установка на газообразном топливе для получения дистиллированной и качественной питьевой воды
Классы МПК: | B01D3/00 Перегонка или родственные обменные процессы, в которых жидкости контактируют с газовой средой, например отгонка легких фракций C02F1/04 дистилляцией или испарением |
Автор(ы): | Шабаров А.Б. (RU), Кертман С.В. (RU), Ветров И.М. (RU) |
Патентообладатель(и): | Тюменский государственный университет (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2003-02-11 публикация патента:
10.06.2004 |
Изобретение относится к одному из методов очистки и опреснения воды путем ее дистилляции в энергетической установке на газообразном топливе (природном, попутном нефтяном, генераторном газе) для получения дистиллированной и из нее качественной питьевой воды. Установка на газообразном топливе для получения дистиллированной и качественной питьевой воды снабжена параллельно расположенными внутри водонагревательных и водоиспарительной емкостей и проходящими через них металлическими теплообменными трубами горения с водяной оболочкой. Внутри верхней части водоиспарительной емкости расположен металлический душ. К теплообменным трубам горения водонагревательной емкости последовательно присоединены металлическая камера сгорания, трубы с шиберами для отвода газообразных продуктов сгорания в атмосферу, теплообменная камера с расположенным внутри нее металлическим баком для плавления водяного льда или снега. Теплообменная камера присоединена к водонакопительному баку соединительной трубой с водяным фильтром. В теплообменные трубы горения водоиспарительной емкости и в дно камеры сгорания вставлены металлические газовые горелки с электроразрядниками. К дну водяного холодильника последовательно присоединены металлическая улавительная камера дистиллированной воды с краном и водяным фильтром. К верхней боковой части корпуса улавительной камеры дистиллированной воды присоединен ресивер с кранами, водяным фильтром и вакуумным насосом. Технический результат изобретения состоит в достижении эффективности работы экологически чистой, мобильной установки на дешевом газообразном топливе. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
Установка на газообразном топливе для получения дистиллированной и качественной питьевой воды, содержащая окруженные теплоизоляцией и соединенные последовательно металлические водонагревательные емкости с соединительными водоподводящими трубами, кранами и водоиспарительную емкость с соединительной пароотводящей трубой, краном и паровоздушным клапаном; присоединенные последовательно к водоподводящей трубе водонагревательной емкости и пароотводящей трубе водоиспарительной емкости металлические водяной холодильник, водонакопительный бак с соединительными водоподводящими трубами и кранами, водяные насос и фильтр; отходящие вниз от водяного холодильника емкости с мешалками и кранами для сбора дистиллированной воды и получения из нее качественной питьевой воды путем добавления минеральных солей, отличающаяся тем, что она снабжена параллельно расположенными внутри водонагревательных и водоиспарительной емкостей и проходящими через них металлическими теплообменными трубами горения с водяной оболочкой; расположенным внутри верхней части водоиспарительной емкости металлическим душем; присоединенными последовательно к теплообменным трубам горения водонагревательной емкости металлическими камерой сгорания, трубами с шиберами для отвода газообразных продуктов сгорания в атмосферу, теплообменной камерой с расположенным внутри нее металлическим баком для плавления водяного льда или снега; присоединенным к теплообменной камере и к водонакопительному баку соединительной трубой водяным фильтром; вставленными в теплообменные трубы горения водоиспарительной емкости и в дно камеры сгорания металлическими газовыми горелками с электроразрядниками; присоединенными последовательно ко дну водяного холодильника металлической улавительной камерой дистиллированной воды с краном и водяным фильтром; присоединенными последовательно к верхней боковой части корпуса улавительной камеры дистиллированной воды металлическими газовой трубой, ресивером с кранами, водяным фильтром и вакуумным насосом.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к одному из методов очистки и опреснения воды путем ее дистилляции в энергетической установке на газообразном топливе (природном, попутном нефтяном, генераторном газе) для получения дистиллированной и из нее качественной питьевой воды.Сущность изобретения: опытная установка на газообразном топливе для получения дистиллированной и качественной питьевой воды снабжена параллельно расположенными внутри водонагревательных и водоиспарительной емкостей и проходящими через них металлическими теплообменными трубами горения с водяной оболочкой, расположенными внутри верхней части водоиспарительной емкости металлическим душем, присоединенными последовательно к теплообменным трубам горения водонагревательной емкости металлическими камерой сгорания, трубами с шиберами для отвода газообразных продуктов сгорания в атмосферу, теплообменной камерой с расположенным внутри нее металлическим баком для плавления водяного льда или снега; присоединенным к теплообменной камере и к водонакопительному баку соединительной трубой водяным фильтром; вставленными в теплообменные трубы горения водоиспарительной емкости и в дно камеры сгорания металлическими газовыми горелками с электроразрядниками; присоединенными последовательно к дну водяного холодильника металлической улавительной камерой дистиллированной воды с краном и водяным фильтром, присоединенными последовательно к верхней боковой части улавительной камеры дистиллированной воды металлическими газовой трубой, ресивером с кранами, водяным фильтром и вакуумным насосом.Использование для получения дистиллированной и из нее качественной питьевой воды в опытной установке на газообразном топливе.Известна установка [1-3] для получения дистиллированной и качественной питьевой воды, содержащая окруженные теплоизоляцией и соединенные последовательно металлические водонагревательные емкости с соединительными водоподводящими трубами, кранами и водоиспарительную емкость с соединительной пароотводящей трубой, краном и паровоздушным клапаном; присоединенные последовательно к водоподводящей трубе водонагревательной емкости и пароотводящей трубе водоиспарительной емкости металлический водяной холодильник, водонакопительный бак с соединительными водоподводящими трубами и кранами, водяные насос и фильтр; отходящие вниз от водяного холодильника емкости с мешалками и кранами для сбора дистиллированной воды и получения из нее качественной питьевой воды путем добавления минеральных солей.Основными недостатками известной установки являются дороговизна ее эксплуатации из-за больших затрат тепловой и электрической энергии, сложность конструкции, громоздкость и массивность.Технический результат изобретения состоит в достижении эффективности работы опытной, экологически чистой, мобильной установки на дешевом газообразном топливе, уменьшении громоздкости и массивности установки, конструктивной и технологической новизны установки, менее безопасной эксплуатации установки применительно к условиям северного климата.Для достижения указанного технического результата опытная установка на газообразном топливе для получения дистиллированной и качественной питьевой воды, содержащая окруженные теплоизоляцией и соединенные последовательно металлические водонагревательные емкости с соединительными водоподводящими трубами, кранами и водоиспарительную емкость с соединительной пароотводящей трубой, краном и паровоздушным клапаном; присоединенные последовательно к водоподводящей трубе водонагревательной емкости и пароотводящей трубе водоиспарительной емкости металлические водяной холодильник, водонакопительный бак с соединительными водоподводящими трубами и кранами, водяные насос и фильтр; отходящие вниз от водяного холодильника емкости с мешалками и кранами для сбора дистиллированной воды и получения из нее качественной питьевой воды путем добавления минеральных солей, снабжена параллельно расположенными внутри водонагревательных и водоиспарительной емкостей и проходящими через них металлическими теплообменными трубами горения с водяной оболочкой; расположенным внутри верхней части водоиспарительной емкости металлическим душем; присоединенными последовательно к теплообменным трубам горения водонагревательной емкости металлическими камерой сгорания, трубами с шиберами для отвода газообразных продуктов сгорания в атмосферу, теплообменной камерой с расположенным внутри нее металлическим баком для плавления водяного льда или снега; присоединенным к теплообменной камере и к водонакопительному баку соединительной трубой водяным фильтром; вставленными в теплообменные трубы горения водоиспарительной емкости и в дно камеры сгорания металлическими газовыми горелками с электроразрядниками; присоединенными последовательно к дну водяного холодильника металлической улавительной камерой дистиллированной воды с краном и водяным фильтром; присоединенными последовательно к верхней боковой части корпуса улавительной камеры дистиллированной воды металлическими газовой трубой, ресивером с кранами, водяным фильтром и вакуумным насосом.На чертеже схематично изображена предлагаемая опытная установка на газообразном топливе для получения дистиллированной и качественной питьевой воды.Установка на газообразном топливе для получения дистиллированной и качественной питьевой воды содержит окруженные теплоизоляцией (стекловата или минвата) 30 и соединенные последовательно под некоторым наклоном относительно ровной поверхности металлические водонагревательные емкости 15, 28 с соединительными водоподводящими трубами 13, 16, 19, кранами 14, 17, 27, 29 и водоиспарительную емкость 22 с соединительной пароотводящей трубой 21, краном 25 и паровоздушным клапаном 20; расположенный внутри верхней части водоиспарительной емкости 22 металлический душ 18; параллельно расположенные внутри водонагревательных и водоиспарительных емкостей 15, 28, 22 и проходящие их насквозь металлические теплообменные трубы горения 23 с водяной оболочкой; присоединенные последовательно к теплообменным трубам горения 23 водонагревательной емкости 15 металлические камеру сгорания 52, трубы 55, 59 с шиберами 53, 54 для отвода газообразных продуктов сгорания в атмосферу, теплообменную камеру 57 с расположенным внутри нее металлическим баком 56 для плавления льда или снега; присоединенные последовательно к водоподводящей трубе 13 водонагревательной емкости 15 и пароотводящей трубе 21 водоиспарительной емкости 22 металлические водяной холодильник 12, водонакопительный бак 8 с соединительными водоподводящими трубами 3, 10, 61 и кранами 4, 5, 9, 58, водяные насос 2 и фильтр 1; вставленные в теплообменные трубы горения 23 водоиспарительной емкости 22 и в дно камеры сгорания 52 металлические газовые горелки 24, 31 с электроразрядниками; присоединенный к теплообменной камере 57 и к водонакопительному баку 8 соединительной водоподводящей трубой 61 водяной фильтр 60; присоединенные последовательно к дну водяного холодильника 12 металлическую улавительную камеру 37 дистиллированной воды с краном 11 и водяной фильтр 38; присоединенные последовательно к верхней боковой части корпуса улавительной камеры 37 дистиллированной воды металлические газовую трубу 36, ресивер 35 с кранами 26, 34, водяной фильтр 33 и вакуумный насос 32.Опытная установка работает следующим образом. Водяной фильтр 1 погружается в водоем (море, река, озеро и др.). При помощи водяного электрического насоса 2 природная вода 7 подается по водопроводу 3 в водонакопительный бак 8. Полиэтиленовый поплавок 6 с устройством является регулятором уровня воды 7 в водонакопительном баке 8. Из водонакопительного бака 8 при открытом кране 9 вода 7 самопроизвольно поступает по водопроводу 10 в ниже расположенный водяной холодильник 12. По отходящему от водяного холодильника 12 водопроводу 13 вода поступает в первую водонагревательную емкость (бак) 15, затем по водопроводу 16 во вторую водонагревательную емкость (бак) 28, а по водопроводу 19, водяному душу 18 в водоиспарительный бак 22.Во вставленные в теплообменные трубы горения 23 с водяной оболочкой газовые горелки 24 подается и поджигается при помощи импульсных разрядников газообразное топливо (попутный, нефтяной, природный, генераторный газ). Атмосферный воздух (газ, кислород) как окислитель поступает в зону горения под действием естественной тяги или принудительного дутья. Пламя горелок 25 и выделяемое тепло направлены внутрь теплообменных труб горения 23. Трубы горения 23 нагреваются и передают тепло через металлические стенки воде и образующемуся водяному пару водонагревательных емкостей 15, 28 и водоиспарительной емкости 22. Образующиеся газообразные продукты сгорания в смеси с остатками воздуха поступают в камеру сгорания 52 и по трубам 55, 59 выводятся наружу в атмосферу. Из водонагревательных емкостей 15, 28 нагретая вода поступает через водяной душ 18 в водоиспарительную емкость 22, где часть ее превращается сразу в пар, а остальная часть дополнительно нагревается.В электросеть включается вакуумный насос 32. По соединительной газовой трубе 36 вакуумным насосом 32 откачивается воздух из емкости 37 для улавливания дистиллированной воды при закрытом кране 11, водяного холодильника 12 и водоиспарительной емкости 22 и в них создается заданное разрежение ниже атмосферного давления. В водоиспарительной емкости 22 нагретая вода начинает бурно закипать уже при температуре порядка +90С. Образующиеся водяные пары в водоиспарительной емкости 22 направляются по соединительной трубе 21 в верхнюю часть водяного холодильника 12, где охлаждаются, превращаются в дистиллированную воду 39, которая стекает вниз в посеребренный изнутри металлический бак 37. После наполнения бака 37 дистиллированной водой 39 до определенного уровня открывается кран 11 и дистиллированная вода 39 стекает сквозь фильтр 38 в сборник 40. В мерную емкость 42 насыпается определенное количество смеси питьевой минеральной соли. Часть дистиллированной воды 39 при открытом кране 44 подается в мерный цилиндр 42. Кран 44 закрывается. Включается электромешалка 41. В результате перемешивания электромешалкой 41 в мерном цилиндре 42 образуется водно-солевой раствор 43 необходимой концентрации. Открывается кран 47 и дистиллированная вода 39 из сборника 40 подается в сборник 49, наполняет ее на 4/5 объема. Кран 47 закрывается. Открывается кран 46. Определенный объем водно-солевого раствора 43 из цилиндра 42 подается в сборник 49. Кран 46 закрывается. Включается электромешалка 48 сборника 49 и производится полное перемешивание водного раствора до получения качественной питьевой воды 50. Питьевая вода 50 подается потребителю путем открывания крана 51, а дистиллированная вода 39 путем открывания крана 45.В предлагаемой установке предусмотрено также получение дистиллированной и качественной питьевой воды в зимний период при необходимости из льда и снега. В бак 56 сверху загружаются лед и снег. Аналогично горелкам 24 производится подача и поджиг подаваемого горючего газа в горелке 31. Открывается шибер 53, а шибер 54 закрывается. Отходящие нагретые газообразные продукты сгорания с остатками воздуха поступают в теплообменую камеру 57, нагревают бак 56 со льдом и снегом, выходят по трубе 59 в атмосферу. Находящиеся в баке 56 лед и снег под действием тепла отходящих газообразных продуктов сгорания с остатками воздуха плавятся и превращаются в воду. Дно бака 56 расположено по высоте выше водонакопительного бака 8. Поэтому образовавшаяся вода в баке 56 поступает самопроизвольно при открытом кране 5 и закрытом кране 4 сквозь фильтр 60, по водопроводу 61 в водонакопительный бак 8. Далее установка работает по описанному выше принципу.Краны 25, 27, 29 периодически открывают для слива загрязненной воды в отведенное место.Литература1. А.Б.Авакян, М.В.Санин, Л.И.Эльпинер. Опреснение воды в природе и народном хозяйстве. М.: Наука, 1987, с.42-43.2. В.Н.Слесаренко. Дистилляционные опреснительные установки. М.: Энергия, 1980, 248 с.3. Б. В. Некрасов. Основы общей химии. М.: Химия, 1973, т.1, с.135, 147.4. А.И.Егоров. Приготовление искусственной питьевой воды. М.: Стройиздат, 1988, 112 с.Класс B01D3/00 Перегонка или родственные обменные процессы, в которых жидкости контактируют с газовой средой, например отгонка легких фракций
Класс C02F1/04 дистилляцией или испарением