способ дегазации воды

Формула изобретения

1. Способ дегазации воды, по которому воду пропускают самотеком через насадку дегазатора, навстречу потоку воды через насадку дегазатора пропускают атмосферный воздух, образовавшийся при дегазации выпар отводят из дегазатора в атмосферу, отличающийся тем, что дегазацию производят под разрежением в дегазаторе, для чего выпар из дегазатора отводят принудительно с помощью вентилятора дегазатора, а воздух в дегазатор подводят под действием разрежения через воздухозаборные окна, расположенные под насадкой.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что расход выпара, отводимого из дегазатора, регулируют по заданной величине концентрации свободного диоксида углерода в дегазированной воде.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на тепловых электростанциях и котельных установках.

Известны аналоги - способы дегазации воды, по которым воду пропускают самотеком через насадку дегазатора, навстречу потоку воды через насадку пропускают атмосферный воздух, нагнетаемый в дегазатор под насадку вентилятором, образовавшийся при дегазации выпар (влажный воздух с выделившимися в него из воды газами) отводят из дегазатора в атмосферу (см. кн. Кульского Л. А. Технология очистки природных вод.- Киев: Вища школа, 1986, рис. 17. 1a, 17.1.6 и описания к ним на С.226-227. Данный аналог принят в качестве прототипа).

Недостатками аналогов и прототипа являются пониженные качество и экономичность дегазации воды из-за работы дегазатора с избыточным давлением воздуха в дегазаторе и постоянным расходом воздуха на дегазацию. Дегазацию воды по известному способу производят под избыточным давлением воздуха, которое обусловлено нагнетанием воздуха под насадку дегазатора и наличием гидравлического сопротивления насадки и трубопровода отвода выпара. Избыточное давление воздуха в дегазаторе ухудшает условия десорбции растворенных в воде газов, т.к. повышение давления приводит к увеличению поверхностного натяжения и вязкости жидкости, а значит, и к соответствующему снижению интенсивности десорбции. Кроме того, при десорбции некоторых растворенных в воде газов, которые присутствуют и в нагнетаемом в дегазатор воздухе (например, диоксида углерода), повышение давления воздуха приводит к увеличению парциального давления этого газа в воздухе и к соответствующему снижению качества дегазации из-за увеличения равновесной концентрации удаляемого газа в воде. Для достижения требуемого качества дегазации повышают расход воздуха, нагнетаемого в дегазатор, что приводит к существенному понижению экономичности способа, поскольку требует дополнительных энергетических затрат на привод вентилятора. Обычно расход воздуха, подводимого в дегазатор, поддерживают постоянным. Однако в процессе эксплуатации качество и количество дегазируемой воды могут меняться, что приводит к недостаточности или к избытку количества воздуха, необходимого для обеспечения требуемой концентрации диоксида углерода в дегазированной воде. В первом случае требуемое качество дегазации не обеспечивается, а во втором - будет происходить перерасход электроэнергии на привод вентилятора.

Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением, является повышение качества и экономичности дегазации воды.

Для достижения этого результата предложен способ дегазации воды, по которому воду пропускают самотеком через насадку дегазатора, навстречу потоку воды через насадку дегазатора пропускают атмосферный воздух, образовавшийся при дегазации выпар отводят из дегазатора в атмосферу.

Отличием заявляемого способа является то, что дегазацию производят под разрежением в дегазаторе, для чего выпар из дегазатора отводят (отсасывают) принудительно с помощью вентилятора дегазатора, а воздух в дегазатор подводят под действием разрежения через воздухозаборные окна, расположенные под насадкой. Расход выпара, отводимого из дегазатора, регулируют по заданной величине концентрации свободного диоксида углерода в дегазированной воде.

Включение в способ дегазации операции принудительного отвода выпара из дегазатора с помощью вентилятора дегазатора позволяет проводить дегазацию воды под разрежением в дегазаторе и тем самым повысить эффективность десорбции растворенных в воде газов за счет снижения поверхностного натяжения и вязкости воды, а также за счет снижения парциального давления удаляемых из воды газов в воздухе. Включение в способ операции регулирования расхода выпара по заданной величине концентрации диоксида углерода в декарбонизированной воде позволяет поддерживать оптимальную величину разрежения в дегазаторе и снижать количество отводимого вентилятором выпара (или расход подводимого через воздухозаборные окна воздуха), тем самым снижаются энергетические затраты на привод вентилятора в режимах, когда остаточное содержание CO₂ в дегазированной воде становиться меньше заданного значения, а в режимах с остаточной концентрацией CO₂ больше заданной - позволяет обеспечить требуемое качество десорбции диоксида углерода из воды путем увеличения количества отводимого выпара. Повышение качества дегазации благодаря созданию разрежения в дегазаторе позволяет провести дегазацию со значительно меньшим, по сравнению с прототипом, расходом воздуха, пропускаемого через дегазатор, меньшими энергетическими затратами на транспорт воздуха и большей экономичностью.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога позволило выявить совокупность существенных по отношению к техническому результату отличительных признаков, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата. В частности, заявленным изобретением не предусмотрено дополнение известного средства какой-либо известной частью, присоединяемой к нему по известным правилам для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений. Так, к такому преобразованию не может быть отнесено включение в способ дегазации операции принудительного отвода выпара из дегазатора с помощью вентилятора дегазатора или операции регулирования расхода выпара, отводимого из дегазатора, поскольку эти операции в заявленном способе осуществляются в другой совокупности существенных признаков способа и по другим правилам по сравнению с известными способами дегазации, что и позволяет обеспечить достижение искомого технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

Далее рассмотрим сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением искомого технического результата.

На чертеже изображена принципиальная схема установки для дегазации воды, поясняющая предложенный способ.

Входящая в систему подготовки воды для системы теплоснабжения установка содержит дегазатор 1 в виде колонки с размещенной в ней насадкой, подключенные к верхней части колонки трубопровод дегазируемой воды 2 и патрубок отвода выпара 3, к которому подключен вентилятор дегазатора 4. К нижней части колонки подключен трубопровод дегазированной воды 5. Под насадкой колонки расположены воздухозаборные окна 6. Установка снабжена регулятором расхода выпара 7, соединенным с датчиком концентрации свободного диоксида углерода в дегазированной воде 8, установленным на трубопроводе 5, и регулирующим органом 9, установленным на патрубке отвода выпара 3.

Рассмотрим пример реализации заявленного способа.

Дегазируемую воду в количестве 300 т/ч с содержанием растворенного диоксида углерода 20 мг/л подают по трубопроводу 2 в дегазатор 1. Навстречу потоку воды через насадку дегазатора пропускают атмосферный воздух, который поступает через воздухозаборные окна 6 под действием разрежения в дегазаторе. Разрежение создают вентилятором 4, которым по патрубку 3 отводят образовавшийся при дегазации выпар. Для поддержания измеряемой датчиком 8 заданной остаточной концентрации диоксида углерода в дегазированной воде 3 мг/л с помощью регулятора 7 и регулирующего органа 9 устанавливают расход выпара, отводимого из дегазатора, равным 6000 м³/ч. При уменьшении или увеличении концентрации диоксида углерода в дегазированной воде по сравнению с заданной величиной расход выпара дегазатора по импульсу от датчика 8 с помощью регулятора 7 и регулирующего органа 9 уменьшают или увеличивают до величины, при которой заданное качество дегазации восстанавливается. За счет отсоса выпара вентилятором дегазатора снижают давление в дегазаторе по сравнению прототипом на 5-10% (вместо избыточного давления создают разрежение), благодаря чему соответственно повышают эффективность массообмена в дегазаторе, качество и экономичность дегазации. Включение в способ операции регулирования расхода выпара по заданной величине концентрации диоксида углерода в дегазированной воде позволяет поддерживать оптимальную величину разрежения в дегазаторе и снижать количество отводимого вентилятором выпара (или расход подводимого через воздухозаборные окна воздуха), тем самым снижаются энергетические затраты на привод вентилятора в режимах, когда остаточное содержание CO₂ в дегазированной воде становиться меньше заданного значения, а в режимах с остаточной концентрацией CO₂ больше заданной - позволяет обеспечить требуемое качество десорбции диоксида углерода из воды. Дегазированную воду отводят из дегазатора по трубопроводу дегазированной воды 5.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного способа следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленный способ, предназначено для использования в области теплоэнергетики;

- для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов;

- способ дегазации воды, воплощающий заявленное изобретение, при его осуществлении способен обеспечить достижение искомого технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".