RU2824692C1 - Vacuum deaerator of intermittent action - Google Patents
Vacuum deaerator of intermittent action Download PDFInfo
- Publication number
- RU2824692C1 RU2824692C1 RU2024103998A RU2024103998A RU2824692C1 RU 2824692 C1 RU2824692 C1 RU 2824692C1 RU 2024103998 A RU2024103998 A RU 2024103998A RU 2024103998 A RU2024103998 A RU 2024103998A RU 2824692 C1 RU2824692 C1 RU 2824692C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- valve
- nozzle
- deaeration
- pump
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 139
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 51
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 42
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 14
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 abstract 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 15
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 12
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для удаления газов из питательной воды систем отопления и горячего водоснабжения.The invention relates to thermal power engineering and can be used to remove gases from feedwater of heating and hot water supply systems.
Вакуумный деаэратор периодического действия используют в водогрейных котельных, где отсутствует пар и работающие с применением пара атмосферные деаэраторы, для предотвращения коррозии энергетического оборудования путём удаления из воды коррозионно-активных газов.A periodic vacuum deaerator is used in hot water boilers where there is no steam and atmospheric deaerators operating with steam to prevent corrosion of power equipment by removing corrosive gases from water.
Известен вакуумный деаэратор периодического действия (RU 2194671, кл. C02F 1/20, C02F 103/02, 2002 г), содержащий деаэратор с патрубком подвода деаэрируемой воды на криволинейную поверхность и патрубки отвода парогазовой фазы и деаэрированной воды. Устройство снабжено механизмом изменения объема деаэратора в виде мембраны с жестким центром, накопителем, выполненным заодно с деаэратором. Патрубок подвода деаэрируемой воды снабжен впускным клапаном, а каждый из патрубков отвода также снабжен выпускным клапаном. Механизм изменения объема деаэратора и выпускной клапан патрубка отвода парогазовой фазы соединен с приводом с возможностью синхронизации их работы.A vacuum deaerator of periodic action is known (RU 2194671, class C02F 1/20, C02F 103/02, 2002), comprising a deaerator with a branch pipe for supplying deaerated water to a curved surface and branch pipes for removing the vapor-gas phase and deaerated water. The device is provided with a mechanism for changing the volume of the deaerator in the form of a membrane with a rigid center, an accumulator made integral with the deaerator. The branch pipe for supplying deaerated water is provided with an inlet valve, and each of the branch pipes is also provided with an outlet valve. The mechanism for changing the volume of the deaerator and the outlet valve of the branch pipe for removing the vapor-gas phase are connected to a drive with the possibility of synchronizing their operation.
Недостатком известного устройства является техническая сложность изменения внутреннего объёма деаэратора, необходимого для получения хорошего вакуума. При увеличении площади и хода мембраны с жестким центром значительно возрастают силовые нагрузки на механизм привода жесткого центра, особенно для создания достаточного избыточного давления с целью подачи деаэрированной воды потребителю. Такое выполнение конструкции приводит к увеличению массы установки и энергозатрат. Кроме того получаемое значение вакуума недостаточно, чтобы проводить деаэрацию воды без подогрева.The disadvantage of the known device is the technical complexity of changing the internal volume of the deaerator, which is necessary to obtain a good vacuum. With an increase in the area and stroke of the membrane with a rigid center, the force loads on the mechanism of the rigid center drive increase significantly, especially to create sufficient excess pressure to supply deaerated water to the consumer. This design increases the weight of the installation and energy costs. In addition, the resulting vacuum is insufficient to deaerate water without heating.
Известен вакуумный деаэратор (Руководство по эксплуатации SI1456ru_9125393_Servitec_Sonderanlage.pdf), включающий деаэрационную камеру в виде вакуумной распылительной трубы внутренним объемом от 40 до 104 дм3, насос, форсунку для распыления исходной воды в деаэраторной камере, клапан подачи воды на форсунку, запорную арматуру, клапан выпуска газов, датчик нижнего уровня воды в деаэрационной камере, выходной патрубок, связанный с входом насоса, и обратный клапан, связанный с выходом насоса, а также систему управления.A vacuum deaerator is known (Operating Manual SI1456ru_9125393_Servitec_Sonderanlage.pdf), which includes a deaerating chamber in the form of a vacuum spray pipe with an internal volume of 40 to 104 dm3 , a pump, a nozzle for spraying the source water in the deaerating chamber, a valve for supplying water to the nozzle, shut-off valves, a gas release valve, a low water level sensor in the deaerating chamber, an outlet pipe connected to the pump inlet, and a check valve connected to the pump outlet, as well as a control system.
Недостатками известной установки является низкое качество деаэрированной воды из-за того, что на стадии выпуска парогазовой смеси вытеснение газов производится недеаэрированной водой, которая остаётся в деаэрационной камере до начала следующего цикла деаэрации и попадает потребителю. Кроме того, из-за малого времени нахождения капель распылённой воды в вакууме, особенно в начале цикла деаэрации, часть растворенных газов не успевает выделиться из воды и остаётся в ней. Это приводит к тому, что количество удалённого кислорода из деаэрируемой воды составляет менее 90% от имевшегося, т.е. более 10% растворённого кислорода остаётся в деаэрированной воде и поступает к потребителю, вызывая коррозионные разрушения оборудования и теплосети. Недостаточное качество деаэрации при одном проходе воды через деаэрационную камеру принуждает постоянно пропускать сетевую воду для дополнительной деаэрации, что увеличивает энергозатраты.The disadvantages of the known installation are the low quality of deaerated water due to the fact that at the stage of discharging the steam-gas mixture, the gases are displaced by non-deaerated water, which remains in the deaerating chamber until the beginning of the next deaerating cycle and reaches the consumer. In addition, due to the short time that the droplets of sprayed water remain in the vacuum, especially at the beginning of the deaerating cycle, some of the dissolved gases do not have time to be released from the water and remain in it. This leads to the fact that the amount of oxygen removed from the deaerated water is less than 90% of the available amount, i.e. more than 10% of the dissolved oxygen remains in the deaerated water and reaches the consumer, causing corrosion damage to equipment and the heating network. Insufficient quality of deaerating during one passage of water through the deaerating chamber forces the network water to be constantly passed for additional deaerating, which increases energy costs.
В качестве прототипа выбран вакуумный деаэратор периодического действия системы отопления и горячего водоснабжения (RU 2808882, кл. F24D3/02, C02F 1/20, 2023 г), включающий систему управления, деаэрационную камеру с форсункой для распыления исходной воды, клапан подачи воды на форсунку, клапан выпуска газов, датчик начала деаэрации, выходной патрубок, связанный с насосом, за которым смонтирован мембранный расширительный резервуар запаса деаэрированной воды для вытеснения парогазовой смеси и обратный клапан, подсоединенный к магистрали подачи подготовленной воды потребителю. Вакуумный деаэратор также содержит датчик верхнего уровня. Параллельно насосу дополнительно смонтирован резервный насос, связанный с выходным патрубком. Перед каждым насосом смонтированы входные обратные клапаны, а за насосами - выходные обратные клапаны, выходы которых подключены к датчику расхода воды, установленного перед входом в мембранный расширительный резервуар запаса деаэрированной воды и связанного с обратным клапаном, подсоединенным к магистрали подачи подготовленной воды потребителю и клапаном вытеснения парогазовой смеси, расположенным на линии подачи деаэрированной воды из мембранного расширительного резервуара в верхнюю часть деаэрационной камеры. В деаэрационной камере смонтирована опускная труба с поплавковым клапаном снижения скорости вытеснения парогазовой смеси и дросселем ограничения скорости вытеснения парогазовой смеси, вход которой связан с линией подачи деаэрационной воды из расширительного резервуара, а выход расположен над днищем деаэрационной камеры.A vacuum deaerator of periodic action for a heating and hot water supply system (RU 2808882, cl. F24D3/02, C02F 1/20, 2023) was selected as a prototype. It includes a control system, a deaerating chamber with a nozzle for spraying raw water, a valve for supplying water to the nozzle, a gas release valve, a deaerating start sensor, an outlet pipe connected to a pump, after which a membrane expansion tank for storing deaerated water is mounted for displacing the steam-gas mixture, and a check valve connected to the line for supplying treated water to the consumer. The vacuum deaerator also contains a high level sensor. A backup pump connected to the outlet pipe is additionally mounted in parallel with the pump. Inlet check valves are mounted before each pump, and outlet check valves are mounted behind the pumps, the outputs of which are connected to a water flow sensor installed before the input of the deaerated water reserve into the membrane expansion tank and connected to a check valve connected to the main line for feeding prepared water to the consumer and a valve for displacing the steam-gas mixture, located on the line for feeding deaerated water from the membrane expansion tank to the upper part of the deaerating chamber. A downpipe with a float valve for reducing the displacement rate of the steam-gas mixture and a throttle for limiting the displacement rate of the steam-gas mixture, the input of which is connected to the line for feeding deaerated water from the expansion tank, and the output is located above the bottom of the deaerating chamber, is mounted in the deaerating chamber.
Известная конструкция вакуумного деаэратора требует наличия мембранного расширительного резервуара, что значительно повышает ее габаритные размеры и металлоемкость. Например, для деаэрационной камеры объёмом 80 литров требуется расширительный резервуар объёмом 150-200 литров, т.к. изменение внутреннего объема при заполнении и выпуске воды не должно превышать 0,5-0,6 общего объёма мембранного расширительного резервуара для обеспечения достаточно длительного времени работы мембраны. Из-за того, что при заполнении расширительного резервуара водой давление воздуха в воздушной его части увеличивается и препятствует заполнению, объём воздушной части расширительного резервуара должен быть большим, чтобы изменение давления при заполнении было меньше. Кроме того, степень заполнения расширительного резервуара зависит от величины давления в магистрали потребителя и при небольшом давлении соответственно заполнение будет неполным и запаса деаэрированной воды может не хватить для полного вытеснения парогазовой смеси из деаэрационной камеры, что, в свою очередь, приведёт к значительному снижению качества деаэрации. Поплавковые клапана плохо работают в поочерёдном вакууме и последующем погружением в воду, т.к. малейшее нарушение герметичности поплавка приведёт к тому, что в вакууме воздух из него постепенно будет выходить, а при погружении в воду оставшийся в поплавке вакуум будет подсасывать воду и через какое-то чередование этих циклов поплавок утонет.The known design of the vacuum deaerator requires the presence of a membrane expansion tank, which significantly increases its overall dimensions and metal consumption. For example, for a deaeration chamber with a volume of 80 liters, an expansion tank with a volume of 150-200 liters is required, since the change in internal volume during filling and discharging water should not exceed 0.5-0.6 of the total volume of the membrane expansion tank to ensure a sufficiently long operating time of the membrane. Due to the fact that when filling the expansion tank with water, the air pressure in its air part increases and prevents filling, the volume of the air part of the expansion tank must be large so that the pressure change during filling is smaller. In addition, the degree of filling of the expansion tank depends on the pressure in the consumer line and at low pressure, accordingly, the filling will be incomplete and the supply of deaerated water may not be enough to completely displace the steam-gas mixture from the deaeration chamber, which, in turn, will lead to a significant decrease in the quality of deaeration. Float valves do not work well in alternating vacuum and subsequent immersion in water, because the slightest breach of the float's tightness will lead to the fact that in a vacuum, air will gradually escape from it, and when immersed in water, the vacuum remaining in the float will suck in water and after some alternation of these cycles, the float will sink.
Проблемой, на решение которой направлено изобретение, является создание многофункционального автоматического вакуумного деаэратора периодического действия для системы отопления и горячего водоснабжения, использование которого исключает недостатки вакуумных деаэраторов существующих конструкций.The problem that the invention is aimed at solving is the creation of a multifunctional automatic vacuum deaerator of periodic action for a heating and hot water supply system, the use of which eliminates the shortcomings of vacuum deaerators of existing designs.
Техническим результатом изобретения является уменьшение габаритов и металлоемкости, повышение надежности работы и производительности деаэратора, возможность подачи деаэрированной воды как в тепловые сети, так и в безнапорные накопительные емкости.The technical result of the invention is a reduction in dimensions and metal consumption, an increase in the reliability of operation and productivity of the deaerator, and the possibility of supplying deaerated water both to heating networks and to non-pressure storage tanks.
Поставленная проблема и заявленный технический результат достигаются за счет того, что вакуумный деаэратор периодического действия включает систему управления, деаэрационную камеру с форсункой для распыления исходной воды, клапан подачи воды на форсунку, клапан снижения скорости вытеснения парогазовой смеси с параллельно подключенным к нему дросселем, клапан выпуска газов, датчик снижения скорости вытеснения, датчик начала деаэрации, датчик верхнего уровня, датчик расхода воды, выходной патрубок деаэрационной камеры, насос с обратными клапанами, подключенными на входе и на выходе насоса. Согласно изобретению датчик расхода воды и клапан снижения скорости вытеснения парогазовой смеси с параллельно подключенным к нему дросселем установлены на трубопроводе подачи исходной воды на форсунку. Вакуумный деаэратор дополнительно снабжен расходной емкостью химического реагента и дозатором реагента для химической деаэрации воды, выход которого подключен к деаэрационной камере.The stated problem and the declared technical result are achieved due to the fact that the periodic vacuum deaerator includes a control system, a deaerating chamber with a nozzle for spraying the initial water, a valve for feeding water to the nozzle, a valve for reducing the displacement rate of the steam-gas mixture with a throttle connected in parallel to it, a gas release valve, a sensor for reducing the displacement rate, a sensor for the start of deaerating, a high level sensor, a water flow sensor, an outlet branch pipe of a deaeration chamber, a pump with check valves connected at the inlet and outlet of the pump. According to the invention, the water flow sensor and the valve for reducing the displacement rate of the steam-gas mixture with a throttle connected in parallel to it are installed on the pipeline for feeding the source water to the nozzle. The vacuum deaerator is additionally equipped with a chemical reagent consumption tank and a reagent dispenser for chemical deaeration of water, the outlet of which is connected to the deaeration chamber.
Вакуумный деаэратор также может быть снабжен дополнительной расходной емкостью химического реагента с дозатором, выход которого подключен к деаэрационной камере. Наличие дополнительного дозатора позволяет его использовать как резервный дозатор, а также для дополнительной химической обработки, например, для защиты от образования накипи.The vacuum deaerator can also be equipped with an additional chemical reagent supply tank with a dispenser, the output of which is connected to the deaerating chamber. The presence of an additional dispenser allows it to be used as a reserve dispenser, as well as for additional chemical treatment, for example, to protect against scale formation.
Деаэрационная камера, а также емкости для химического реагента снабжены датчиками нижнего уровня.The deaeration chamber, as well as the chemical reagent tanks, are equipped with low level sensors.
В деаэрационную камеру желательно монтировать сетчатый рассеиватель для направления на него сопла форсунки.It is advisable to install a mesh diffuser in the deaeration chamber to direct the injector nozzle towards it.
Вакуумный деаэратор может быть снабжен дополнительным резервным насосом с обратными клапанами, один из которых подключен перед насосом, а другой за ним.The vacuum deaerator can be equipped with an additional backup pump with check valves, one of which is connected before the pump and the other after it.
Количество форсунок для распыления исходной воды определяют из расчета производительности деаэратора и производительности одной форсунки:The number of nozzles for spraying the source water is determined based on the performance of the deaerator and the performance of one nozzle:
N=Qд/qф, где:N=Q d /q f , where:
N - количество форсунок;N - number of nozzles;
Qд - производительность деаэратора л/мин;Q d - deaerator capacity l/min;
qф - производительность одной форсунки л/мин.q f - productivity of one nozzle l/min.
Наличие датчика снижения скорости вытеснения, смонтированного в верхней части деаэрационной камеры, а также электрически управляемого клапана снижения скорости вытеснения и параллельно подключенного к нему дросселя снижения скорости вытеснения, обеспечивают условия, при которых в конце вытеснения парогазовой смеси, в момент срабатывания датчика снижения скорости вытеснения, расположенного у самого верха деаэрационной камеры, снижается расход воды на вытеснение путём закрытия клапана снижения скорости вытеснения. Подаваемая на вытеснение вода будет проходить через включенный параллельно ему дроссель снижения скорости вытеснения с небольшой пропускной способностью и скорость подъема воды в деаэрационной камере будет в конце вытеснения небольшая, что позволит клапану подачи воды на форсунку вовремя закрыться при срабатывании датчика верхнего уровня и предотвратить гидроудар. Такое подключение исключит поломку клапана выпуска газов и вакуумметра, при его наличии. В тоже время при открытом клапане снижения скорости вытеснения поток воды не ограничивается и не приведет к снижению производительности деаэратора.The presence of a displacement velocity reduction sensor mounted in the upper part of the deaeration chamber, as well as an electrically controlled displacement velocity reduction valve and a displacement velocity reduction throttle connected in parallel to it, provide conditions under which at the end of the displacement of the steam-gas mixture, at the moment of actuation of the displacement velocity reduction sensor located at the very top of the deaeration chamber, the water consumption for displacement is reduced by closing the displacement velocity reduction valve. The water supplied for displacement will pass through the displacement velocity reduction throttle connected in parallel to it with a small throughput capacity and the speed of water rise in the deaeration chamber at the end of displacement will be small, which will allow the valve for supplying water to the nozzle to close in time when the upper level sensor is actuated and prevent water hammer. Such a connection will eliminate the breakdown of the gas release valve and the vacuum gauge, if any. At the same time, with the displacement velocity reduction valve open, the water flow is not limited and will not lead to a decrease in the deaerator performance.
Расположение датчика расхода воды на линии подачи воды на форсунку позволяет измерять расход воды на деаэрацию и вытеснение парогазовой смеси и передавать показания в систему управления для включения дозатора реагента для химической деаэрации воды в цикле вытеснения, осуществляя вытеснение парогазовой смеси уже химически деаэрированной водой, что позволяет отказаться от мембранного расширительного резервуара. Такое конструктивное решение вакуумного деаэратора значительно снижает металлоемкость и габариты всей установки в целом, а также повышает надёжность работы деаэратора за счёт исключения мембраны с небольшим ресурсом работы и поплавкового клапана снижения скорости вытеснения, который даже при небольшой негерметичности быстро перестаёт работать, а также увеличить производительность вакуумного деаэратора за счёт того, что в цикле деаэрации деаэрированная вода сразу поступает потребителю, а не накапливается в расширительном резервуаре. Также при таком конструктивном решении стало возможно подавать деаэрированную воду потребителю не только в теплосеть с избыточным давлением, но и в безнапорную накопительную емкость, тем самым расширяя функциональные возможности вакуумного деаэратора.The location of the water flow sensor on the water supply line to the nozzle allows measuring the water flow for deaeration and displacement of the steam-gas mixture and transmitting the readings to the control system to turn on the reagent dispenser for chemical deaeration of water in the displacement cycle, displacing the steam-gas mixture with already chemically deaerated water, which allows eliminating the membrane expansion tank. Such a design solution for the vacuum deaerator significantly reduces the metal consumption and dimensions of the entire unit as a whole, and also increases the reliability of the deaerator by eliminating the membrane with a short service life and the float valve for reducing the displacement rate, which quickly stops working even with a small leak, and also increases the productivity of the vacuum deaerator due to the fact that in the deaeration cycle, the deaerated water immediately goes to the consumer, and does not accumulate in the expansion tank. Also, with such a design solution, it became possible to supply deaerated water to the consumer not only in a heating network with excess pressure, but also in a non-pressure storage tank, thereby expanding the functionality of the vacuum deaerator.
Наличие датчика верхнего уровня воды позволяет своевременно прекратить подачу воды на вытеснение, сигнализировать об окончании вытеснения газов и, при необходимости, сразу начать следующий цикл деаэрации, что исключает простои и увеличивает максимальную производительность вакуумного деаэратора.The presence of a high water level sensor allows you to promptly stop the supply of water for displacement, signal the end of gas displacement and, if necessary, immediately begin the next deaeration cycle, which eliminates downtime and increases the maximum performance of the vacuum deaerator.
Наличие датчика начала деаэрации позволяет подавать сигнал на включение форсунки только после снижения уровня воды в деаэрационной камере ниже его положения. Датчик начала деаэрации обеспечивает оптимальный режим проведения цикла деаэрации в достаточном вакуумном объёме для обеспечения качественной деаэрации.The presence of a deaeration start sensor allows you to send a signal to turn on the nozzle only after the water level in the deaeration chamber has dropped below its position. The deaeration start sensor ensures the optimal mode of the deaeration cycle in a sufficient vacuum volume to ensure high-quality deaeration.
Наличие резервного насоса, связанного с выходным патрубком деаэрационной камеры, с одной стороны обеспечивает автоматическое включение насоса через систему управления в случае неисправности основного насоса, а, с другой стороны - возможность организации поочерёдной работы насосов в последовательных циклах деаэрации для исключения перегрузки одного насоса при непрерывной работе, что значительно повышает надежность установки в целом.The presence of a backup pump connected to the outlet pipe of the deaeration chamber, on the one hand, ensures automatic activation of the pump via the control system in the event of a malfunction of the main pump, and, on the other hand, the possibility of organizing the alternate operation of pumps in successive deaeration cycles to avoid overloading of one pump during continuous operation, which significantly increases the reliability of the installation as a whole.
Наличие входных обратных клапанов перед каждым насосом обеспечивает исключение подсоса воздуха через уплотнение вала насоса в начале цикла вытеснения парогазовой смеси у основного насоса и постоянно во всех режимах у резервного. Наличие выходных обратных клапанов, установленных за каждым из насосов, позволяет автоматически переходить на резервный насос в случае неисправности основного без коммутации гидравлической схемы, а также для организации поочерёдной работы насосов в последовательных циклах деаэрации для исключения перегрузки одного насоса при непрерывной работе, что повышает надежность вакуумного деаэратора.The presence of inlet check valves before each pump ensures the exclusion of air suction through the pump shaft seal at the beginning of the cycle of displacement of the steam-gas mixture at the main pump and constantly in all modes at the backup pump. The presence of outlet check valves installed behind each of the pumps allows automatic switching to the backup pump in case of failure of the main one without switching the hydraulic circuit, as well as for organizing the alternate operation of pumps in successive deaeration cycles to exclude overloading of one pump during continuous operation, which increases the reliability of the vacuum deaerator.
Наличие датчика нижнего уровня в деаэрационной камере обеспечивает возможность временного отключения насоса в цикле деаэрации в том случае, если его производительность значительно превышает производительность форсунки для исключения попадание газов в насос, что повышает качество деаэрации воды. Датчик нижнего уровня также позволяет заканчивать цикл деаэрации при снижении уровня воды в деаэрационной камере до него, если выбран такой вариант окончания цикла деаэрации.The presence of a low-level sensor in the deaeration chamber provides the ability to temporarily turn off the pump in the deaeration cycle if its capacity significantly exceeds the nozzle capacity to prevent gases from entering the pump, which improves the quality of water deaeration. The low-level sensor also allows the deaeration cycle to be terminated when the water level in the deaeration chamber drops to it, if this option for ending the deaeration cycle is selected.
Наличие расходной ёмкости для химического реагента с дозатором позволяет дозировать реагент для поглощения растворённого кислорода в исходную воду, поступающую на вытеснение в цикле вытеснения парогазовой смеси. Подача реагента в деаэрационную камеру в цикле вытеснения позволяет экономно расходовать реагент для химической деаэрации воды. В начале цикла вытеснения парогазовой смеси вакуум в деаэрационной камере достаточно глубокий (- 0,9 бар для холодной воды), вакуумная деаэрация воды частично продолжается, поэтому возможно введение химического реагента в частично деаэрированную воду, находящуюся в деаэрационной камере, в небольшой дозе, а не в исходную воду с повышенным содержанием растворённого кислорода и, соответственно, в повышенной дозе. При повышении уровня воды примерно до половины высоты деаэрационной камеры, когда вакуум снижается до - 0,8 бар, увеличивается доза реагента в соответствии с содержанием растворённого кислорода в исходной воде. При этом расход реагента для химической деаэрации будет небольшим. Например, при содержании растворенного кислорода в исходной воде 8 мг на литр расход сухого реагента на вытеснение составит не более 2,5 г для деаэрационной камеры объемом 80 литров. Вакуумный деаэратор периодического действия производительностью 1м3/час за месяц непрерывной работы израсходует 2250 грамм реагента, за отопительный сезон 8 месяцев около 18 кг, т.е. стандартной упаковки в мешок 25 кг хватит с запасом на отопительный сезон непрерывной работы, что особенно актуально для удаленных районов страны с ограниченными возможностями снабжения. При снижении уровня реагента ниже датчика уровня реагента дозирование прекращается и подаётся сигнал об отсутствии реагента. Дозаторов и расходных емкостей может быть несколько с разными реагентами.The presence of a chemical reagent supply tank with a dispenser allows dosing the reagent for dissolved oxygen absorption into the feed water supplied for displacement in the steam-gas mixture displacement cycle. Feeding the reagent into the deaeration chamber in the displacement cycle allows economical use of the reagent for chemical deaeration of water. At the beginning of the steam-gas mixture displacement cycle, the vacuum in the deaeration chamber is deep enough (- 0.9 bar for cold water), vacuum deaeration of water partially continues, therefore it is possible to introduce the chemical reagent into the partially deaerated water located in the deaeration chamber in a small dose, and not into the feed water with an increased content of dissolved oxygen and, accordingly, in an increased dose. When the water level increases to approximately half the height of the deaeration chamber, when the vacuum decreases to - 0.8 bar, the reagent dose increases in accordance with the content of dissolved oxygen in the feed water. In this case, the consumption of the reagent for chemical deaeration will be small. For example, if the dissolved oxygen content in the source water is 8 mg per liter, the dry reagent consumption for displacement will be no more than 2.5 g for a deaerating chamber with a volume of 80 liters. A periodic vacuum deaerator with a capacity of 1 m3 /hour will consume 2250 grams of reagent per month of continuous operation, about 18 kg per heating season of 8 months, i.e. a standard package in a 25 kg bag will be enough with a reserve for the heating season of continuous operation, which is especially important for remote areas of the country with limited supply capabilities. When the reagent level drops below the reagent level sensor, dosing stops and a signal about the absence of reagent is given. There can be several dispensers and consumable tanks with different reagents.
Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг.1, представлена принципиальная схема вакуумного деаэратора периодического действия.The invention is illustrated by a drawing, where Fig. 1 shows a basic diagram of a periodic vacuum deaerator.
На чертеже позициями обозначено:The drawing indicates the following positions:
1 - деаэрационная камера;1 - deaeration chamber;
2 - форсунка для распыления исходной воды;2 - nozzle for spraying the source water;
3 - клапан подачи исходной воды на форсунку 2;3 - valve for supplying raw water to nozzle 2;
4 - клапан выпуска газов;4 - gas release valve;
5 - датчик верхнего уровня воды;5 - upper water level sensor;
6 - датчик начала деаэрации;6 - deaeration start sensor;
7 - выходной патрубок;7 - outlet pipe;
8 - насос;8 - pump;
9 - резервный насос;9 - backup pump;
10 - входной обратный клапан насоса 8;10 - inlet check valve of pump 8;
11 - входной обратный клапан резервного насоса 9;11 - inlet check valve of reserve pump 9;
12 - выходной обратный клапан насоса 8;12 - outlet check valve of pump 8;
13 - выходной обратный клапан резервного насоса 9;13 - outlet check valve of the reserve pump 9;
14 - датчик расхода воды, в качестве которого может быть использован, например, водосчётчик с импульсным выходом;14 - water flow sensor, which can be used, for example, as a water meter with a pulse output;
15 - датчик нижнего уровня;15 - low level sensor;
16 - дроссель снижения скорости вытеснения парогазовой смеси;16 - throttle for reducing the displacement speed of the steam-gas mixture;
17 - клапан снижения скорости вытеснения парогазовой смеси;17 - valve for reducing the displacement rate of the steam-gas mixture;
18 - датчик снижения скорости вытеснения;18 - displacement speed reduction sensor;
19 - дозатор реагента для химической деаэрации воды;19 - reagent dispenser for chemical deaeration of water;
20 - расходная емкость реагента для химической деаэрации воды;20 - reagent consumption capacity for chemical deaeration of water;
21 - датчик нижнего уровня реагента для химической деаэрации воды;21 - low level sensor for chemical deaeration of water;
22 - дозатор для второго реагента, например, резервного или для защиты от накипеобразования;22 - dispenser for the second reagent, for example, a reserve one or for protection against scale formation;
23 - расходная емкость второго реагента;23 - consumption capacity of the second reagent;
24 - датчик нижнего уровня второго реагента;24 - second reagent low level sensor;
25 - сетчатый рассеиватель.25 - mesh diffuser.
Вакуумный деаэратор периодического действия работает следующим образом.The periodic vacuum deaerator operates as follows.
В исходном состоянии деаэрационная камера 1, насос 8 и резервный насос 9 заполнены деаэрированной водой. Клапан 3 подачи исходной воды на форсунку 2 и клапан 17 снижения скорости вытеснения парогазовой смеси закрыты. Установка находится в режиме ожидания. При поступлении в систему управления (на фиг.1 не показано) сигнала от датчика давления в магистрали теплосети о снижении давления или датчика уровня в безнапорной накопительной емкости о снижении уровня (на фиг.1 не показано), в том случае, если эта емкость присутствует, система управления включает насос 8 или резервный насос 9. При включении насоса 8 он через выходной патрубок 7 и входной обратный клапан 10 начинает откачивать воду из деаэрационной камеры 1 и деаэрированная вода через выходной обратный клапан 12 сразу поступает в магистраль деаэрированной воды и далее потребителю. Начинается цикл деаэрации. В верхней части деаэрационной камеры 1 создается вакуум, соответствующий температуре воды в деаэрационной камере 1, и начинается усиленное парообразование. Разрежённые пары позволяют насосу 8 постепенно откачивать воду и уровень воды в деаэрационной камере 1 снижается. Если через заданное время проверки с начала цикла деаэрации при отключенной форсунке 2 уровень воды в деаэрационной камере будет выше датчика 18 снижения скорости вытеснение, система управления признаёт насос 8 неработающим и автоматически переключит на работу резервный насос 9 и подаст сигнал о неисправности. При срабатывании датчика 6 начала деаэрации система управления открывает клапан 3 и клапан 17 снижения скорости вытеснения, подавая исходную воду на форсунку 2 с максимальным расходом. Распылённые струи воды, направленные из сопла форсунки 2, дополнительно рассеиваются сетчатым рассеивателем 25 и попадают в вакуумный объём деаэрационной камеры 1. Начинается процесс вакуумной деаэрации. После начала прохождения исходной воды через датчик 14 расхода воды система управления включает в работу второй дозатор 22 и в соответствии с расходом воды и заданием на дозирование реагента подаёт заданное количество доз реагента (например, реагента для защиты от накипеобразования или коррекции рН) в деаэрированную воду. В качестве дозаторов 19 и 22 может быть использован, например, мембранный дозатор жидкости для вакуумного деаэратора по патенту на RU №218325, имеющий возможность дозировать жидкие реагенты в вакуумную среду. Если уровень реагента в расходных ёмкостях 20 и 23 ниже уровня соответствующих датчиков 21 и 24 нижнего уровня, система управления прекратит дозирование из расходной емкости 20 или 23, в которой закончился реагент, и подаст соответствующий сигнал на систему управления.In the initial state, the deaeration chamber 1, pump 8 and reserve pump 9 are filled with deaerated water. Valve 3 for feeding the initial water to nozzle 2 and valve 17 for reducing the displacement rate of the steam-gas mixture are closed. The unit is in the standby mode. When the control system (not shown in Fig. 1) receives a signal from the pressure sensor in the heating main about a decrease in pressure or from the level sensor in the non-pressure storage tank about a decrease in level (not shown in Fig. 1), if this tank is present, the control system switches on pump 8 or reserve pump 9. When pump 8 is switched on, it begins to pump water out of the deaeration chamber 1 through outlet pipe 7 and inlet check valve 10, and the deaerated water immediately enters the deaerated water main through outlet check valve 12 and then to the consumer. The deaeration cycle begins. In the upper part of the deaeration chamber 1, a vacuum is created corresponding to the temperature of the water in the deaeration chamber 1, and enhanced vaporization begins. Rarefied vapors allow the pump 8 to gradually pump out water and the water level in the deaeration chamber 1 decreases. If, after a specified testing time from the beginning of the deaeration cycle with the nozzle 2 switched off, the water level in the deaeration chamber is higher than the displacement speed reduction sensor 18, the control system recognizes the pump 8 as inoperative and automatically switches the backup pump 9 to operation and gives a malfunction signal. When the deaeration start sensor 6 is triggered, the control system opens the valve 3 and the displacement speed reduction valve 17, supplying the initial water to the nozzle 2 with the maximum flow rate. The sprayed water jets directed from the nozzle of the nozzle 2 are additionally dispersed by the mesh diffuser 25 and enter the vacuum volume of the deaeration chamber 1. The vacuum deaeration process begins. After the initial water begins to pass through the water flow sensor 14, the control system switches on the second dispenser 22 and, in accordance with the water flow and the reagent dosing task, supplies a specified number of doses of the reagent (for example, a reagent for protection against scale formation or pH correction) into the deaerated water. For example, a membrane liquid dispenser for a vacuum deaerator according to RU patent No. 218325, which has the ability to dose liquid reagents into a vacuum environment, can be used as dispensers 19 and 22. If the reagent level in the feed tanks 20 and 23 is lower than the level of the corresponding lower level sensors 21 and 24, the control system will stop dosing from the feed tank 20 or 23 in which the reagent has run out and will send a corresponding signal to the control system.
В деаэрационной камере 1 сохраняется достаточно глубокий вакуум, происходит выделение газов и паров. Если производительность насоса 8 ниже, чем производительность подачи воды на форсунку 2, уровень воды будет находиться около датчика 6 начала деаэрации, который отключит подачу воды на форсунку 2 при превышении уровня воды и снова включит её при понижении уровня воды ниже датчика 6 начала деаэрации, обеспечивая проведение процесса деаэрации только в достаточном вакуумном объёме. Когда датчик 14 расхода воды зарегистрирует заданное количество воды, необходимое для окончания цикла деаэрации, или уровень воды в деаэрационной камере 1 достигнет датчика 15 нижнего уровня (зависит от выбранного способа окончания цикла деаэрации), система управления выключит насос 8. В деаэрационной камере 1 сохраняется глубокий вакуум и входные обратные клапаны 10 и 11 предотвратят подсос воздуха через уплотнение вала насосов 8 и 9 в деаэрационную камеру 1. Цикл деаэрации закончен.A sufficiently deep vacuum is maintained in the deaeration chamber 1, and gases and vapors are released. If the capacity of the pump 8 is lower than the capacity of the water supply to the nozzle 2, the water level will be near the deaeration start sensor 6, which will turn off the water supply to the nozzle 2 when the water level is exceeded and turn it on again when the water level drops below the deaeration start sensor 6, ensuring that the deaeration process is carried out only in a sufficient vacuum volume. When the water flow sensor 14 registers the specified amount of water required to complete the deaeration cycle, or the water level in the deaeration chamber 1 reaches the lower level sensor 15 (depending on the selected method for completing the deaeration cycle), the control system switches off the pump 8. A deep vacuum is maintained in the deaeration chamber 1 and the inlet check valves 10 and 11 prevent air from being sucked in through the shaft seal of the pumps 8 and 9 into the deaeration chamber 1. The deaeration cycle is complete.
В начале цикла вытеснения парогазовой смеси в деаэрационной камере 1 сохраняется достаточно глубокий вакуум и поступающая из форсунки 2 вода вначале продолжает частично деаэрироваться в вакууме. Дозатор 19 химического реагента воды включен на минимальное дозирование для доведения содержания остаточного кислорода до нормативных значений. Уровень воды постепенно повышается и при достижении датчика 6 начала деаэрации, когда величина вакуума несколько снижается (с - 0,9 до - 0,8 бар для холодной воды) дозатор 19 реагента для химической деаэрации включается на повышенную дозировку реагента в соответствии с содержанием растворённого кислорода в исходной воде, тем самым обеспечивая вытеснение парогазовой смеси химически деаэрированной водой. Уровень воды в деаэрационной камере 1 продолжает повышаться, вытесняя тем самым парогазовую смесь через клапан 4 выпуска газов. Клапан 17 снижения скорости вытеснения и клапан 3 подачи исходной воды в открытом состоянии имеют большую пропускную способность, обеспечивая высокую скорость вытеснения. Когда вода подойдёт к датчику 18 снижения скорости вытеснения, клапан 17 снижения скорости вытеснения закроется, вода на форсунку 2 будет проходить через дроссель 16 снижения скорости вытеснения с небольшим расходом. Уровень воды в деаэрационной камере 1 в конце вытеснения будет повышаться с небольшой скоростью и этим обеспечиваться безударное окончание процесса вытеснения. Когда сработает датчик 5 верхнего уровня, система управления получит сигнал об окончании цикла удаления газов и паров и закроет клапан 3 подачи воды на форсунку 2. Учитывая, что вытеснение заканчивается с небольшой скоростью, датчик 5 верхнего уровня, расположенный максимально высоко в деаэрационной камере 1, обеспечит максимально полное вытеснение парогазовой смеси без выброса воды через клапан 4 выпуска газов, обеспечивая максимальную производительность вакуумного деаэратора. Вакуумный деаэратор находится в исходном состоянии и ждет сигнал на следующее включение.At the beginning of the cycle of displacement of the steam-gas mixture in the deaeration chamber 1, a sufficiently deep vacuum is maintained and the water supplied from the nozzle 2 initially continues to be partially deaerated in a vacuum. The dispenser 19 of the chemical reagent of water is switched on for the minimum dosing to bring the content of residual oxygen to the standard values. The water level gradually increases and upon reaching the sensor 6 of the beginning of deaeration, when the value of the vacuum decreases somewhat (from - 0.9 to - 0.8 bar for cold water), the dispenser 19 of the reagent for chemical deaeration is switched on for an increased dosage of the reagent in accordance with the content of dissolved oxygen in the source water, thereby ensuring the displacement of the steam-gas mixture with chemically deaerated water. The water level in the deaeration chamber 1 continues to increase, thereby displacing the steam-gas mixture through the valve 4 of the gas release. The valve 17 of the displacement rate reduction and the valve 3 of the source water supply in the open state have a large throughput, ensuring a high displacement rate. When the water approaches the displacement velocity reduction sensor 18, the displacement velocity reduction valve 17 will close, and water will pass through the displacement velocity reduction throttle 16 at a low flow rate to the nozzle 2. The water level in the deaerating chamber 1 at the end of the displacement will increase at a low rate, thereby ensuring a shock-free end to the displacement process. When the upper level sensor 5 is triggered, the control system will receive a signal about the end of the gas and vapor removal cycle and will close the valve 3 for supplying water to the nozzle 2. Considering that the displacement ends at a low rate, the upper level sensor 5, located as high as possible in the deaerating chamber 1, will ensure the most complete displacement of the vapor-gas mixture without ejecting water through the gas release valve 4, ensuring the maximum performance of the vacuum deaerator. The vacuum deaerator is in its initial state and is waiting for a signal for the next activation.
Вакуумный деаэратор периодического действия системы отопления и горячего водоснабжения обладает более высокой производительностью по сравнению с прототипом за счёт отсутствия заполнения расширительного резервуара в начале цикла деаэрации. Надёжность работы также выше, т.к. нет мембраны расширительного резервуара с ограниченным сроком работы и поплавкового клапана снижения скорости вытеснения. Металлоёмкость и габариты также значительно уменьшены, что расширяет возможность применения вакуумного деаэратора в малогабаритных котельных. Функциональные возможности также расширены за счёт возможности подачи деаэрированной воды как в теплосеть с избыточным давлением, так и в безнапорную накопительную емкость. Возможность производить обработку воды несколькими реагентами также расширяет его функциональные возможности за счет автоматической подачи потребителям полностью подготовленной воды в одном устройстве.The vacuum deaerator of periodic action of the heating and hot water supply system has a higher performance compared to the prototype due to the absence of filling the expansion tank at the beginning of the deaeration cycle. The reliability of operation is also higher, since there is no expansion tank membrane with a limited service life and a float valve for reducing the displacement rate. The metal content and dimensions are also significantly reduced, which expands the possibility of using a vacuum deaerator in small-sized boiler houses. The functionality is also expanded due to the ability to supply deaerated water both to a heating network with excess pressure and to a non-pressure storage tank. The ability to treat water with several reagents also expands its functionality due to the automatic supply of fully prepared water to consumers in one device.
Описанный вариант осуществления вакуумного деаэратора может быть осуществлен и в других формах исполнения без отступления от сущности настоящего изобретения. Например, сетчатый рассеиватель может быть установлен рядами друг за другом, а также при наличии нескольких форсунок, расположенных по оси деаэрационной камеры, или вокруг них. Могут быть использованы различные дозаторы реагентов, а также разные форсунки по конструкции, мощности и направлению подачи исходной воды. Насосы могут располагаться как ниже уровня дна деаэрационной камеры, так и выше, но не выше уровня датчика начала деаэрации. Последовательность расположения на трубопроводе подачи исходной воды на форсунку датчика расхода воды, клапана подачи воды на форсунку и клапана снижения скорости вытеснения с включенным параллельно ему дросселем снижения скорости вытеснения может быть произвольной.The described embodiment of the vacuum deaerator can also be implemented in other forms of execution without departing from the essence of the present invention. For example, the mesh diffuser can be installed in rows one after another, as well as in the presence of several nozzles located along the axis of the deaeration chamber, or around them. Various reagent dispensers can be used, as well as different nozzles in design, power and direction of supply of the source water. The pumps can be located both below the level of the bottom of the deaeration chamber and above, but not above the level of the deaeration start sensor. The sequence of arrangement on the pipeline for supplying source water to the nozzle of the water flow sensor, the valve for supplying water to the nozzle and the valve for reducing the displacement speed with a throttle for reducing the displacement speed connected in parallel to it can be arbitrary.
В настоящее время вакуумный деаэратор периодического действия системы отопления и горячего водоснабжения находится на стадии экспериментального образца и проходит испытания, в ходе которых подтверждаются все заявленные технические возможности устройства.Currently, the vacuum deaerator of periodic action of the heating and hot water supply system is at the stage of an experimental sample and is undergoing tests, during which all the declared technical capabilities of the device are confirmed.
Claims (10)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2824692C1 true RU2824692C1 (en) | 2024-08-12 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003164706A (en) * | 2001-11-29 | 2003-06-10 | Tuchenhagen Japan Ltd | Deaerator |
| RU2300050C9 (en) * | 2005-11-22 | 2007-09-27 | Борис Алексеевич Зимин | Vacuum deairing machine |
| RU2315719C2 (en) * | 2005-07-20 | 2008-01-27 | Владимирский Государственный Университет (ВлГУ) | Method of the vacuum deaeration of the tap water |
| CN201441844U (en) * | 2009-07-18 | 2010-04-28 | 东营市东达机械制造有限责任公司 | Vertical vacuum deaerator |
| CN211619987U (en) * | 2019-09-05 | 2020-10-02 | 张雪震 | Double-water-injection vacuum degassing machine with normal water injection pipeline and intermittent water injection pipeline |
| RU2793025C1 (en) * | 2023-01-25 | 2023-03-28 | Михаил Анатольевич Дикарев | Batch vacuum deaerator for heating and hot water systems |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003164706A (en) * | 2001-11-29 | 2003-06-10 | Tuchenhagen Japan Ltd | Deaerator |
| RU2315719C2 (en) * | 2005-07-20 | 2008-01-27 | Владимирский Государственный Университет (ВлГУ) | Method of the vacuum deaeration of the tap water |
| RU2300050C9 (en) * | 2005-11-22 | 2007-09-27 | Борис Алексеевич Зимин | Vacuum deairing machine |
| CN201441844U (en) * | 2009-07-18 | 2010-04-28 | 东营市东达机械制造有限责任公司 | Vertical vacuum deaerator |
| CN211619987U (en) * | 2019-09-05 | 2020-10-02 | 张雪震 | Double-water-injection vacuum degassing machine with normal water injection pipeline and intermittent water injection pipeline |
| RU2793025C1 (en) * | 2023-01-25 | 2023-03-28 | Михаил Анатольевич Дикарев | Batch vacuum deaerator for heating and hot water systems |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DK200501424A (en) | Device for the fuel supply of an energy production plant on a ship | |
| CN201412830Y (en) | A water supply system for a boiler | |
| RU2824692C1 (en) | Vacuum deaerator of intermittent action | |
| RU2361180C1 (en) | Device for feeding and regulating flow of odorant (versions) | |
| RU2808882C1 (en) | Batch vacuum deaerator for heating and hot water systems | |
| RU2813158C1 (en) | Periodic vacuum deaerator for heating and hot water supply systems | |
| CN201141591Y (en) | Boiler pollution-discharge capacity-expanding container capable of automatically controlling liquid level | |
| RU2793025C1 (en) | Batch vacuum deaerator for heating and hot water systems | |
| CN115723918A (en) | Exhaust gas economizer boiling method | |
| CN209279124U (en) | A kind of converter water vapour feed system | |
| CN115038641B (en) | Pipeline system, discharge method and control device | |
| RU2812625C1 (en) | Batch-type vacuum deaerator for heating and hot water systems (two embodiments) | |
| RU2043564C1 (en) | Steam-boiler plant | |
| JP6906627B2 (en) | Recirculation of water in a vertical forced flow steam generator | |
| RU2009705C1 (en) | Membrane unit | |
| JP2009257160A (en) | Condensate pumping device | |
| RU2603802C2 (en) | Apparatus for producing hydrogen and aluminium hydroxides | |
| CN218459086U (en) | Hydrogen chloride absorption system | |
| RU2401765C1 (en) | Tanker loading system | |
| SU1677442A1 (en) | Device for additional water feeding of service tanks | |
| SU895483A1 (en) | Plant for preparing water-soluble additives to concrete mix | |
| CN209214122U (en) | A kind of return water water system of boiler | |
| KR101326073B1 (en) | Discharge device | |
| US20160185635A1 (en) | System for removing chemicals from a working fluid, and methods related to the same | |
| JP2007190530A (en) | Degassing apparatus |