среды, размещенному в нижней зоне центральной секции 83 данного двухсекционного приемника питательной воды через отводящий трубопровод, присоединенный к выходной части водной полости 37 (фиг.3) наружного многоходового кожухотрубного парового подогревателя 26 (фиг.1). Вода со взвешенным шламом от термоумягчителя 52 подводится также в полость центральной секции 83 данного двухсекционного приемник через патрубок 75 и трубку 85, размещенные в нижней части его корпуса (фиг.6). Такая схема подвода двух водных сред обеспечивает их качественное смешивание, т.е. осреднение концентрации ″затравочных″ шламовых частиц в объеме жидкости в ее центральной секции 83 в режиме ее подъемного движения, что является непременным условием для эффективной реализации процессов термического умягчения во внешней секции 82 двухсекционного приемника питательной воды в режиме опускного движения жидкости, поступающей в полость данной секции путем перелива через верхнюю кромку дополнительной обечайки 81 из центральной секции 83. При этом основные факторы, определяющие эффективность процесса термического умягчения (шламообразования) в водном объеме внешней секции 82, аналогичны интенсифицирующим факторам, изложенным при описании работы термоумягчителя.Heated feed water is supplied to the
В частности, за счет использования центральной секции 83 для смешения водных сред в двухсекционном приемнике 76 исключается перемешивание в объеме умягчаемого раствора во внешней его секции 82, что позволяет реализовать в нем эффективное термическое умягчение питательной воды с использованием ″затравочных″ шламовых частиц в ламинаризованном потоке в режиме опускного движения. Причем использование для генерации шламовых частиц в термоумягчителе 52 водной среды, отбираемой из линии подачи питательной воды, предопределяет идентичность химического состава этих шламовых частиц химическому составу умягчаемого в двухсекционном приемнике 76 раствора, что обусловливает меньшую работу кристаллизации на упомянутых ″затравочных″ шламовых частицах в объеме пересыщенного раствора, т.е. является дополнительным фактором, стимулирующим эффективное шламообразование (рост размеров первичных шламовых частиц) в объеме раствора его внешней секции 82 за счет снижения его пересыщения по ходу опускного движения. Достигаемая при этом глубина термического умягчения (концентрация солей жесткости на выходе устройства 76) определяется временем пребывания раствора во внешней его секции умягчения, т.е. ее объемом. Поэтому для максимально эффективного использования объема внешней секции 82 термического умягчения двухсекционного приемника 76 дополнительная обечайка 81, образующая центральную секцию 83, выполнена с протяженностью по своей высоте от его днища, равной высоте цилиндрической части его корпуса 78. При этом выпуск воздуха при заполнении устройства осуществляется через патрубок 87, размещенный по оси эллиптической крышки 79 корпуса данного двухсекционного приемника питательной воды и подключенный к трубопроводу с воздушным клапаном (не показан). При этом для поддержания оптимального рабочего уровня он оснащен датчиком уровня (не показан), сообщенным по управляющему импульсу с регулятором уровня ″У″, встроенным в отводящий от подогревателя 26 трубопровод нагретой питательной воды, сообщенный с его патрубком 84.In particular, due to the use of the
Таким образом, предложенный двухсекционный приемник питательной воды в совокупности своих отличительных признаков, а именно: секционирование водного объема двухсекционного приемника питательной воды, позволяет оптимально решить двуединую технологическую задачу по организации эффективного смешивания в нем потоков воды со взвешенными шламом от термоумягчителя 52 (фиг.1) и умягчаемой питательной воды (в центральной секции 83), и последующего термического умягчения этой смешанной водной среды (во внешней секции 82).Thus, the proposed two-section receiver of feed water in the aggregate of its distinguishing features, namely, the partitioning of the water volume of the two-section receiver of feed water, can optimally solve the two-part technological task of organizing effective mixing of water flows with suspended sludge from the thermal softener 52 (Fig. 1) and softened feed water (in the central section 83), and subsequent thermal softening of this mixed aqueous medium (in the outer section 82).
Умягченная питательная вода со взвешенным шламом выводится из нижней зоны полости внешней секции 82 корпуса через патрубок 86, встроенный в эллиптическое днище 80, и подается на вход приемника питательной воды 77 (фиг.1) первой ступени испарения испарителя 4 (фиг.1). При этом его объем используется в качестве дополнительной секции умягчения двухсекционного приемника питательной воды, что позволяет достичь большей глубины умягчения питательной воды, что весьма существенно для реализации общего изобретательского замысла по снижению скорости накипеобразования в элементах опреснительной установки.Softened feed water with suspended sludge is discharged from the lower zone of the cavity of the
Эффективность от дополнительного включения двухсекционного приемника питательной воды 76 в состав ОУ (фиг.1) обусловлена следующим.The effectiveness of the additional inclusion of a two-section receiver of feed water 76 in the OS (figure 1) is due to the following.
Приемник питательной воды первой ступени испарения испарителя известной ОУ, содержащий цилиндрический корпус с крышкой и эллиптическим днищем и снабженный патрубками подвода и отвода водных сред, не отвечает требованиям по эффективному умягчению пересыщенного раствора на ″затравочных″ шламовых частицах, генерируемых в термоумягчителе (в случае его непосредственного подключения к термоумягчителю), в силу ограниченности его водного объема, а следовательно, и времени протекания процессов термического умягчения. При этом односекционное исполнение приемника питательной воды не обеспечивает одновременное качественное решение двух сопряженных задач: эффективное смешивание ″затравочных″ шламовых частиц в объеме пересыщенного раствора и реализацию эффективного умягчения пересыщенного раствора, т.е. в односекционном конструктивном исполнении приемника питательной воды первой ступени испарения испарителя, выполняя главным образом функцию смесителя ″затравочных″ шламовых частиц в объеме пересыщенного раствора, не позволяет в достаточной мере реализовать основную цель изобретательского замысла заявляемого изобретения по снижению пересыщения питательной воды на входе в испаритель.The feed water receiver of the first evaporation stage of the known OA evaporator, containing a cylindrical body with a lid and an elliptical bottom and equipped with water supply and outlet pipes, does not meet the requirements for effective softening of the supersaturated solution on “seed” slurry particles generated in the thermal softener (in case of direct connection to the thermal softener), due to the limited water volume and, consequently, the duration of thermal softening processes. At the same time, the single-sectional design of the feedwater receiver does not provide a simultaneous high-quality solution to two related problems: efficient mixing of “seed” sludge particles in the volume of a supersaturated solution and the implementation of effective softening of a supersaturated solution, i.e. in a single-sectional design of the feedwater receiver of the first stage of evaporation of the evaporator, performing mainly the function of a mixer of “seed” slurry particles in the volume of a supersaturated solution, it is not possible to sufficiently realize the main goal of the inventive concept of the claimed invention to reduce the supersaturation of feed water at the entrance to the evaporator.
Таким образом, предложенный двухсекционный приемник (фиг.6) питательной воды в совокупности своих отличительных признаков, а именно: секционирование увеличенного водного объема путем установки дополнительной обечайки 81 с протяженностью по своей высоте от днища, равной высоте цилиндрической части корпуса, позволяющее оптимально решить двуединую технологическую задачу по эффективному смешиванию потоков воды с взвешенными шламом от термоумягчителя и умягчаемой питательной воды (в центральной секции 83), а также реализацию последующего эффективного термического умягчения этой смешанной водной среды (во внешней секции 82) в режиме ламинаризованного опускного движения умягчаемой питательной воды, что в совокупности с использованием объема приемника 77 (фиг.1) питательной воды первой ступени испарения испарителя в качестве дополнительной секции умягчения, обеспечивает достижение поставленной технической задачи по обеспечению эффективного снижения пересыщения питательной воды, в частности на входе первой ступени испарения испарителя, возлагаемой на данный дополнительный элемент заявляемой опреснительной установки.Thus, the proposed two-section receiver (6) of feed water in the aggregate of its distinguishing features, namely: sectioning of the increased water volume by installing an
Благодаря включению в состав предлагаемой опреснительной установки, как целого, технологически взаимосвязанных дополнительных ее составных частей: термоумягчителя 52, обеспечивающего эффективную генерацию подвижных шламовых частиц и их последующее использование в двухсекционном приемнике питательной воды 76 в качестве ″затравочных кристаллов″ для снижение в нем пересыщения питательной воды по солям жесткости, а также за счет использования объема приемника питательной воды 77 первой ступени испарения испарителя в качестве дополнительной секции термического умягчения, достигается снижение концентрации накипеобразущих солей в питательной воде, содержащей взвешенный в ней шлам, на входе испарителя, что существенно важно для реализации общего изобретательского замысла по снижению скорости накипеобразования в элементах опреснительной установки.Due to the inclusion in the composition of the proposed desalination plant, as a whole, of its technologically interconnected additional components: a thermal softener 52, which ensures the efficient generation of mobile slurry particles and their subsequent use in a two-section receiver of feed water 76 as “seed crystals” to reduce feed water supersaturation in it for hardness salts, and also due to the use of the volume of the feedwater receiver 77 of the first stage of evaporation of the evaporator as a supplement ln the thermal softening section, a decrease in the concentration of scale-forming salts in the feed water containing the slurry suspended in it at the inlet of the evaporator is achieved, which is essential for the implementation of the general inventive concept to reduce the rate of scale formation in the elements of the desalination plant.
В частности, при перепуске по трубам 13, дроссельном распылении и испарении такой умягченной питательной воды в первой ступени испарения испарителя создаются благоприятные условия для снижения скорости накипеобразования в перепускных каналах и рабочих поверхностях дроссельно-распылительных устройств (ДРУ) за счет снижения концентрации накипеобразующих солей в питательной воде на входе в первую ступень испарения, а также на поверхностях рабочих каналов жалюзийного сепаратора 11 вторичного пара за счет снижения солесодержания капелек влаги, вносимых в нее вторичным паром данной ступени испарения. При этом в объеме неиспарившейся жидкости (рассола), содержащейся в придонной зоне камеры испарения первой ступени испарителя и сборнике рассола 12 второй ступени испарения протекают процессы термического умягчения рассола, вследствие роста шламовых частиц, имеющихся в объеме рассола.In particular, bypassing through pipes 13, throttle atomization, and evaporating such softened feed water in the first stage of evaporation of the evaporator, favorable conditions are created for reducing the rate of scale formation in the bypass channels and working surfaces of the throttle-spraying devices (DRU) by reducing the concentration of scale-forming salts in the nutrient water at the entrance to the first stage of evaporation, as well as on the surfaces of the working channels of the louver separator 11 of the secondary steam by reducing the salt content of droplets lags introduced therein a secondary evaporation stage of the steam. Moreover, in the volume of non-evaporated liquid (brine) contained in the bottom zone of the evaporation chamber of the first stage of the evaporator and the brine collector 12 of the second stage of evaporation, the processes of thermal softening of the brine occur due to the growth of sludge particles present in the volume of the brine.
При перепуске такого умягченного рассола для распыления и последующего испарения во второй ступени испарения испарителя снижается скорость накипеобразования на рабочих поверхностях перепускных труб 13 и отверстиях ДРУ за счет снижения концентрации солей жесткости в рассоле, а также благодаря замене поверхностного накипеобразования на объемное шламообразование на ″затравочных″ шламовых частицах, содержащихся в объеме рассола. При этом преобладающий характер объемного шламообразования над поверхностным накипеобразованием здесь обусловлен отсутствием перегрева пристенных слоев жидкости (отсутствие теплоподвода), а также большой суммарной поверхностью шламовых частиц, значительно превышающей суммарную поверхность естественных центров кристаллизации на рабочих поверхностях упомянутых элементов ступени испарения. Аналогично протекают процессы в последующих ступенях испарения испарителя при последовательном перепуске, дроссельном распылении и испарении.Bypassing such a softened brine for spraying and subsequent evaporation in the second stage of evaporation of the evaporator, the scale formation rate on the working surfaces of the bypass pipes 13 and the openings of the differential switchgear decreases due to a decrease in the concentration of hardness salts in the brine, and also due to the replacement of surface scale formation by volumetric sludge formation with “seed” slurry particles contained in the volume of brine. The prevailing nature of volumetric sludge formation over surface scale formation here is due to the absence of overheating of the wall layers of the liquid (lack of heat supply), as well as the large total surface of the slurry particles, significantly exceeding the total surface of the natural crystallization centers on the working surfaces of the mentioned evaporation stage elements. Similarly, processes occur in subsequent stages of evaporation of the evaporator with sequential bypass, throttle atomization and evaporation.
Происходящие при работе ОУ физические процессы проиллюстрированы графически на фиг.8.The physical processes occurring during the operation of the OS are illustrated graphically in Fig. 8.
Забортная вода с исходной концентрацией растворенных накипеобразующих солей Со, мг-экв/л при температуре to, °C поступает на вход конденсатора 5 вторичного пара пятой ступени испарения испарителя 4.Seawater with an initial concentration of dissolved scale-forming salts C o , mEq / l at a temperature of t o , ° C enters the input of the secondary vapor condenser 5 of the fifth stage of evaporation of the evaporator 4.
При последовательном прохождении в охлаждающих трубах конденсаторов вторичного пара 5-9 всех ступеней испарения испарителя 4, конденсатора 17 двухступенчатого пароструйного эжектора и наружного многоходового кожухотрубного подогревателя питательной воды 26 она последовательно нагревается до температуры t1, °C за счет теплоты конденсации в конденсаторах вторичного пара в ступенях испарения, теплоты конденсации паровоздушной смеси и рабочего пара ступеней пароструйных эжекторов, а также теплоты конденсации греющего пара наружного подогревателя питательной воды. Вследствие нарастания пересыщения накипеобразующих солей в ней (Со-Ср), мг-экв/л, обусловленных снижением растворимости солей жесткости с повышением температуры Cp=f(t), где Ср=f(1) - функциональная зависимость равновесной концентрации солей жесткости от температуры жидкости, происходит отложение накипи на теплообменных поверхностях названных элементов ОУ, что приводит к снижению концентрации накипеобразующих солей на выходе наружного многоходового кожухотрубного подогревателя питательной воды до C1, мг-экв/л (линия 0-1). При этом скорость накипеобразования, однозначно определяемая теплонапряженностью и температурой теплопередающих труб, наибольшая в наружном кожухотрубном паровом подогревателе питательной воды.When sequentially passing through the cooling pipes of the secondary steam condensers 5–9 at all stages of evaporation of the evaporator 4, the condenser 17 of the two-stage steam jet ejector and the external multi-pass shell-and-tube feed water heater 26, it is successively heated to the temperature t 1 , ° C due to the heat of condensation in the condensers of the secondary steam in stages of evaporation, heat of condensation of the steam-air mixture and working steam of steps of steam jet ejectors, as well as heat of condensation of the heating steam feed water heater. Due to an increase in the supersaturation of scale-forming salts in it (С о -С p ), mEq / l, due to a decrease in the solubility of hardness salts with increasing temperature C p = f (t), where С p = f (1) is the functional dependence of the equilibrium concentration hardness salts from the temperature of the liquid, scale deposits on the heat exchange surfaces of the mentioned OS elements, which leads to a decrease in the concentration of scale-forming salts at the outlet of the external multi-pass shell-and-tube feed water heater to C 1 , mEq / l (line 0-1). At the same time, the rate of scale formation, uniquely determined by the heat stress and temperature of the heat transfer pipes, is the highest in the external shell-and-tube steam feed water heater.
Питательная вода из наружного кожухотрубного парового подогревателя питательной воды при температуре t1 и с концентрацией растворенных солей жесткости c1, мг-экв/л последовательно проходит через двухсекционный приемник 76 и приемник питательной воды 77 первой ступени испарения испарителя, где при неизменной температуре концентрация растворенных солей жесткости в ней снижается до концентрации C2, мг-экв/л (линия 1-3) за счет объемного шламообразования на ″затравочных″ шламовых частицах, генерируемых в термоумягчителе. Умягченная питательная вода с взвешенным шламом через подключенные к приемнику питательной воды 77 перепускные трубы 13 дроссельно-распылительных устройств первой ступени испарения поступает в первую ступень вакуумного испарения с температурой насыщения в камере испарения t2 и той же концентрацией C2, мг-экв/л (линия 3-4). В ходе последовательного межступенчатого перепуска, дроссельного распыления и адиабатного испарения рассола содержащийся в нем взвешенный шлам используется в качестве ″затравочных кристаллов″ для снижения пересыщения рассола (содержащихся в придонной зоне ступеней испарения испарителя и в объеме их приемников рассола второй и последующих ступенях испарения) за счет объемного шламообразования в рассоле по ходу его ступенчатого перепуска (линия 4-6), причем данные процессы протекают в условиях последовательного ступенчатого снижения температуры насыщения в ступенях испарения и завершаются при температуре t3, соответствующей давлению насыщения в пятой ступени испарения испарителя при концентрации солей жесткости в рассоле с некоторым снижением концентрации солей жесткости ниже C2, мг-экв/л.Feed water from an external shell-and-tube steam feed water heater at a temperature of t 1 and with a concentration of dissolved hardness salts c 1 , mEq / l passes sequentially through a two-section receiver 76 and a feed water receiver 77 of the first stage of evaporation of the evaporator, where at a constant temperature the concentration of dissolved salts stiffness in it decreases to a concentration of C 2 , mEq / l (line 1-3) due to volumetric sludge formation on “seed” sludge particles generated in the thermal softener. Softened feed water with suspended sludge through the bypass pipes 13 of the throttle-spray devices of the first evaporation stage through the feedwater 77 connected to the receiver of the feed water enters the first stage of vacuum evaporation with a saturation temperature in the evaporation chamber t 2 and the same concentration of C 2 , mEq / l ( line 3-4). During sequential interstage bypass, throttle spraying and adiabatic evaporation of the brine, the suspended sludge contained in it is used as “seed crystals” to reduce the supersaturation of the brine (contained in the bottom zone of the evaporator evaporation stages and in the volume of their brine receivers of the second and subsequent evaporation stages) due to volumetric sludge formation in the brine along its stepwise bypass (line 4-6), and these processes proceed under conditions of successive stepwise decrease saturation temperature of evaporation stages and ends at t 3 corresponding to the saturation pressure of the fifth stage evaporator evaporation at a concentration of hardness salts in the brine, with some decrease in hardness concentrations below C 2 mEq / l.
Для сравнения на фиг.8 одновременно показан характер изменения пересыщения раствора в известной опреснительной установке (линия 1-2-5), где линия 1-2 - процесс дросселирования и вакуумного испарения в первой ступени испарителя; линия 2-5, процесс дросселирования и вакуумного испарения в последующих ступенях испарения. При этом снижение пересыщения рассола (при повышенных значениях концентраций) в ступенях испарения обусловлено именно накипеобразованием на рабочих поверхностях ДРУ и каналов жалюзийных сепараторов вторичного пара ступеней испарения испарителя, что снижает их рабочий ресурс.For comparison, Fig. 8 simultaneously shows the nature of the change in the supersaturation of the solution in the known desalination plant (line 1-2-5), where line 1-2 is the process of throttling and vacuum evaporation in the first stage of the evaporator; line 2-5, the process of throttling and vacuum evaporation in subsequent stages of evaporation. The decrease in brine supersaturation (at elevated concentrations) in the evaporation stages is caused precisely by scale formation on the working surfaces of the switchgear and channels of the louvered separators of the secondary pair of evaporator evaporation stages, which reduces their working life.
На фиг.9 приведено графическое отображение характера физических процессов, протекающих в самом пятиступенчатом адиабатном испарителе.Figure 9 shows a graphical representation of the nature of the physical processes taking place in the five-step adiabatic evaporator itself.
В известной опреснительной установке питательная вода поступает в камеру испарения первой ступени испарителя из приемника питательной воды с концентрацией растворенных солей жесткости C1, мг-экв/л (которая значительно выше C2, мг-экв/л) через подключенные к ней перепускные трубы дроссельно-распылительных устройства данной ступени испарения, где испаряется за счет теплоты перегрева в вакуумном режиме при такой же температуре насыщения t2, °C (фиг.8).In a known desalination plant, the feed water enters the evaporation chamber of the first stage of the evaporator from the feed water receiver with a concentration of dissolved salts of hardness C 1 , mEq / l (which is much higher than C 2 , mEq / l) through throttling pipes connected to it -spray devices of this evaporation stage, where it evaporates due to the heat of overheating in a vacuum mode at the same saturation temperature t 2, ° C (Fig. 8).
При этом, за счет ступенчатого снижения температуры насыщения в ступенях испарения испарителя, в них ступенчато возрастает растворимость солей жесткости в рассоле Ср=f(τ), где Ср=f(τ) - функциональная зависимость равновесной концентрации солей жесткости от температуры жидкости на входе ступеней испарения, что приводит к соответствующему снижению ее пересыщения ΔCn, мг-экв/л (здесь индекс ″n″ соответствует номеру ступени испарения) в ступенях испарения (фиг.9). Однако данный позитивный фактор, обусловленный ступенчатым снижением давления (температуры насыщения) в ступенях испарения, не позволяет обеспечить существенное уменьшение скорости накипеобразования на рабочих поверхностях межступенчатых перепускных труб дроссельно-распылительных устройств, а также на поверхностях каналов жалюзийных сепараторов вторичного пара в условиях сохранения большого пересыщения рассола ΔCn, мг-экв/л в ходе его ступенчатого упаривания. В частности, в процессе испарения концентрация растворенных солей жесткости в питательной воде первой ступени испарения нарастает (линия а-б). При этом за счет накипеобразования в перепускных каналах и отверстиях ДРУ (линия б-с) рассол поступает в камеру испарения второй ступени испарения с концентрацией растворенных солей жесткости, соответствующей точке ″с″. Аналогичные процессы протекают в последующих ступенях испарения работающих в условиях ступенчатого снижения давления (ступенчато-ломанная линия 1). Неиспарившийся рассол выводится из корпуса опреснителя при концентрации солей жесткости C3, мг-экв/л из приемника рассола пятой ступени испарения откачивающим рассольным насосом.Moreover, due to the stepwise decrease in the saturation temperature in the evaporation stages of the evaporator, the solubility of hardness salts in the brine C p = f (τ) increases stepwise in them, where C p = f (τ) is the functional dependence of the equilibrium concentration of hardness salts on the liquid temperature by the entrance of the evaporation stages, which leads to a corresponding decrease in its supersaturation ΔC n , mEq / l (here the index ″ n ″ corresponds to the number of the evaporation stage) in the evaporation stages (Fig. 9). However, this positive factor, due to the stepwise decrease in pressure (saturation temperature) in the evaporation stages, does not allow for a significant decrease in the rate of scale formation on the working surfaces of the interstage bypass pipes of the throttle-spray devices, as well as on the surfaces of the channels of the louvered separators of the secondary steam, while maintaining a large supersaturation of the brine ΔC n , mEq / L during its stepwise evaporation. In particular, during the evaporation process, the concentration of dissolved hardness salts in the feed water of the first evaporation stage increases (line a-b). In this case, due to scale formation in the bypass channels and openings of the switchgear (line bc), the brine enters the evaporation chamber of the second stage of evaporation with a concentration of dissolved hardness salts corresponding to the point ″ c ″. Similar processes occur in subsequent evaporation stages operating under conditions of stepwise pressure reduction (stepwise broken line 1). Unevaporated brine is removed from the desalination tank at a concentration of hardness salts C 3 , mEq / l from the brine receiver of the fifth evaporation stage by a pumping brine pump.
В отличие от известной в предлагаемой ОУ на вход камеры испарения первой ступени испарителя поступает умягченная питательная вода с взвешенным шламом из приемника питательной воды 77 с пониженной концентрацией растворенных солей жесткости C2, мг-экв/л через подключенные к ней перепускные трубы 13 дроссельно-распылительных устройства данной ступени испарения, где испаряется за счет теплоты перегрева в вакуумном режиме при температуре насыщения T2, °C (фиг.8). Неиспарившийся рассол с частицами шлама из приемника рассола 12 первой ступени испарения, через подключенные к ней перепускные трубы 13 дроссельно-распылительных устройств второй ступени испарения, поступает в вакуумную камеру второй ступени испарения. Перепуск неиспарившегося рассола с взвешенным шламом в последующие ступени испарения осуществляется аналогично из приемника рассола 12 предыдущей ступени испарения через подключенные к ним перепускные трубы 13 дроссельно-распылительных устройств соответствующей ступени испарения.Unlike the one known in the proposed OS, the input of the evaporation chamber of the first stage of the evaporator receives softened feed water with suspended sludge from the feed water receiver 77 with a reduced concentration of dissolved salts of hardness C 2 , mEq / l through throttling and spray pipes connected to it 13 devices of this evaporation stage, where it evaporates due to the heat of superheat in a vacuum mode at a saturation temperature T 2 , ° C (Fig. 8). Unevaporated brine with particles of sludge from the brine receiver 12 of the first stage of evaporation, through the bypass pipes 13 of the throttle-spray devices of the second stage of evaporation connected to it, enters the vacuum chamber of the second stage of evaporation. The transfer of the unevaporated brine with suspended sludge to the subsequent evaporation stages is carried out similarly from the brine receiver 12 of the previous evaporation stage through the bypass pipes 13 of the throttle-spray devices of the corresponding evaporation stage connected to them.
При этом благодаря наличию взвешенных шламовых частиц в объеме пересыщенного рассола, содержащихся в полостях днищевой зоны и приемников рассола ступеней испарения опреснителя, в каждой из них достигается существенное снижение пересыщения жидкости (линия 2) на величину ΔCnт, мг-экв/л (здесь индекс ″n″ соответствует номеру ступени испарения) за счет объемного шламобразования в рассоле, что предопределяет снижение скорости накипеобразования на поверхностях рабочих каналов жалюзийных сепараторов вторичного пара, за счет снижения концентрации солей жесткости в капельках рассола, вносимых в них совместно с потоком сепарируемого вторичного пара, что существенно важно для решения технической задачи по повышению надежности работы ОУ.Moreover, due to the presence of suspended sludge particles in the volume of the supersaturated brine contained in the cavities of the bottom zone and the brine receivers of the desalination stage of desalination, in each of them a significant decrease in the supersaturation of the liquid (line 2) is achieved by ΔC nt , mEq / l (here the index ″ N ″ corresponds to the number of the evaporation stage) due to volumetric sludge formation in the brine, which determines the decrease in the rate of scale formation on the surfaces of the working channels of the secondary steam louver separators, due to the reduction in radio hardness salts in the brine droplets introduced them together with the flow of the separated vapor, which is essential for solving the technical problem of improving the reliability of the work op.
Кроме того, за счет значительного превышения суммарной поверхности шламовых частиц, содержащихся в питательной воде первой ступени испарения и рассоле последующих ступеней испарения, по отношению к суммарной поверхности естественных центров кристаллизации на рабочих поверхностях перепускных каналов и отверстий дроссельно-распылительного устройства (ДРУ) происходит отвлечение процесса накипеобразования от их шероховатой поверхности на взвешенные в объеме перемещаемого раствора частицы шлама, т.е. осуществляется замена поверхностного накипеобразования на интенсивное шламообразование в объеме перемещаемой жидкости. При этом дополнительным фактором снижения скорости накипеобразования в названных элементах опреснителя служит само снижение концентрации накипеобразующих солей в питательной воде на входе пятиступенчатого адиабатного испарителя, а также и в объеме рассола в ступенях испарения.In addition, due to a significant excess of the total surface of the slurry particles contained in the feed water of the first evaporation stage and the brine of the subsequent evaporation stages, the process is distracted relative to the total surface of the natural crystallization centers on the working surfaces of the bypass channels and openings of the throttle-spray device (ДРУ) scale formation from their rough surface to sludge particles suspended in the volume of the transported solution, i.e. surface scale formation is replaced by intensive sludge formation in the volume of the transported liquid. In this case, an additional factor in reducing the scale formation rate in the desalination elements mentioned is the very decrease in the concentration of scale forming salts in the feed water at the inlet of the five-stage adiabatic evaporator, as well as in the volume of brine in the evaporation stages.
Укрупнившиеся частицы шлама удаляются совместно с рассолом из приемника рассола 12 пятой ступени испарения откачивающим рассольным насосом 50 за борт при температуре t3=42°C с концентрацией C4, мг-экв/л.Coarse sludge particles are removed together with brine from the brine receiver 12 of the fifth evaporation stage by a pumping brine pump 50 overboard at a temperature of t 3 = 42 ° C with a concentration of C 4 , mEq / l.
Из приведенного сравнения физических процессов, протекающих в известной и предлагаемой ОУ, очевиден позитивный эффект, достигаемый за счет предварительного умягчения питательной воды в двухсекционном приемнике питательной воды, с использованием объема приемника питательной воды первой ступени испарения в качестве дополнительной секции термического умягчения на входе многоступенчатого адиабатного испарителя. В частности, физические процессы в ступенях испарения пятиступенчатого адиабатного испарителя предлагаемой ОУ протекают при более низкой концентрации накипеобразующих солей в рассоле, что обусловливает снижение скорости накипеобразования в перепускных каналах ДРУ и на рабочих поверхностях каналов жалюзийных сепараторов вторичного пара ступеней испарения, что является достигнутым эффектом в осуществлении целевой задачи общего изобретательского замысла.From the above comparison of the physical processes occurring in the known and proposed OS, the positive effect is obvious, achieved by pre-softening the feed water in a two-section feed water receiver, using the volume of the feed water receiver of the first evaporation stage as an additional section of thermal softening at the inlet of the multi-stage adiabatic evaporator . In particular, the physical processes in the evaporation stages of the five-stage adiabatic evaporator of the proposed OS occur at a lower concentration of scale-forming salts in the brine, which leads to a decrease in the rate of scale formation in the bypass channels of the switchgear and on the working surfaces of the channels of the louvered separators of the secondary pair of evaporation stages, which is the achieved effect in the implementation target task of the general inventive concept.
Отличительная особенность и достигаемый при этом эффект заявляемой группы изобретений как в составе целого, так и ее дополнительных частей, состоит в использовании единого теплофизического процесса ″нагрева″, являющегося основополагающим при термическом дистилляционном опреснении морской воды, а также в применении единой водной среды для генерации ″затравочных″ шламовых частиц, используемых в дальнейшем для термического умягчения питательной воды на входе в испаритель и рассола в его ступенях испарения, что, обусловливая идентичность химического состава этих шламовых частиц химическому составу умягчаемого раствора, предопределяет меньшую работу кристаллизации на этих ″затравочных″ шламовых частицах в объеме пересыщенного раствора, т.е. является катализирующим фактором эффективного шламообразования (роста размера шламовых частиц) в объеме раствора, сопровождающееся снижением ее пересыщения по солям жесткости по ходу ее перемещения в элементах ОУ.A distinctive feature and the effect achieved by the claimed group of inventions both as a whole and its additional parts is the use of a single thermophysical process ″ heating ″, which is fundamental in the thermal distillation desalination of sea water, as well as in the use of a single aqueous medium for generation ″ seed ″ sludge particles used in the future for thermal softening of feed water at the inlet to the evaporator and brine in its evaporation stages, which, identifying awn chemical composition of the chemical composition of the slurry particles soften solution predetermines a lower crystallization operation in these "seeding" of sludge particles in the volume of the supersaturated solution, i.e., It is a catalytic factor for effective sludge formation (increase in the size of sludge particles) in the solution volume, accompanied by a decrease in its supersaturation with hardness salts in the course of its movement in the OS elements.
Немаловажно также то, что режим частичной рециркуляции продуваемого рассола через перемычку с клапаном 51, встроенную во всасывающий трубопровод питательного насоса, используемый в известной ОУ для поддержания расчетной температуры охлаждающей воды на входе конденсатора вторичного пара 5 пятой ступени испарения испарителя в условиях плавания морского судна в холодных водах, здесь может быть рекомендован к использованию при эксплуатации ОУ в качестве постоянного режима частичной рециркуляции продуваемого рассола, содержащего частицы взвешенного шлама, для снижения скорости накипеобразования на внутренних теплоотдающих поверхностях труб, на всем пути последовательного прохождения нагреваемой морской воды в охлаждающих трубах конденсаторов вторичного пара, конденсатора двухступенчатого пароструйного эжектора и многоходового кожухотрубного парового подогревателя питательной воды, достигаемой за счет отвлечения процессов кристаллизации солей жесткости от их рабочих поверхностей на частицы подвижного шлама, вносимых рециркулирующим рассолом в объем перемещаемой морской воды, т.е. за счет замены поверхностного накипеобразования на объемное шламообразование. Это принесет дополнительный позитивный эффект.It is also important that the mode of partial recirculation of the purged brine through a jumper with a valve 51, built into the suction pipe of the feed pump, used in the well-known OS for maintaining the calculated temperature of the cooling water at the inlet of the secondary steam condenser 5 of the fifth stage of evaporation of the evaporator in a ship sailing in cold water, here it can be recommended for use when operating the op-amp as a constant mode of partial recirculation of the purged brine containing particles suspended sludge, to reduce the rate of scale formation on the internal heat transfer surfaces of the pipes, along the entire path of successive passage of heated seawater in the cooling pipes of the secondary steam condensers, a two-stage steam jet ejector condenser and a multi-pass shell-and-tube steam feed water heater, achieved by diverting the crystallization of hardness salts from them working surfaces on the particles of the moving sludge introduced by the recirculating brine into the volume moving oh sea water, ie, by replacing surface scale formation with bulk sludge formation. This will bring an additional positive effect.
При этом ограничительным условием использования такой частичной рециркуляции является допустимое превышение расчетной температуры охлаждающей воды на входе конденсатора вторичного пара последней ступени испарения испарителя, обеспечивающего допустимое снижения эксплуатационной производительности предлагаемой опреснительной установки.At the same time, the restrictive condition for using such partial recirculation is the permissible excess of the calculated temperature of the cooling water at the inlet of the secondary steam condenser of the last stage of evaporation of the evaporator, which ensures an acceptable decrease in the operational performance of the proposed desalination plant.
Таким образом, предложенные технические решения по конструктивной компоновке термоумягчителя и двухсекционного приемника питательной воды и схемные решения по их включению в состав опреснительной установки позволяют в достаточной мере реализовать поставленную задачу в осуществлении изобретательского замысла по повышению надежности работы многоступенчатой адиабатной опреснительной установки, а именно: снижение скорости накипеобразования на рабочих поверхностях межступенчатых перепускных труб и дроссельно-распылительных устройств, а также на поверхностях каналов жалюзийных сепараторов вторичного пара, что достигается путем эффективной генерации в термоумягчителе взвешенных в водной среде первичных ″затравочных″ частиц шлама и их последующего использования в качестве центров кристаллизации для снижения пересыщения питательной воды в объемах двухсекционного приемника питательной воды и приемника питательной воды первой ступени испарения, а также и рассола, содержащихся в придонной зоне камер испарения, полостях приемников рассола и подключенных к ним перепускных трубах дроссельно-распылительных устройств при последовательном прохождении упариваемого раствора в ступенях испарения.Thus, the proposed technical solutions for the structural layout of the heat softener and two-section feed water receiver and circuit solutions for their inclusion in the desalination plant allow us to sufficiently realize the task in the implementation of the inventive concept to improve the reliability of the multi-stage adiabatic desalination plant, namely: reducing the speed scale formation on the working surfaces of interstage bypass pipes and throttle-spray devices stem, and also on the surfaces of the channels of the secondary steam louver separators, which is achieved by efficiently generating primary “seed” sludge particles suspended in an aqueous medium in a thermal softener and then using them as crystallization centers to reduce feed water supersaturation in the volumes of a two-section feed water receiver and receiver feed water of the first stage of evaporation, as well as brine contained in the bottom zone of the evaporation chambers, the cavities of the brine receivers and connected to them epusknyh tubes throttling spray devices with sequential passing the solution was evaporated in the evaporation stages.
Кроме того, создается возможность для снижения скорости накипеобразования на теплопередающих поверхностях конденсаторов вторичного пара, конденсатора двухступенчатого пароструйного эжектора и наружного многоходового парового подогревателя питательной воды при работе ОУ в режиме частичной рециркуляции рассола, содержащей взвешенные частицы шлама, за счет отвлечения процессов кристаллизации накипеобразующих солей от теплопередающих поверхностей на эти частицы шлама, т.е. замены поверхностного накипеобразования на объемное шламообразование на всем пути последовательного нагрева питательной воды.In addition, it is possible to reduce the rate of scale formation on the heat transfer surfaces of secondary steam condensers, a two-stage steam-jet ejector condenser and an external multi-pass steam feed water heater during the operation of the op-amp in the mode of partial brine recirculation containing suspended sludge particles due to distraction of crystallization of scale-forming salts from heat transfer salts surfaces on these particles of sludge, i.e. replacing surface scale formation with bulk sludge formation along the entire path of sequential heating of feed water.
При этом благодаря использованию единого теплофизического процесса (нагрева) и единой водной среды при реализации процессов дистилляционного опреснения морской воды и генерации подвижного шлама, исключается необходимость использования дополнительных технологических материалов и создаются технические условия для полной автоматизации заявляемой опреснительной установки с использованием единообразных средств автоматизации.Moreover, due to the use of a single thermophysical process (heating) and a single aqueous medium during the implementation of distillation desalination of sea water and the generation of mobile sludge, the need to use additional technological materials is eliminated and technical conditions are created for the complete automation of the claimed desalination plant using uniform automation means.
Следует отметить, что шлам, удаляемый совместно с рассолом по своему составу (CaCO3, Mg(OH)2, CaSO4), инертен и безвреден для окружающей среды, т.е. технологические процессы, используемые для решения поставленной технической задачи, являются экологически чистыми, что чрезвычайно важно в условиях ужесточения требований, предъявляемых к экологической безопасности применяемых технологий.It should be noted that the sludge that is removed together with the brine in its composition (CaCO 3 , Mg (OH) 2 , CaSO 4 ) is inert and harmless to the environment, i.e. the technological processes used to solve the technical problem are environmentally friendly, which is extremely important in conditions of tightening the requirements for environmental safety of the technologies used.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014106842/11A RU2554720C1 (en) | 2014-02-24 | 2014-02-24 | Desalination plant and its thermosoftener |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014106842/11A RU2554720C1 (en) | 2014-02-24 | 2014-02-24 | Desalination plant and its thermosoftener |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2554720C1 true RU2554720C1 (en) | 2015-06-27 |
Family
ID=53498623
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014106842/11A RU2554720C1 (en) | 2014-02-24 | 2014-02-24 | Desalination plant and its thermosoftener |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2554720C1 (en) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2617489C1 (en) * | 2016-06-15 | 2017-04-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Смарт-Тек" (ООО "Смарт-Тек") | Device for water desalination |
CN108928990A (en) * | 2018-09-14 | 2018-12-04 | 上海济俭工业设备有限公司 | A kind of collection rises film-type evaporation and DTB crystallizes integrated apparatus |
RU2678065C1 (en) * | 2017-12-01 | 2019-01-22 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" | Combined installation of marine water decomposition and electricity development |
RU2687914C1 (en) * | 2018-09-17 | 2019-05-16 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" | Complex plant for seawater desalination and power generation |
RU2687922C1 (en) * | 2018-06-14 | 2019-05-16 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" | Desalination plant for sea water and power generation |
RU189357U1 (en) * | 2018-12-29 | 2019-05-21 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева" | Installation of seawater desalination and electrical power generation |
CN112093954A (en) * | 2019-06-17 | 2020-12-18 | 绵阳吉华环境工程技术有限公司 | Concentration and separation device for air contact circulating wastewater |
CN112761557A (en) * | 2020-11-18 | 2021-05-07 | 长江大学 | Electromagnetic thermal desorption treatment device and method for oil-containing drilling cuttings of offshore drilling platform |
CN115342456A (en) * | 2022-08-15 | 2022-11-15 | 新疆华奕新能源科技有限公司 | Anti-freezing and anti-scaling high-efficiency external cooling indirect evaporative cooler |
CN115450961A (en) * | 2022-08-05 | 2022-12-09 | 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 | Shared steam air extractor |
RU2797936C1 (en) * | 2022-04-12 | 2023-06-13 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева" | Sea water desalination plant |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU850511A1 (en) * | 1979-10-22 | 1981-07-30 | Предприятие П/Я А-1097 | Device for controlling sea water desalination process |
SU1079546A1 (en) * | 1982-10-05 | 1984-03-15 | Предприятие П/Я А-1097 | Apparatus for automatic control of adiabatic desalination unit |
WO1987003275A1 (en) * | 1985-11-21 | 1987-06-04 | Nautical Services Pty. Ltd. | Electronic control and dosing system for desalinators |
SU1588641A1 (en) * | 1988-02-29 | 1990-08-30 | В. И. Романов и Е. В. Погребн к | Contact desalter |
JP2002219452A (en) * | 2001-01-29 | 2002-08-06 | Miura Co Ltd | Distilling device |
-
2014
- 2014-02-24 RU RU2014106842/11A patent/RU2554720C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU850511A1 (en) * | 1979-10-22 | 1981-07-30 | Предприятие П/Я А-1097 | Device for controlling sea water desalination process |
SU1079546A1 (en) * | 1982-10-05 | 1984-03-15 | Предприятие П/Я А-1097 | Apparatus for automatic control of adiabatic desalination unit |
WO1987003275A1 (en) * | 1985-11-21 | 1987-06-04 | Nautical Services Pty. Ltd. | Electronic control and dosing system for desalinators |
SU1588641A1 (en) * | 1988-02-29 | 1990-08-30 | В. И. Романов и Е. В. Погребн к | Contact desalter |
JP2002219452A (en) * | 2001-01-29 | 2002-08-06 | Miura Co Ltd | Distilling device |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Коваленко В.Ф., Лукин Г.Я. Судовые водоопреснительные установки, Л, Судостроение, 1970, с.239-244, рис.89,90. * |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2617489C1 (en) * | 2016-06-15 | 2017-04-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Смарт-Тек" (ООО "Смарт-Тек") | Device for water desalination |
RU2678065C1 (en) * | 2017-12-01 | 2019-01-22 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" | Combined installation of marine water decomposition and electricity development |
RU2687922C1 (en) * | 2018-06-14 | 2019-05-16 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" | Desalination plant for sea water and power generation |
CN108928990A (en) * | 2018-09-14 | 2018-12-04 | 上海济俭工业设备有限公司 | A kind of collection rises film-type evaporation and DTB crystallizes integrated apparatus |
RU2687914C1 (en) * | 2018-09-17 | 2019-05-16 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" | Complex plant for seawater desalination and power generation |
RU189357U1 (en) * | 2018-12-29 | 2019-05-21 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева" | Installation of seawater desalination and electrical power generation |
CN112093954A (en) * | 2019-06-17 | 2020-12-18 | 绵阳吉华环境工程技术有限公司 | Concentration and separation device for air contact circulating wastewater |
CN112761557A (en) * | 2020-11-18 | 2021-05-07 | 长江大学 | Electromagnetic thermal desorption treatment device and method for oil-containing drilling cuttings of offshore drilling platform |
RU2797936C1 (en) * | 2022-04-12 | 2023-06-13 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева" | Sea water desalination plant |
CN115450961A (en) * | 2022-08-05 | 2022-12-09 | 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 | Shared steam air extractor |
CN115342456A (en) * | 2022-08-15 | 2022-11-15 | 新疆华奕新能源科技有限公司 | Anti-freezing and anti-scaling high-efficiency external cooling indirect evaporative cooler |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2554720C1 (en) | Desalination plant and its thermosoftener | |
US20200361787A1 (en) | Water treatment and desalination | |
RU2155625C2 (en) | Method and device for sea water desalination | |
US7832714B2 (en) | Desalination system | |
US7422663B2 (en) | Desalination machine | |
US11459246B2 (en) | Apparatus, system, and method to remove contaminates from a fluid with minimized scaling | |
EA018631B1 (en) | Method and system for decontaminating water and generating water vapor | |
CN102630216B (en) | Thermal distillation system and technique | |
US20170233264A1 (en) | Desalination system for the production of potable water | |
CN201587871U (en) | Multi-stage vacuum distillation sea water desalinating device | |
KR101828136B1 (en) | System for decontaminating water and generating water vapor | |
US11420882B2 (en) | Water treatment system and method of use thereof | |
Chandwankar et al. | Thermal processes for seawater desalination: Multi-effect distillation, thermal vapor compression, mechanical vapor compression, and multistage flash | |
ES2844941T3 (en) | Seawater desalination apparatus for desalinating seawater | |
RU2393995C1 (en) | Method of desalinating sea water and installation for desalinating sea water | |
WO2007053059A1 (en) | Sea-water desalting device | |
CN109851134A (en) | A kind of Room-temperature low-pressure seawater desalination system based on injection cavitation technique | |
Scelfo et al. | Demonstration of ultra-high-water recovery and brine concentration in a prototype evaporation unit: Towards zero liquid discharge desalination | |
KR100465885B1 (en) | Graduation system for wastewater | |
CN103553164A (en) | Horizontal-vertical tube falling film multi-effect evaporation high-salt wastewater treatment system | |
CN103896349A (en) | Sea water desalting device | |
RU2280011C1 (en) | Installation for desalination of the salt water and the method of desalination of the salt water with usage of the installation | |
RU2612290C1 (en) | Method for processing fluids and device to this end | |
Scelfo et al. | Demonstration of ultra-high-water recovery and brine concentration in a prototype evaporation unit | |
KR20150119997A (en) | evaporating/condensing type desalination apparatus using a vacuum |