устройство для дегазации горячей воды в системе горячего водоснабжения

Формула изобретения

1. Устройство для дегазации горячей воды в системе горячего водоснабжения содержит накопительную емкость с сигнализатором уровня жидкости и патрубком подачи дегазированной воды потребителям, патрубки подачи воды для дегазации, отвода паровоздушной смеси, магистраль слива в накопительную емкость, охладитель выпара, системы дегазации и отсоса паровоздушной смеси, первый и второй эжектора различной производительности, причем каждый из них имеет свой нагнетательный насос, а нагнетательный насос первого эжектора, наибольшей производительности, выполнен регулируемым, отличающееся тем, что первый и второй эжектора способны создавать высокоскоростные потоки, в том числе и сверхзвуковые, при этом система отсоса паровоздушной смеси образована вторым эжектором с нагнетательным насосом и охладителем выпара, который выполнен в виде теплообменника, подогревающего воду, добавляемую в систему горячего водоснабжения после прохождения через потребителей для поддержания уровня воды в накопительной емкости, определяемого сигнализатором, при этом система дегазации образована первым эжектором, патрубком подачи воды для дегазации на первый эжектор, патрубком отвода паровоздушной смеси, связывающим зоны разрежения первого и второго эжекторов, магистралью слива в накопительную емкость дегазированной воды от первого эжектора, причем патрубок подачи воды для дегазации оборудован регулируемым нагнетательным насосом первого эжектора и параллельно ему размещенным управляемым давлением клапаном, которые установлены для поддержания постоянного перепада давления на первом эжекторе, при этом патрубок подачи дегазированной воды потребителям дополнительно оборудован насосной станцией с управляемой производительностью, напрямую зависящей от уровня жидкости в накопительной емкости, определяемого сигнализатором, причем накопительная емкость дополнительно снизу оборудована системой удаления твердых фракций.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что охладитель выпара дополнительно оборудован сливным патрубком.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что сливной патрубок выполнен с возможностью сбрасывания излишков воды, скапливающихся в охладителе выпара, в воду, добавляемую в систему горячего водоснабжения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике очистки воды от растворенных газов и может быть использовано в промышленных и коммунальных системах горячего водоснабжения.

Известен "Дегазатор горячей воды с форсуночной ее подачей" (патент RU №2196113, МПК C 02 F 1/20 // C 02 F 103:02, опубл. 10.01.2001 г.), содержащий цилиндрический корпус с патрубками подачи воды на дегазацию, отвода паровоздушной смеси, подачи дегазированной воды потребителям, систему отсоса паровоздушной смеси с водо-воздушным эжектором, блок форсуночных головок, регулятор уровня воды, при этом регулятор уровня воды в дегазаторе и клапана-регулятора, состоящего из корпуса, выполненного в виде цилиндрического стакана с перфорацией стенки у его дна и кольцевой проточкой на внутренней его поверхности, и поршня, вложенного в стакан с возможностью его перемещения по поверхности стакана и выполненного в виде цилиндрической полой обечайки с двумя цилиндрическими буртиками, причем один из буртиков выполнен на торце обечайки, а диаметр другого буртика равен диаметру кольцевой проточки стакана, причем полость цилиндрической обечайки формирует входную полость клапана, которая имеет гидравлическую связь через перфорационные отверстия стакана с выходной полостью клапана, образованной юбкой, закрепленной на стакане выше зоны перфорации, а входная полость клапана-регулятора имеет также гидравлическую связь с одной из двух полостей, образованных поверхностью цилиндрической полой обечайки, причем в эту гидравлическую связь встроен электрогидравлический клапан, управляемый сигналами, вырабатываемыми датчиком уровня воды в дегазаторе, а другая из этих полостей имеет газодинамическую связь с окружающей средой через отверстие, выполненное в стенке стакана.

Известно также "Устройство для дегазации горячей воды" (патент RU №2196738, МПК C 02 F 1/20 // C 02 F 103:02, опубл. 20.01.2003 г.), содержащее вертикальную дегазационную колонну с патрубком подачи горячей воды на дегазацию, патрубком отвода горячей воды потребителю, сигнализатор уровня воды, патрубком отсоса паровоздушной смеси, клапан-регулятор подачи воды на дегазацию, охладитель выпара, газоотсасывающий тракт, охладитель рабочей жидкости, нагнетательный насос с электроприводом, бак для рабочей жидкости, при этом газоотсасывающий тракт выполнен в виде двух параллельных газогидравлических трактов, имеющих общий исток по паровоздушной смеси и общий сток для использования рабочей жидкости и сконденсировавшегося выпара, со встроенным в каждый тракт водоструйным эжектором с отличающимся на порядок расходом рабочей жидкости и установленным в тракт с водоструйным эжектором наибольшего расхода клапаном-регулятором, причем водоструйный эжектор с наименьшим расходом расположен по уровню выше водоструйного эжектора с наибольшим расходом, при этом электропривод нагнетательного насоса выполнен регулируемым, патрубок отсоса паровоздушной смеси установлен клапан поплавкового типа.

Известно также "Устройство для дегазации горячей воды" (патент RU №2196737, МПК C 02 F 1/20 // C 02 F 103:02, опубл. 20.01.2003 г.), содержащее дегазационную колонну с патрубками подачи воды на дегазацию, отвода паровоздушной смеси, подачи дегазированной воды потребителям, сигнализатор уровня воды в колонне, охладитель выпара, систему отсоса паровоздушной смеси, при этом система отсоса паровоздушной смеси выполнена в виде двух параллельно смонтированных водовоздушных эжекторов с отличающимися на порядок расходными характеристиками, при этом патрубки отвода эжектируемой смеси для каждого из водовоздушных эжекторов имеют общий вход, газодинамически связанный с патрубком отвода паровоздушной смеси из дегазационной колонны, а камеры смешения водовоздушных эжекторов подстыкованы к общей магистрали слива, и каждый из водовоздушных эжекторов имеет свой нагнетательный насос, причем включение и выключение электрического привода нагнетательного насоса для сопла большей производительности управляется сигналами, вырабатываемыми сигнализатором уровня воды в дегазационной колонне.

Недостатками всех вышеперечисленных устройств являются:

во-первых, низкая эффективность отвода паровоздушной смеси, так как перепад давления при отводе не превышает 0,5 атм;

во-вторых, нет возможности повысить рН (увеличить щелочность) в процессе дегазации;

в-третьих, невозможно разрушить биологическую составляющую воды в процессе дегазации, которая при осаждении на теплопередающих конструкциях (например, теплообменниках) создает осадок, который ухудшает процесс теплопередачи в четыре раза больше, чем неорганические осадки той же толщины (см. стр.19 последний абзац журнала "Трубопроводы и экология" №4, 2002 год, 32 стр.);

в-четвертых, нет возможности удаления твердых фракций из системы горячего водоснабжения;

в-пятых, охладитель выпара бесполезно расходует тепловую энергию.

Все это в совокупности отрицательно влияет на экономичность системы горячего водоснабжения и также на состояние стальных и чугунных элементов (см. стр.19-21 журнала "Трубопроводы и экология" №4, 2002 год, 32 стр.) либо требует дополнительных материальных затрат.

Технической задачей данного изобретения является создание экономичного устройства для дегазации горячей воды в системе горячего водоснабжения, повышающей щелочность воды, разрушающей биологическую составляющую, экономно расходуя тепло, выделяемое на охладителе выпара, оборудованного конструктивными элементами для удаления твердых фракций, образующихся в процессе нагрева воды.

Техническая задача решается устройством для дегазации горячей воды в системе горячего водоснабжения, содержащим накопительную емкость с сигнализатором уровня жидкости и патрубком подачи дегазированной воды потребителям, патрубки подачи воды для дегазации, отвода паровоздушной смеси, магистраль слива в накопительную емкость, охладитель выпара, системы дегазации и отсоса паровоздушной смеси, первый и второй эжектора различной производительности, причем каждый из них имеет свой нагнетательный насос, а нагнетательный насос первого эжектора, наибольшей производительности, выполнен регулируемым.

Новым является то, что первый и второй эжектора способны создавать высокоскоростные потоки, в том числе и сверхзвуковые, при этом система отсоса паровоздушной смеси образована вторым эжектором с нагнетательным насосом и охладителем выпара, который выполнен в виде теплообменника, подогревающего воду, добавляемую в систему горячего водоснабжения после прохождения через потребителей для поддержания уровня воды в накопительной емкости, определяемой сигнализатором, при этом система дегазации образована первым эжектором, патрубком подачи воды для дегазации на первый эжектор, патрубком отвода паровоздушной смеси, связывающим зоны разрежения первого и второго эжекторов, магистралью слива в накопительную емкость дегазированной воды от первого эжектора, причем патрубок подачи воды для дегазации оборудован управляемым нагнетательным насосом первого эжектора и параллельно ему размещенным управляемым давлением клапаном, которые установлены для поддержания постоянного перепада давления на первом эжекторе, при этом патрубок подачи дегазированной воды потребителям дополнительно оборудован насосной станцией с управляемой производительностью, напрямую зависящей от уровня жидкости в накопительной емкости, определяемого сигнализатором, причем накопительная емкость дополнительно снизу оборудована системой удаления твердых фракций.

Новым является то, что охладитель выпара дополнительно оборудован сливным патрубком.

Новым также является то, что сливной патрубок выполнен с возможностью сбрасывания излишков воды, скапливающихся в охладителе выпара, в воду, добавляемую в систему горячего водоснабжения.

На чертеже показана схема устройства для дегазации горячей воды в системе горячего водоснабжения.

Устройство для дегазации горячей воды в системе горячего водоснабжения состоит из накопительной емкости 1 с сигнализатором 2 уровня жидкости и патрубком подачи дегазированной воды 3 потребителям и содержит патрубки подачи воды для дегазации 4, отвода паровоздушной смеси 5, магистраль слива 6 в накопительную емкость 1, охладитель выпара 7, системы дегазации 8 и отсоса паровоздушной смеси 9, первый 10 и второй 11 эжектора различной производительности, причем каждый из них имеет свой нагнетательный насос 12 и 13 соответственно, а нагнетательный насос 12 первого эжектора 10, наибольшей производительности, выполнен регулируемым. Первый 10 и второй 11 эжектора способны создавать высокоскоростные потоки, в том числе и сверхзвуковые. Система отсоса паровоздушной смеси 9 образована вторым эжектором 11 с нагнетательным насосом 13 и охладителем выпара 7, который выполнен в виде теплообменника, подогревающего воду, добавляемую в систему горячего водоснабжения после прохождения через потребителей для поддержания уровня воды в накопительной емкости 1, определяемой сигнализатором 2. Система дегазации 8 образована первым эжектором 10, патрубком подачи воды для дегазации 4 на первый эжектор 10, патрубком отвода паровоздушной смеси 5, связывающим зоны разрежения первого 10 и второго 11 эжекторов, магистралью слива 6 в накопительную емкость 1 дегазированной воды от первого эжектора 10. Патрубок подачи воды для дегазации 4 оборудован регулируемым нагнетательным насосом 12 первого эжектора 10 и параллельно ему размещенным управляемым давлением клапаном 14, которые поддерживают постоянный перепад давления на первом эжекторе 10. Патрубок подачи дегазированной воды потребителям 3 дополнительно оборудован насосной станцией 15 с управляемой производительностью, напрямую зависящей от уровня жидкости в накопительной емкости 1, определяемого сигнализатором 2. Накопительная емкость 1 дополнительно снизу оборудована системой удаления твердых фракций 16. При этом в устройстве дополнительно охладитель выпара 7 может быть оборудован сливным патрубком 17, который излишки воды, скапливаемые в охладителе выпара 7, направляет в воду, добавляемую в систему горячего водоснабжения. Нагревание воды в системе происходит при помощи нагревателя 18, который может быть любой конструкции. Регулирование подачи, добавляемой через охладитель выпара 7, осуществляется регулируемой задвижкой 19, которая открывается при снижении уровня жидкости в накопительной емкости 1, определяемой сигнализатором 2.

Устройство работает следующим образом.

После заполнения системы горячего водоснабжения водой, циркуляция в которой обеспечивается насосной станцией 15, запускаются нагнетательные насосы 12 и 13. В результате вода прогревается в нагревателе 18 до необходимой температуры (для горячего водоснабжения 65°С) и подается по патрубку подачи воды для дегазации 4 в систему дегазации 8, где на входе первого эжектора 10 создается постоянное давление не менее 5 атм при помощи управляемых давлением клапана 14 и нагнетательного насоса 12. При этом первый эжектор 10 создает высокоскоростной поток воды с зоной разрежения (на черт. не показана), с которой соединена через патрубок отвода паровоздушной смеси 5 зона разрежения (не показана) второго эжектора 11 системы отсоса паровоздушной смеси 9. Такое соединение первого 10 и второго 11 эжекторов, создающих высокоскоростные потоки (в том числе сверхзвуковые), обеспечивает оптимальный и наиболее экономичный процесс вскипания воды в зоне разрежения первого 10 эжектора. Затем дегазированная вода от первого эжектора 10 по магистрали слива 6 поступает в накопительную емкость 1, из которой вода поступает по патрубку подачи дегазированной воды 3 через насосную станцию 15 к потребителям. Причем накопительная емкость 1 выполнена такого объема, чтобы производить бесперебойную подачу горячей воды потребителям, независимо от количества ее потребления. От потребителей жидкость подается на нагреватель 18. В результате расхода воды потребителями уровень в накопительной емкости 1 снижается, что определяется сигнализатором 2, который подает сигналы на открывание регулируемой задвижки 19 для подачи добавляемой воды в систему горячего водоснабжения и на насосную станцию 15, регулируя ее производительность в зависимости от потребления горячей воды, которая определяется динамикой изменения уровня воды в накопительной емкости 1. Добавляемая вода, проходя через охладитель выпара 7 и получая нагретую воду по сливному патрубку 17, по которому сбрасываются излишки воды, конденсируемые в охладителе выпара 7, предварительно подогревается. В результате для подогрева добавляемой воды требуется меньше энергии, что экономит энергетические и материальные ресурсы. При этом при работе эжекторов 10 и 11 в режиме сверхзвукового потока воды вырабатывается дополнительная тепловая энергия (539 ккал на килограмм воды, то есть при мощности нагнетательного насоса 13 второго эжектора 11 в 1,5 кВт ежесекундный подвод с паром в систему отсоса паровоздушной смеси 9 тепла равен 360 кал в секунду - получено опытным путем), которая также идет на предварительный подогрев добавляемой воды. После прохождения через нагреватель 18 и предлагаемую систему дегазации 8 растворенные в воде соли меняют свою структуру и становятся нерастворимыми (особенно карбонатные соли кальция) и оседают на дне накопительной емкости 1, откуда нерастворимые соли удаляются при помощи системы удаления твердых фракций 16 (выполненными в виде, например, шнека с регулируемым выходным клапаном, или фильтра, или грязеотстойника - не показаны), чтобы исключить засорение твердыми фракциями системы горячего водоснабжения.

В результате использования предлагаемого устройства для дегазации горячей воды получены следующие сравнительные результаты исходные - взятые из патрубка подачи воды для дегазации 4 и полученные - взятые из магистрали слива 6:

a) остаточное содержание растворенного кислорода не превышает 20 мкг/л при исходном содержании 9 мг/л;

b) свободная углекислота отсутствует при исходном содержании 10 мг/л;

c) кислотность составила рН 8,5 при исходном рН, равном 7, то есть повысилась щелочность воды;

d) биологическая составляющая, образованная наличием в воде взвеси органического происхождения, уменьшилась в три и более раз в зависимости от составляющих (например, получили 607 кое/мл при исходном 1840 кое/мл, а Коли-индекс составил 28 при исходном 210).

Использование предлагаемого устройства для дегазации горячей воды в системе горячего водоснабжения экономно при использовании и обслуживании в системе горячего водоснабжения из-за рачительного использования тепловой энергии с одновременным снижением вредного воздействия на трубы (увеличение щелочности, уменьшение биологической составляющей, удаление твердых фракций) и потребителей (уменьшение количества болезнетворных бактерий, входящих в биологическую составляющую воды).