UA118984C2

UA118984C2 - Деаератор (варіанти)

Info

Publication number: UA118984C2
Application number: UAA201701676A
Authority: UA
Inventors: Владімір Вікторовіч Бєзлєпкін; Анжелла Гєннадьєвна Амєлюшина; Лідія Дмітрієвна Літвінєнко; Владімір Олєговіч Кухтєвіч; Андрєй Гєннадієвіч Мітрюхін; Міхаіл Сєргєєвіч Устінов; Алєксєй Івановіч Курчєвскій
Original assignee: Акціонєрноє Общєство "Наука І Інноваціі"
Priority date: 2014-07-24
Filing date: 2015-07-24
Publication date: 2019-04-10
Also published as: RU2565650C1; JP6312935B2; EA030592B1; HUE047443T2; US10718510B2; MY191540A; CA2955688C; CN107076409B; KR20170039202A; EP3173695A1; EA201650100A1; JP2017522537A; EP3173695A4; BR112017001521A2; CA2955688A1; WO2016013961A1; EP3173695B1; US20170211804A1; CN107076409A; BR112017001521B1

Abstract

Група винаходів належить до теплообмінної техніки. Пристрій включає бак з вихідним патрубком і джерелом пари, деаераційну колонку з кришкою і розташованими на ній патрубками для підведення води і здування випару, яка містить верхній і нижній ступені деаерації. Кожний ступінь включає напірну і розподільну тарілки, встановлені з утворенням струминної камери в просторі між ними, і насадки з невпорядкованими елементами. Ступені деаерації розділені гідрозатвором, утвореним бортом напірної тарілки верхнього ступеня і виступом, приєднаним до кришки деаераційної колонки. Патрубки підведення води і здування випару розташовані всередині виступу гідрозатвора, у виступі якого виконані отвори. Нижні кромки отворів розташовані вище верхньої кромки борту гідрозатвора на величину, що перевищує суму висоти переливу теплоносія через борт гідрозатвора і гідравлічного опору каналу гідрозатвора. Сумарний переріз отворів визначено з умови рівності тиску пари в патрубку здування і в просторі всередині виступу гідрозатвора. Пристрій, що заявляється, підвищує надійність роботи деаератора. 3 н.п.ф., 5 іл.

Description

Галузь техніки

Група винаходів відноситься до теплообмінної техніки, зокрема до термічних деаераторів і може бути використана в теплових енергоустановках, атомних електростанціях, для котелень, тощо.

Заявлені технічні рішення відносяться до класу термічних деаераторів з насадкою з невпорядкованих елементів.

Відомий рівень техніки

Основна галузь застосування - системи підживлення і борного регулювання атомних електричних станцій (далі - АЕС) з водо-водяними енергетичними реакторами.

Робота системи підживлення і борного регулювання характеризується тим, що більшу частину часу на деаерацію подаються невеликі (близько 5 т/год.) витрати теплоносія, що виводиться з першого контуру реакторної установки. Однак періодично (згідно з регламентом роботи установки) витрати теплоносія, що надходять в деаератор, можуть збільшуватися у 10- разів (до 70 т/год.). 15 У зв'язку з цим деаератор, як правило, має у своєму складі двоступеневу деаераційну колонку, в якій перша ступінь забезпечує деаерацію невеликих витрат (5-7 т/год.), а при збільшенні витрати в роботу включається друга ступінь.

Як показує досвід експлуатації таких деаераторів на АЕС, при збільшенні навантаження відбувається "захлинання" деаераційної колонки. Це процес, при якому пар, необхідний для підігріву теплоносія до стану (температури) насичення і утворення середовища здування, рухаючись вгору, захоплює з собою теплоносій, і виносить його в випар.

Для АЕС це особливо небезпечно, оскільки випар направляється в систему допалювання водню, якого багато в теплоносії, а потрапляючи в систему допалювання теплоносій виводить її з ладу. Відмова системи допалювання водню загрожує вибухами гримучої суміші.

Розрахунки деаераційної колонки на гідродинамічну стійкість (визначення запасу до "захлинання") за допомогою існуючих методик (наприклад, Руководящий технический материал "Расчет и проектирование термических деазраторов", РТМ 108.030.21-78, изм. 1), не дали відповіді на питання, чому процес "захлинання" має місце.

Потрібен більш глибокий аналіз роботи окремих вузлів колонки і деаератора в цілому, з

Зо метою визначення причин "захлинання" деаератора і пошуку рішення, яке б забезпечувало надійну роботу деаератора у всіх, включаючи перехідні, режимах його роботи.

Відомий деаератор, який включає колонку з невпорядкованими елементами (см. Оликер

И.И., Пермяков В.А. "Термическая деазрация водь на тепловьїх злектростанциях", Ленинград,

Знергия, 1971, стр. 31-35).

Колонка зазначеного деаєератора складається з роз'ємного корпусу і кришки, водорозподільного пристрою, що являє собою перфоровану тарілку, шару насадки і паророзподільного колектора. На колонці передбачені штуцери для введення потоків води, підведення пари і відведення випару.

Недоліком даного деаератора є обмежений діапазон зміни навантаження, що визначається наявністю тільки однієї ступені. При різкому зниженні навантаження щодо розрахункової шар води на водорозподільному пристрої стає настільки малий, що не покриває його повністю, виникають умови для "прориву" нагріваючої пари у водорозподільний пристрій, при різкому збільшенні навантаження виникають умови "захлинання".

Таким чином, даний деаератор забезпечує надійну роботу в порівняно вузькому діапазоні навантажень.

Відома також секціонована деаераційна колонка, яка містить встановлений на бакові для прийому деаерованої води вертикальний циліндричний корпус, засоби відведення води і пари, форсунки для розпилу деаерованої води, випарний канал (див. патент ВО Мо 95654, СО2Е 1/20, 2010).

Пристрій також включає відкритий стакан для прийому деаерованої води з утворенням гідрозатвору з водоспускним і підйомним каналами, при цьому зона контакту пари з водою, що розпилюється, розділена по всій її висоті на дві секторні секції з автономно керованими форсунками.

Даний пристрій дозволяє за рахунок поділу струминної камери на секції керувати зміною навантаження в широкому діапазоні.

Недоліками пристрою є: - необхідність управління витратами кожної форсунки; - збільшення діапазону витрат деаерованої води вимагає збільшення кількості секцій, відповідно, зростають масо-габаритні показники деаераційної колонки;

- процес нагріву теплоносія і його деаерації побудований за прямоточною схемою, менш інтенсивною, чим протитечійна; - використана тільки струминна частина, тоді як насадки з невпорядкованими елементами забезпечують велику інтенсивність процесу; - нижній відвід випару може призводити до потрапляння води у патрубок здування.

Найбільш близьким по технічній суті до рішення, що заявляється є деаератор системи підживлення і борного регулювання АЕС з водо-водяним енергетичним реактором (см. Фомин

М.П., Попик В.В. "Наладка работьї деазратора системьї продувки-подпитки 1-го контура совместно с системами организованньх протечек и дожигания водорода", Сборник тезисов 3-й международной научно-технической конференции "Ввод АЗС в зксплуатацию", Москва, 28-29 апреля 2014, стр. 56-57).

Пристрій містить бак деаерованого теплоносія з вихідним патрубком, в якому знаходиться джерело пари (теплообмінник). На бакові встановлена деаераційна колонка, в якій розміщені одна над одною дві ступені деаерації, що складаються з напірної тарілки, розподільної тарілки, простір між якими є струминною камерою, і насадки з невпорядкованими елементами кожна.

Ступені деаерації розділені гідрозатвором, утвореним бортом напірної тарілки верхньої ступені і виступом, приєднаним до кришки колонки. На кришці колонки виконані вихідний патрубок здування випару і один або декілька вхідних патрубків для подачі в деаератор теплоносія (води). Всі патрубки розміщені всередині виступу гідрозатвора.

Недоліком даного пристрою є його низька надійність, так як робота деаератора супроводжується закиданням води в патрубок здування і далі виводить з ладу систему допалювання водню, що може призводити до вибухів.

Розкриття винаходу

Технічний результат винаходу, що заявляється, полягає у підвищенні надійності роботи деаератора шляхом виключення "захлинання" і виносу рідини в патрубок здування при зміні навантаження деаератора на порядок і більше разів за рахунок запобігання вакуумування верхньої частини деаераційної колонки у стаціонарних і перехідних режимах роботи.

Для досягнення зазначеного технічного результату в деаераторі (варіант 1), який включає бак з вихідним патрубком і джерелом пари, встановлену на бакові деаераційну колонку з

Зо кришкою і розташованими на ній патрубками для підведення води і здування випару, яка містить верхню і нижню ступені деаерації, при цьому кожна ступінь включає напірну і розподільну тарілки, встановлені з утворенням струминної камери в просторі між ними, і насадки з невпорядкованими елементами, при цьому ступені деаерації розділені гідрозатвором, утвореним бортом напірної тарілки верхньої ступені і виступом, приєднаним до кришки деаераційної колонки, до того ж патрубки підведення води і здування випару розташовані всередині виступу гідрозатвора, згідно винаходу, у виступі гідрозатвора виконані отвори, нижні кромки яких розташовані вище верхньої кромки борту гідрозатвора на величину, що перевищує суму висоти переливу теплоносія через борт гідрозатвора і гідравлічного опору каналу гідрозатвора, при цьому сумарний переріз отворів визначено з умови рівності тиску пари в патрубку здування і в просторі всередині виступу гідрозатвора.

Для досягнення зазначеного технічного результату в деаераторі (варіант 2), який включає бак з вихідним патрубком і джерелом пари, встановлену на бакові деаераційну колонку з кришкою і розташованими на ній патрубками для підведення води і здування випару, яка містить верхню і нижню ступені деаерації, при цьому кожна ступінь включає напірну і розподільну тарілки, встановлені з утворенням струминної камери в просторі між ними, і насадки з невпорядкованими елементами, при цьому ступені деаерації розділені гідрозатвором, утвореним бортом напірної тарілки верхньої ступені і виступом, приєднаним до кришки деаераційної колонки, до того ж патрубки підведення води і здування випару розташовані всередині виступу гідрозатвора, згідно винаходу, у виступі гідрозатвора виконані отвори, нижні кромки яких розташовані вище верхньої кромки борту гідрозатвора на величину, що перевищує суму висоти переливу теплоносія через борт гідрозатвора і гідравлічного опору каналу гідрозатвора, при цьому сумарний переріз отворів визначено з умови рівності тиску пари в патрубку здування і в просторі всередині виступу гідрозатвора, а на кришці деаераційної колонки встановлений додатковий патрубок здування пари, який розташований зовні виступу гідрозатвора.

Для досягнення зазначеного технічного результату в деаераторі (варіант 3), що включає бак з вихідним патрубком і джерелом пари, встановлену на бакові деаераційну колонку з кришкою і розташованими на ній патрубками для підведення води і здування випару, яка містить верхню і нижню ступені деаерації, при цьому кожна ступінь включає напірну і розподільну тарілки, бо встановлені з утворенням струминної камери в просторі між ними, і насадки з невпорядкованими елементами, при цьому ступені деаерації розділені гідрозатвором, утвореним бортом напірної тарілки верхньої ступені і виступом, приєднаним до кришки деаераційної колонки, до того ж патрубки підведення води і здування випару розташовані всередині виступу гідрозатвора, згідно винаходу, у виступі гідрозатвора виконані отвори, нижні кромки яких розташовані вище верхньої кромки борту гідрозатвора на величину, що перевищує суму висоти переливу теплоносія через борт гідрозатвора і гідравлічного опору каналу гідрозатвора, при цьому сумарний переріз отворів визначено за умови рівності тиску пари в патрубку здування і в просторі всередині виступу гідрозатвора, а на кришці деаераційної колонки встановлений додатковий патрубок здування пари, розташований зовні виступу гідрозатвора, і верхня ступінь деаерації з'єднана безпосередньо з баком за допомогою з'єднувального патрубка, що проходить наскрізь через нижню ступінь деаерації.

Короткий опис креслень

Суть запропонованого винаходу пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 схематично представлений деаератор (варіант 1); на фіг. 2 представлена колонка деаератора за варіантом 1; на фіг. З представлений вид А, на якому показано виступ гідрозатвора з отвором (варіант 1); на фіг. 4 представлена деаераційна колонка з додатковим патрубком здування за варіантом 2; на фіг. 5 представлена деаераційна колонка з додатковим з'єднувальним патрубком згідно варіанту 3.

Слід врахувати, що на кресленнях представлені тільки ті деталі, які необхідні для розуміння суті винаходу, а супутнє обладнання, добре відоме фахівцям у даній галузі, на кресленнях не представлено.

На кресленнях використані наступні позиції: 1 - бак; 2 - джерело пари; З - деаераційна колонка; 4 і 5 - патрубки подачі води; 6 - патрубок здування; 7 - вихідний патрубок; 8 - напірна тарілка першої ступені деаераціїї 9 - струминна частина першої ступені деаерації; 10 - розподільна тарілка першої ступені деаерації; 11 - стакани розподільної тарілки першої ступені деаерації; 12 - насадка з невпорядкованими елементами першої ступені деаерації; 13 - напірна тарілка другої ступені деаерації; 14 - струминна частина другої ступені деаерації; 15 - розподільна тарілка другої ступені деаерації; 16 - стакани розподільної тарілки другої ступені деаерації; 17 - насадка з невпорядкованими елементами другої ступені деаерації; 18 - борт

Зо гідрозатвора; 19 - виступ гідрозатвора; 20 - вигородка; 21 - отвори, виконані у виступі гідрозатвора; 22 - додатковий патрубок здування для варіанту 2; 23 - додатковий з'єднувальний патрубок для варіанта 3.

Деаератор (варіант 1) складається з бака 1, виконаного у вигляді циліндричної сталевої посудини з еліптичним днищем і кришкою. В нижній частині бака 1 розміщене джерело пари 2, що являє собою теплообмінник поверхневого типу, виконаний з гладких сталевих труб, джерелом тепла в якому є пара з відбору турбіни (фіг. 1).

На бакові 1 встановлена деаераційна колонка 3, яка складається з двох послідовно- паралельних ступеней деаерації з невпорядкованими елементами.

У кришці колонки З встановлені патрубки подачі води 4 і 5, а також патрубок здування 6. В нижній частині бака 1 розташований вихідний патрубок 7.

Перша ступінь деаерації включає розташовані один під одним наступні елементи: напірну тарілку 8, струминну частину 9, розподільну тарілюку 10 (виконана з перфорацією) з встановленими на ній стаканами 11 і насадку 12 з невпорядкованими елементами, наприклад, для нашого прикладу конкретного виконання з омегоподібними елементами.

Друга ступінь деаерації розташована під першою ступінню по вертикальній осі пристрою.

Вона включає такі елементи, як і у першій ступені: напірну тарілку 13, струминну частину 14, розподільну тарілку 15 (виконана з перфорацією), на якій встановлені стакани 16, і насадку з невпорядкованими елементами 17.

Перша ії друга ступені деаерації розділені гідрозатвором, утвореним бортом 18 і виступом 19. Верхня кромка борту 18 розташована вище напірної тарілки 8 першої ступені деаерації.

Виступ 19 виконаний так, що його нижня кромка розташована нижче напірної тарілки 8 першої ступені деаерації, а верхня кромка приєднана до кришки колонки З так, щоб вхідні патрубки 4, 5 опинилися всередині виступу 19.

Струминна частина 9 першої ступені деаерації з'єднана з патрубком здування 6 вигородкою 20, що проходить через напірну тарілку 8 і приєднана у верхній частині до кришки колонки 3. У місцях примикання виступу 19 і вигородки 20 до кришки колонки З виконані невеликі продувні отвори.

У виступі 19 виконані отвори 21, розташовані вище верхньої кромки борту 18 на величину, що перевищує суму висоти переливу теплоносія через борт 18 і гідравлічного опору каналу бо гідрозатвора.

Сумарний переріз отворів 21 визначено за умови рівності тиску пари в патрубку здування 6 і в просторі всередині виступу 19.

Варіанти здійснення винаходу.

Деаератор (варіант 1) працює наступним чином.

Вихідний потік теплоносія (продувки контуру) надходить в деаераційну колонку З через патрубок подачі води 4 з постійною витратою. Як тільки теплоносій потрапляє в деаератор, починається процес його нагрівання парою за рахунок конденсації останнього. Крім того, пара конденсується на дзеркалі теплоносія, що утворюється на напірній тарілці 8 першої ступені деаерації. Теплоносій через отвори напірної тарілки 8 потрапляє в струминну частину 9 першій ступені деаерації, де починається його нагрівання до стану насичення парою, що утворюється в джерелі пари 2.

Висота борту 18 гідрозатвора розрахована таким чином, щоб рівень теплоносія на напірній тарілці 8 першої ступені деаерації був нижче, тобто весь теплоносій надходив тільки в першу ступінь деаерації.

Нагріваючись в струминній частині 9 першої ступені деаерації, теплоносій конденсує частину пари і приходить на розподільну тарілку 10 першої ступені деаерації. Встановлені на ній стакани 11 служать для пропуску пари в струминну частину 9, тому їх висота повинна бути більше, ніж можливий рівень теплоносія і конденсату на розподільній тарілці 10 першої ступені деаерації.

Через перфорацію розподільної тарілки 10 першої ступені деаерації теплоносій надходить в насадку 12 з невпорядкованими елементами, де відбувається його остаточний нагрів до стану насичення і дегазація. Невпорядковані елементи забезпечують ефективність дегазації, оскільки вода розтікається по їх поверхні тонкою плівкою, за рахунок чого збільшується площа контакту води і пари, у той же час між елементами (в силу їх невпорядкованості) залишається великий вільний переріз для проходження пари.

Далі теплоносій і утворений в процесі його нагрівання конденсат через другу ступінь деаерації надходять у бак 1, звідки через вихідний патрубок 7 надходять назад в контур. Гази, що виділилися з теплоносія, в суміші з деякою частиною пари через вигородку 20 та патрубок здування 6 йдуть з деаератора.

При надходженні в деаератор додаткового потоку теплоносія (наприклад, підживлення) через вхідний патрубок 5 та/або значного збільшення витрат через вхідний патрубок 4 напірна тарілка 8 першої ступені деаерації перестає пропускати весь теплоносій у першу ступінь. Рівень на тарілці 8 починає рости, стає більше висоти борту 18 гідрозатвора, і починається перелив теплоносія на напірну тарілку 13 другої ступені деаерації.

Таким чином, при великих витратах теплоносія працюють обидві ступені деаерації. Витрата через першу ступінь деаерації визначається висотою борту 18 гідрозатвора, весь інший теплоносій потрапляє на тарілку 13 другої ступені деаерації і далі в струминну частину 14, на розподільну тарілку 15 і в насадку 17 з невпорядкованими елементами.

Пара з джерела пари 2 рухається назустріч потоку теплоносія: через насадку 17 другої ступені деаерації, через стакани 16 в струминну частину 14, частина його далі йде в першу ступінь, а частина нагріває теплоносій в струминній частині 14 другої ступені деаерації. Гази, що виділилися з теплоносія, який проходить тільки другу ступінь деаерації, з об'єму струминної частини 14 йдуть у патрубок здування 6 через всі елементи першої ступені (позиції 12, 10, 11, 9, 20).

Для забезпечення надійної роботи деаератора важливо, щоб у процесі його роботи, як в стаціонарних, так і в перехідних режимах не відбувалося "захлинання".

Для цього необхідно правильно вибирати переріз насадок з невпорядкованими елементами 12 і 17, а також забезпечити рівність тиску у всіх частинах колонки 3.

Вибір перерізів насадок виконують згідно з нормативними документами (Руководящий технический материал "Расчет и прозктирование термических деазраторов", РТМ 108.030.21- 78, изм. 1).

Якщо прохідний переріз набору отворів 21 у виступі 19 недостатній, то об'єм колонки З обмежений виступом 19 вакуумується. Слідом за цим вакуумується струминна частина 8 першої ступені деаерації і в ній починає зростати рівень теплоносія. Коли рівень теплоносія стає більше висоти стакану 11 розподільної на тарілці 10 першої ступені деаерації, переріз для проходу здування зменшується і виникає "захлинання" з винесенням теплоносія в штуцер 6.

Вибір перерізу набору отворів 21 у виступі 19 здійснюється за умови: перепад тиску на стінці вигородки 20 повинен бути нульовим. Для цього необхідно, щоб перепад тиску на подолання опору пари від струминної камери 14 другої ступені деаерації до штуцера здування 6 дорівнював перепаду тиску на подолання опору пари від струминної частини 14 другої ступені деаерації до об'єму всередині виступу 19.

В струминну частину 14 другої ступені деаерації через стакани 16 потрапляє кількість пари, яка витрачається наступним чином: 1. Конденсується на струменях струминної частини 14. 2. Конденсується на дзеркалі напірної тарілки 13. 3. Конденсується на струменях теплоносія, стікаючих з вхідних патрубків 4, 5. 4. Конденсується на дзеркалі напірної тарілки 8. 5. Конденсується в насадці 12. 6. Конденсується на розподільній тарілці 10. 7. Конденсується в струминній частині 9. 8. Разом з газами деаерації йде в патрубок 6 через вигородку 20.

Таким чином, витрати пари, які формують перепад тиску на ділянці від виходу зі стаканів 16 розподільної тарілки другої ступені деаерації до внутрішнього простору вигородки 20, складається з потоку пари, що конденсується в першій ступені деаерації (пункти 5-7) і пари здування як першої, так і другої ступені (пункт 8). Витрати пари, які визначають перепад тиску на ділянці від виходу зі стаканів 11 до об'єму всередині виступу 19 (тобто зовні вигородки 18), складається з потоків пунктів 1-4 і частково пункту 8.

З умови рівності цих перепадів тиску визначається перепад тиску на отворах 21. Знаючи кількість пари, що конденсується в об'ємі всередині виступу 18 (пункти 3, 4), можна визначити необхідний сумарний прохідний переріз набору отворів 21, які забезпечать пропуск необхідної кількості пари через виступ 19.

Технічно цей переріз виконується у вигляді декількох відповідного діаметру отворів, рівномірно розподілених по колу виступу. Щоб уникнути перекриття частини перерізу теплоносієм, що знаходиться на напірній тарілці 8, нижні кромки отворів 21 повинні розташовуватися вище верхньої кромки борта 18 гідрозатвора на величину, що перевищує суму висоти переливу теплоносія через борт 18 і гідравлічного опору каналу гідрозатвора.

Наводимо методику конкретного розрахунку діаметра отворів 21, їх сумарного перерізу при рівності тисків у патрубку здування 6 і всередині виступу 19 гідрозатвора над напірної тарілкою

Зо 8 першої ступені: 1. Виконували розрахунок конденсації пари у верхній камері колонки деаератора за методикою: КОРСАР/И1.1. Теплогидравлический расчетньй код. Методика расчета замькающих соотношений и отдельньїх физических явлений контурной теплогидравлики. -

Сосновьйй Бор: НИТИ им. А.П. Александрова, 2001 г - 147 с. 2. Здійснювали розрахунок перевищення рівня, що забезпечує переливання надлишку води з напірної тарілки 8 на розподільну тарілку 13 через борт 18 гідрозатвора за методикою: А.В.

Караушев. Речная гидравлика. - Л.: Гидрометеорологическое издательство, 1969 г. - 417 с.

При розрахунку рівня враховувався гідравлічний опір каналу гідрозатвора. 3. Проводили розрахунки гідравлічного опору у відповідності з матеріалом: Идельчик И.Е.

Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: "Машиностроение", 1975. - 559 б.

В результаті для деаератора борного регулювання отримали наступні дані: для проходу пари у виступі 19 гідрозатвора необхідно передбачити отвори 21 загальним перерізом Е-0,0038 ме, який можна забезпечити 12 отворами діаметром 20 мм (121(20-10-3)2/4-0,00377 мг).

Технічне рішення, що заявляється дозволяє виключити "захлинання" та винесення рідини у здування при зміні навантаження деаератора на порядок і більше.

Деаератор виконаний з двоступеневою колонкою, в якій ступені деаерації розділені гідрозатвором, а у виступі гідрозатвора виконаний набір отворів заданого сумарного перерізу, що забезпечує рівність тисків в патрубку здування і всередині виступу гідрозатвора над напірною тарілкою першої ступені.

Це знімає проблему вакуумування верхньої частини деаераційної колонки, підвищує надійність пристрою.

Деаератор (варіант 2) складається з бака 1, який виконано у вигляді циліндричної сталевої посудини з еліптичним днищем і кришкою. У нижній частині бака 1 розміщене джерело пари 2, що являє собою теплообмінник поверхневого типу, виконаний з гладких сталевих труб, джерелом тепла в якому є пара з відбору турбіни (фіг. 4).

Перша ступінь деаерації включає розташовані один під одним наступні елементи: напірну тарілку 8, струминну частину 9, розподільну тарілку 10 (виконана з перфорацією) з встановленими на ній стаканами 11 і насадку 12 з невпорядкованими елементами, наприклад, для нашого прикладу конкретного виконання з омегоподібними елементами.

Струминна частина 9 першої ступені деаерації з'єднана з патрубком здування 6 вигородкою 20, що проходить через напірну тарілку 8 і приєднаної у верхній частині до кришки колонки 3. У місцях примикання виступу 19 і вигородки 20 до кришки колонки З виконані невеликі продувні отвори. У виступі 19 виконані отвори 21, які розташовані вище верхньої кромки борта 18 на величину, що перевищує суму висоти переливу теплоносія через борт 18 і гідравлічного опору каналу гідрозатвора.

Сумарний переріз отворів 21 визначено з умови рівності тиску пари в патрубку здування 6 і в просторі всередині виступу 19.

Деаератор по варіанту 2 (фіг. 4) містить додатковий патрубок здування 22, який розташований на кришці деаераційної колонки поза простору, обмеженого виступом гідрозатвора 19.

Деаератор (варіант 2) працює наступним чином.

Вихідний потік теплоносія (продувки контуру) надходить у колонку З через патрубок подачі води 4 з постійною витратою. Як тільки теплоносій потрапляє в деаератор, починається процес його нагрівання парою за рахунок конденсації останньої. Крім того, пара конденсується на дзеркалі теплоносія, що утворюється на напірній тарілці 8 першої ступені деаерації. Теплоносій

Зо через отвори напірної тарілки 8 потрапляє в струминну частину 9 першої ступені деаерації, де починається його нагрівання до стану насичення парою, що утворюється в джерелі пари 2.

Далі теплоносій і конденсат, який утворився в процесі нагрівання теплоносія, через другу ступінь деаерації надходять в бак 1, звідки через вихідний патрубок 7 надходять назад в контур.

Гази, що виділилися з теплоносія, в суміші з деякою частиною пари через вигородку 20 та патрубок здування 6 йдуть з деаератора.

При надходженні в деаератор додаткового потоку теплоносія (наприклад, підживлення) через вхідний патрубок 5 та/або значного збільшення витрат через вхідний патрубок 4 напірна тарілка 8 першої ступені деаерації перестає пропускати весь теплоносій у першу ступінь. Рівень на тарілці 8 починає рости, стає більше висоти борта 18 гідрозатвора, і починається перелив теплоносія на напірну тарілку 13 другої ступені деаерації.

Таким чином, при великих втратах теплоносія працюють обидві ступені деаерації. Втрати через першу ступінь деаерації визначаються висотою борту 18 гідрозатвора, весь інший теплоносій потрапляє на тарілку 13 другої ступені деаерації і далі в струминну частину 14, на розподільну тарілку 15 і в насадку 17 з невпорядкованими елементами.

Пара від джерела пари 2 рухається назустріч потоку теплоносія: через насадку 17 другої бо ступені деаерації, через стакани 16 в струминну частину 14, частина його далі йде в першу ступінь, а частина нагріває теплоносій в струминній частині 14 другої ступені деаерації. Гази, що виділилися з теплоносія, який проходить тільки другу ступінь деаерації, з об'єму струминної частини 14 йдуть у патрубок здування 22, минаючи елементи першої ступені (позиції 12, 10, 11, 9, 20).

Таким чином, випару другої ступені деаерації не потрібно проходити через першу ступінь, відповідно втрата газів через першу ступінь зменшується, а запас до "захлинання" збільшується.

Для прикладу конкретного виконання запас до режиму "захлинання" визначали як відношення граничної швидкості пари до розрахункової швидкості пари згідно з РТМ 108.030.21- 78.

Гранична швидкість пари залежить від щільності зрошення, опору насадки і ряду інших параметрів. Розрахункова швидкість пари являє собою відношення об'ємних витрат пари до живого перерізу насадки.

Об'ємні витрати пари, що проходить через насадку, складаються з витрат пари, необхідних для підігріву теплоносія до стану насичення (в процесі підігріву води ця пара конденсується, тобто її витрата по мірі руху зменшується) і пари, що йде у здування, несучи за собою неконденсуючі гази, виділені з води в процесі деаерації.

Витрати останнього по висоті колонки постійні і складають приблизно 3-5 95 від сумарних

При включенні в роботу другої ступені деаерації, тобто коли теплоносій починає переливатися через борт 18 гідрозатвора на тарілку 13, для забезпечення нормального здування необхідно збільшити витрати пари здування (приблизно у 3-4 рази).

Таким чином, встановлення додаткового патрубка 22 дозволяє при збільшенні навантаження збільшити запас до "захлинання" у першій ступені приблизно на 15-20 95 порівняно з варіантом 1.

Деаератор (варіант 3) складається з бака 1, виконаного у вигляді циліндричної сталевої посудини з еліптичним днищем і кришкою. В нижній частині бака 1 розміщене джерело пари 2, що являє собою теплообмінник поверхневого типу, виконаний з гладких сталевих труб, джерелом тепла в якій є пара з відбору турбіни (фіг. 5).

На бакові 1 встановлена деаераційна колонка 3, яка складається з двох послідовно-

Зо паралельних ступеней деаерації з невпорядкованими елементами.

Перша ії друга ступені деаерації розділені гідрозатвором, утвореним бортом 18 і виступом 19. Верхня кромка борту 18 розташована вище напірної" тарілки 8 першої ступені деаерації.

Струминна частина 9 першої ступені деаерації з'єднана з патрубком здування 6 вигородкою 20, що проходить через напірну тарілку 8 і приєднана у верхній частині до кришки колонки 3. У місцях примикання виступу 19 і вигородки 20 до кришки колонки З виконані невеликі продувні отвори. У виступі 19 виконані отвори 21, які розташовані вище верхньої кромки борта 18 на величину, що перевищує суму висоти переливу теплоносія через борт 18 і гідравлічного опору каналу гідрозатвора.

Сумарний переріз отворів 21 визначено з умови рівності тиску пари в патрубку здування б і в просторі всередині виступу 19.

Деаератор містить додатковий патрубок здування 22, розташований на кришці деаераційної колонки поза простору, обмеженого виступом гідрозатвора 19.

Деаератор (варіант 3) додатково містить з'єднувальний патрубок 23, який з'єднує першу ступінь деаерації (насадку 12) безпосередньо з простором бака-накопичувача 1, проходячи через насадку 17 наскрізь (фіг. 5).

Деаератор (варіант 3) працює наступним чином.

Вихідний потік теплоносія (продувки контуру) надходить у колонку З через патрубок подачі води 4 з постійною витратою. Як тільки теплоносій потрапляє в деаератор, починається процес його нагрівання парою за рахунок конденсації останньої. Крім того, пара конденсується на дзеркалі теплоносія, що утворюється на напірній тарілці 8 першої ступені деаерації. Теплоносій через отвори напірної тарілки 8 потрапляє в струминну частину 9 першої ступені деаерації, де починається його нагрівання до стану насичення парою, що утворюється в джерелі пари 2.

Через перфорацію розподільної тарілки 10 першої ступені деаерації теплоносій надходить у насадку 12 з невпорядкованими елементами, де відбувається його остаточний нагрів до стану насичення і дегазація. Невпорядковані елементи забезпечують ефективність дегазації, оскільки вода розтікається по їх поверхні тонкою плівкою, за рахунок чого збільшується площа контакту води і пари, у той же час між елементами (в силу їх невпорядкованості) залишається великий вільний переріз для проходження пари.

Далі теплоносій і конденсат, що утворився в процесі його нагрівання, минаючи другу ступінь деаерації через з'єднувальний патрубок 23, надходять в бак 1, звідки через вихідний патрубок 7 надходять назад в контур. Гази, що виділилися з теплоносія, в суміші з деякою частиною пари через вигородку 20 та патрубок здування 6 йдуть з деаератора.

При надходженні в деаератор додаткового потоку теплоносія (наприклад, підживлення) через вхідний патрубок 5 та/або значного збільшення витрат через вхідний патрубок 4 напірна тарілка 8 першої ступені деаерації перестає пропускати весь теплоносій у першу ступінь. Рівень на тарілці 8 починає рости, стає більше висоти борта 18 гідрозатвора і починається перелив теплоносія на напірну тарілку 13 другої ступені деаерації.

Зо Таким чином, при великих витратах теплоносія працюють обидві ступені деаерації. Витрати через першу ступінь деаерації визначаються висотою борту 18 гідрозатвора, весь інший теплоносій потрапляє на тарілку 13 другої ступені деаерації і далі в струминну частину 14, на розподільну тарілку 15 і в насадку 17 з невпорядкованими елементами.

Пара від джерела пари 2 рухається назустріч потоку теплоносія: у першу ступінь деаерації через патрубок 23, у другу - через насадку 17 другої ступені деаерації, через стакани 16 в струминну частину 14. Пара, що пройшла через з'єднувальний патрубок 23, надходить тільки в першу ступінь деаерації, пара, що пройшла через другу ступінь, нагріває теплоносій в насадці 17 ї струминної частини 14. Гази, що виділилися з теплоносія, що проходить першу ступінь деаерації, йдуть у патрубок здування 6, гази, що виділилися з теплоносія, що проходить другу ступінь деаерації, з об'єму струминної частини 14 йдуть у патрубок здування 22.

Таким чином, ступені деаерації працюють паралельно, що знижує витрати пари і води через другу ступінь, вводить однозначність розрахунку, тим самим підвищує надійність розрахунків і роботи деаератора в цілому.

Промислова придатність

Деаератор (варіанти) може бути використаний в інших системах, що характеризуються великим діапазоном зміни витрат теплоносія, який надходить на деаерацію.

Claims

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Деаератор, що включає бак з вихідним патрубком і джерелом пари, встановлену на бакові деаераційну колонку з кришкою і розташованими на ній патрубками для підведення води і здування випару, яка містить верхній і нижній ступені деаерації, при цьому кожний ступінь включає напірну і розподільну тарілки, встановлені з утворенням струминної камери в просторі між ними, і насадки з невпорядкованими елементами, при цьому ступені деаерації розділені гідрозатвором, утвореним бортом напірної тарілки верхнього ступеня і виступом, приєднаним до кришки деаераційної колонки, до того ж патрубки підведення води і здування випару розташовані всередині виступу гідрозатвора, який відрізняється тим, що у виступі гідрозатвора виконані отвори, нижні кромки яких розташовані вище верхньої кромки борту гідрозатвора на величину, що перевищує суму висоти переливу теплоносія через борт гідрозатвора і гідравлічного опору каналу гідрозатвора, при цьому сумарний переріз отворів визначено з умови рівності тиску пари в патрубку здування, і в просторі всередині виступу гідрозатвора.

2. Деаератор, що включає бак з вихідним патрубком і джерелом пари, встановлену на бакові деаераційну колонку з кришкою і розташованими на ній патрубками для підведення води і здування випару, яка містить верхній і нижній ступені деаерації, при цьому кожний ступінь включає напірну і розподільну тарілки, встановлені з утворенням струминної камери в просторі між ними, і насадки з невпорядкованими елементами, при цьому ступені деаерації розділені гідрозатвором, утвореним бортом напірної тарілки верхнього ступеня і виступом, приєднаним до кришки деаераційної колонки, до того ж патрубки підведення води і здування випару розташовані всередині виступу гідрозатвора, який відрізняється тим, що у виступі гідрозатвора виконані отвори, нижні кромки яких розташовані вище верхньої кромки борту гідрозатвора на величину, що перевищує суму висоти переливу теплоносія через борт гідрозатвора і гідравлічного опору каналу гідрозатвора, при цьому сумарний переріз отворів визначено з умови рівності тиску пари в патрубку здування і в просторі всередині виступу гідрозатвора, а на кришці деаераційної колонки встановлений додатковий патрубок здування пари, який розташований зовні виступу гідрозатвора.

3. Деаератор, що включає бак з вихідним патрубком і джерелом пари, встановлену на бакові деаераційну колонку з кришкою і розташованими на ній патрубками для підведення води і здування випару, яка містить верхній і нижній ступені деаерації, при цьому кожний ступінь включає напірну і розподільну тарілки, встановлені з утворенням струминної камери в просторі між ними, і насадки з невпорядкованими елементами, при цьому ступені деаерації розділені гідрозатвором, утвореним бортом напірної тарілки верхнього ступеня і виступом, приєднаним до кришки деаераційної колонки, до того ж патрубки підведення води і здування випару розташовані всередині виступу гідрозатвора, який відрізняється тим, що у виступі гідрозатвора виконані отвори, нижні кромки яких розташовані вище верхньої кромки борту гідрозатвора на величину, що перевищує суму висоти переливу теплоносія через борт гідрозатвора і гідравлічного опору каналу гідрозатвора, при цьому сумарний переріз отворів визначено з умови рівності тиску пари в патрубку здування і в просторі всередині виступу гідрозатвора, а на кришці деаераційної колонки встановлений додатковий патрубок здування пари, який Зо розташований зовні виступу гідрозатвора, і верхній ступінь деаерації з'єднаний безпосередньо з баком за допомогою з'єднувального патрубка, що проходить наскрізь через нижній ступінь деаерації.