Способ декарбонизации воды

 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на тепловых электростанциях и котельных установках. Предложен способ декарбонизации воды путем контакта обрабатываемой воды и атмосферного воздуха, которые подают в декарбонизатор. Расход воздуха, подаваемого в декарбонизатор, регулируют прямо пропорционально начальному содержанию диоксида углерода в обрабатываемой воде. Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением, является повышение экономичности способа декарбонизации воды за счет уменьшения затрат электроэнергии на подачу воздуха в декарбонизатор в режимах с уменьшенным начальным содержанием диоксида углерода в обрабатываемой воде, а также повышение качества декарбонизации при повышенном начальном содержании диоксида углерода. 1 ил.

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

Известны аналоги - способы декарбонизации воды, по которым декарбонизацию осуществляют путем контакта обрабатываемой воды и атмосферного воздуха, которые подают в декарбонизатор, - см. кн. Вихрева В.Ф. и Шкроба М.С. "Водоподготовка", М.: Энергия, 1973, с. 209-211, а.с. 1323819 или кн. Громогласова А. А. , Копылова А.С., Пильщикова А.П. "Водоподготовка: процессы и аппараты", М.: Энергоатомиздат, 1990, с. 176-178, 261. Последний аналог принят в качестве прототипа.

Недостатком аналогов и прототипа в некоторых случаях является пониженная экономичность способа декарбонизации воды из-за повышенных энергетических затрат на подачу воздуха в декарбонизатор при небольшой начальной концентрации свободного диоксида углерода в исходной воде или при малом расходе обрабатываемой воды, а в других случаях - низкое качество обработанной воды из-за недостатка воздуха, подаваемого в декарбонизатор. Вентилятор для декарбонизатора выбирается при его проектировании на расчетную максимальную производительность декарбонизатора и влияние содержания диоксида углерода CO₂ в исходной воде при этом не учитывается. При подаче в декарбонизатор воды с небольшой концентрацией CO₂ или при малом расходе обрабатываемой воды вентилятор работает с полной производительностью, подавая в декарбонизатор избыточное количество воздуха и перерасходуя электроэнергию на свой привод. В других случаях, например при обработке воды с повышенной концентрацией CO₂ или при повышенном расходе обрабатываемой воды, производительности вентилятора не достаточно для эффективного удаления CO₂ из воды.

Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением, является повышение экономичности способа декарбонизации воды за счет сокращения затрат электроэнергии на подачу воздуха в декарбонизатор при обработке воды с небольшой начальной концентрацией свободного диоксида углерода или при малом расходе обрабатываемой воды, а также улучшение качества обработанной воды благодаря исключению режимов декарбонизации с недостатком воздуха, подаваемого в декарбонизатор.

Для достижения этого результата предложен способ декарбонизации воды путем контакта обрабатываемой воды и атмосферного воздуха, которые подают в декарбонизатор.

Отличием заявляемого способа является то, что расход воздуха, подаваемого в декарбонизатор, регулируют прямо пропорционально начальному содержанию свободного диоксида углерода в обрабатываемой воде.

Включение в способ декарбонизации воды операции регулирования расхода воздуха и условий проведения этой операции - прямо пропорционально начальному содержанию диоксида углерода в обрабатываемой воде - позволяет повысить экономичность способа декарбонизации за счет сокращения затрат энергии на привод вентилятора декарбонизатора в режимах с небольшой начальной концентрацией CO₂ в обрабатываемой воде или с малым расходом этой воды, а также обеспечить необходимое качество декарбонизации благодаря поддержанию оптимального расхода воздуха, подаваемого в декарбонизатор.

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 декарбонизации воды операции регулирования расхода воздуха, поскольку эта операция в заявленном способе осуществляется в другой совокупности существенных признаков способа и по другим правилам по сравнению с известными способами регулирования расхода воздуха, например, в котельных установках, 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 декарбонизации воды, поясняющая предложенный способ.

Входящая в систему подготовки добавочной питательной воды для паровых котлов тепловой электростанции установка содержит декарбонизатор 1 с подключенными к нему трубопроводом обрабатываемой воды 2, декарбонизированной воды 3 и воздуховодом 4. В трубопровод 3 включен насос декарбонизированной воды 5. В воздуховод 4 включены вентилятор 6 и регулирующий орган 7 (направляющий аппарат или шибер), соединенный с регулятором расхода воздуха 8. Регулятор 8 соединен с датчиком содержания диоксида углерода 9, установленным на трубопроводе обрабатываемой воды 2. В верхней части декарбонизатора расположен патрубок выпара 10. В качестве датчика 9 могут быть использованы, например, установленные совместно расходомер обрабатываемой воды и pH-метр с преобразователем показаний pH в значения концентрации диоксида углерода (при известных щелочности и температуре обрабатываемой воды). Произведение концентрации CO₂ на расход воды дает величину начального содержания диоксида углерода в обрабатываемой воде.

Рассмотрим пример реализации заявленного способа.

Обрабатываемую воду в количестве 300 т/ч подают в декарбонизатор 1, при этом pH-метр 9 фиксирует значение pH 6.0, что при щелочности воды Щ = 0.7 мг-экв/л и температуре обрабатываемой воды 30^oC соответствует концентрации диоксида углерода 52 мг/л или начальному содержанию диоксида углерода в обрабатываемой воде 15600 г/ч. Вентилятором 6 по воздуховоду 4 в декарбонизатор подают атмосферный воздух. С помощью регулятора 8 и регулирующего органа 7 устанавливают расход воздуха 12000 м³/ч. Насыщенный свободным диоксидом углерода выпар удаляют из декарбонизатора по патрубку 10. Декарбонизированную воду откачивают из декарбонизатора насосом 5 в деаэратор добавочной питательной воды котлов (на чертеже не показан). Если в декарбонизатор подают воду в прежнем количестве и с теми же параметрами, но значение pH обрабатываемой воды изменяется до 6,5, что соответствует концентрации диоксида углерода 17 мг/л или начальному содержанию диоксида углерода в обрабатываемой воде 5100 г/ч, расход воздуха, подаваемого в декарбонизатор, снижают прямо пропорционально снижению содержания диоксида углерода в обрабатываемой воде до 3920 м³/ч по импульсу от датчика 9 с помощью регулятора 8 и регулирующего органа 7. Это позволяет снизить расход электроэнергии на привод вентилятора 6 в этом режиме по сравнению с режимом с большим начальным содержанием CO₂ в обрабатываемой воде. При других значениях pH и расхода обрабатываемой воды расход воздуха также регулируют прямо пропорционально начальному содержанию диоксида углерода в обрабатываемой воде, например, при увеличении расхода воды или понижении pH (т.е. увеличении концентрации CO₂) для обеспечения необходимого качества декарбонизации увеличивают расход воздуха. Отметим, что реализация заявленного способа возможна и при другом устройстве установки для декарбонизации воды, например, при отсутствии в ней регулятора 8 и датчика 9, - в этом случае начальное содержание диоксида углерода в обрабатываемой воде определяют по расходу этой воды и определенной по химическим анализам концентрации CO₂, а расход воздуха регулируют прямо пропорционально начальному содержанию диоксида углерода вручную с помощью регулирующего органа 7.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного способа следующей совокупности условий: - средство, воплощающее заявленный способ, предназначено для использования в промышленности 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 декарбонизации воды теплоэнергетической установки, воплощающий заявленное изобретение, при его осуществлении способен обеспечить достижение искомого технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Формула изобретения

Способ декарбонизации воды путем контакта обрабатываемой воды и атмосферного воздуха, которые подают в декарбонизатор, отличающийся тем, что расход воздуха, подаваемого в декарбонизатор, регулируют прямо пропорционально начальному содержанию свободного диоксида углерода в обрабатываемой воде.

РИСУНКИ

Рисунок 1