Способ подготовки подпиточной воды теплосети

 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях и котельных установках. Технический результат: повышение экономичности и качества подготовки подпиточной воды за счет поддержания оптимальных значений расхода воздуха на декарбонизацию и температуры исходной воды путем их последовательного регулирования. Способ подготовки подпиточной воды теплосети заключается в том, что исходную воду нагревают, после чего декарбонизируют путем контакта обрабатываемой воды и атмосферного воздуха, которые подают в декарбонизатор. Поддержание заданной концентрации диоксида углерода в декарбонизированной воде осуществляют путем последовательного регулирования расхода воздуха, подаваемого в декарбонизатор, и температуры воды, причем при повышении остаточной концентрации диоксида углерода относительно заданной величины сначала увеличивают расход воздуха в пределах производительности вентилятора, а затем при необходимости увеличивают температуру воды. Напротив, при понижении концентрации углерода относительно заданной величины сначала снижают температуру воды, а затем уменьшают расход воздуха. 1 ил.

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

Известен способ подготовки подпиточной воды для теплоэнергетических установок - аналог, по которому исходную воду нагревают и декарбонизируют путем контакта обрабатываемой воды и атмосферного воздуха (см. а.с. 1267015, опубликованное в Бюллетене изобретений, 1986, N 40). Данный аналог принят в качестве прототипа изобретения.

Недостатком аналогов и прототипа в некоторых случаях является пониженная экономичность способа подготовки подпиточной воды теплосети из-за повышенных энергетических затрат на подачу воздуха в декарбонизатор и подогрев воды, подаваемой в декарбонизатор, при остаточной концентрации диоксида углерода в декарбонизированной воде менее требуемого значения, а в других случаях - низкое качество подготовки подпиточной воды из-за недостаточного количества воздуха на декарбонизацию и недостаточного нагрева обрабатываемой воды. Обычно гидравлический и тепловой режимы подготовки подпиточной воды поддерживают постоянным, исходя из достижения заданной остаточной концентрации диоксида углерода CO₂ в декарбонизированной воде (обычно 4-5 мг/л) в расчетном стационарном режиме. В процессе эксплуатации качество исходной воды существенно изменяется. Несмотря на то, что в ряде переменных режимов подготовки подпиточной воды остаточная концентрация CO₂ становится меньше заданного расчетного значения, расход воздуха, подаваемого в декарбонизатор, и температура исходной воды не снижаются, что приводит к перерасходу энергии на привод вентилятора декарбонизатора и нагрев воды. В других режимах требуемая остаточная концентрация CO₂ в обработанной воде не достигается из-за недостаточности количества воздуха на декарбонизацию и нагрева исходной воды для эффективного удаления CO₂.

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

Для достижения этого результата предложен способ подготовки подпиточной воды теплосети, по которому исходную воду нагревают, после чего декарбонизируют путем контакта обрабатываемой воды и атмосферного воздуха, которые подают в декарбонизатор.

Отличием заявляемого способа является то, что поддержание заданной концентрации диоксида углерода в декарбонизированной воде осуществляют путем последовательного регулирования расхода воздуха, подаваемого в декарбонизатор, и температуры воды, причем при повышении остаточной концентрации диоксида углерода относительно заданной величины сначала увеличивают расход воздуха в пределах производительности вентилятора, а затем при необходимости увеличивают температуру воды, и, напротив, при понижении концентрации углерода относительно заданной величины сначала снижают температуру воды, а затем уменьшают расход воздуха.

Включение в способ подготовки подпиточной воды теплосети операций регулирования расхода воздуха, подаваемого в декарбонизатор, и температуры исходной воды и условий проведения этих операций - до достижения заданной остаточной концентрации диоксида углерода в декарбонизированной воде - позволяет повысить экономичность и качество подготовки подпиточной воды за счет поддержания оптимальных значений расхода воздуха на декарбонизацию и температуры исходной воды и исключения режимов с недостаточными или избыточными расходом воздуха и температурой исходной воды. При последовательном регулировании при повышении остаточной концентрации СО₂ относительно заданной сначала в пределах производительности вентилятора увеличивают расход воздуха, подаваемого в декарбонизатор, так как затраты энергии на привод вентилятора несоизмеримо меньше затрат энергии на нагрев воды и, если максимальной производительности вентилятора недостаточно для обеспечения заданного остаточного содержания CO₂, увеличивают температуру исходной воды до обеспечения требуемого качества декарбонизации. Напротив, при понижении концентрации углерода относительно заданной величины сначала снижают температуру воды, а затем уменьшают расход воздуха. Это позволяет повысить экономичность способа в режимах с небольшим начальным содержанием CO₂, когда заданное качество декарбонизированной воды обеспечивается при более низкой температуре только за счет увеличения расхода воздуха, подаваемого в декарбонизатор, и улучшить качество декарбонизации в режимах с повышенным содержанием диоксида углерода в исходной воде, когда производительности вентилятора недостаточно для обеспечения заданного остаточного содержания диоксида углерода, за счет регулирования температуры исходной воды до значения, при котором достигается требуемое качество декарбонизированной воды.

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 подготовки подпиточной воды теплосети операций регулирования расхода воздуха и температуры воды, поскольку эти операции в заявленном способе осуществляются в другой совокупности существенных признаков способа и по другим правилам по сравнению с известными способами регулирования расхода воздуха и температуры воды, 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 подготовки подпиточной воды теплосети, поясняющая предложенный способ.

Входящая в систему подготовки подпиточной воды теплосети на тепловой электростанции установка содержит декарбонизатор 1 с подключенными к нему трубопроводами исходной 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). В трубопровод 2 включен подогреватель исходной воды 8. На трубопроводе греющей среды 9 подогревателя 8 установлен регулирующий орган 10. Регулирующие органы 7 и 10 соединены с двухканальным регулятором расхода воздуха и температуры исходной воды 11. Регулятор 11 соединен с датчиком концентрации диоксида углерода в декарбонизированной воде 12, установленным на трубопроводе 3. В качестве датчика 12 может быть использован, например, pH-метр с преобразователем показаний pH в значения концентрации диоксида углерода (при известных щелочности и температуре обработанной воды).

Рассмотрим пример реализации заявленного способа.

Подготовку подпиточной воды осуществляют путем нагрева ее и декарбонизации при контакте обрабатываемой воды и атмосферного воздуха, подаваемого вентилятором. Исходную воду с начальной концентрацией диоксида углерода 20 мг/л нагревают в подогревателе 8 до 25^oC и подают в декарбонизатор 1 по трубопроводу 2, воздух подают в декарбонизатор вентилятором 6 по воздуховоду 4. Для поддержания измеряемой датчиком 12 заданной остаточной концентрации диоксида углерода в декарбонизированной воде 3 мг/л с помощью регулятора 11 и регулирующего органа 7 устанавливают расход воздуха 12000 м³/ч. Декарбонизированную воду отводят насосом 5 по трубопроводу 3 в деаэратор подпиточной воды теплосети (на чертеже не показан). При повышении концентрации диоксида углерода в декарбонизированной воде сверх 3 мг/л, например, при повышении концентрации диоксида углерода в исходной воде, расход воздуха увеличивают до восстановления заданного остаточного содержания CO₂. Если при увеличении расхода воздуха до номинальной производительности вентилятора требуемого качества декарбонизации достигнуть не удается, с помощью регулятора 11 и регулирующего органа 10 повышают температуру исходной воды до восстановления заданной остаточной концентрации CO₂. Напротив, при понижении остаточной концентрации CO₂ относительно заданной величины сначала понижают температуру исходной воды до первоначального значения 25^oC, а затем снижают расход воздуха до восстановления заданной концентрации диоксида углерода.

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 подготовки подпиточной воды теплосети, воплощающий заявленное изобретение, при его осуществлении способен обеспечить достижение искомого технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Формула изобретения

Способ подготовки подпиточной воды теплосети, по которому воду нагревают, после чего декарбонизируют путем контакта воды и атмосферного воздуха, которые подают в декарбонизатор, отличающийся тем, что поддержание заданной концентрации диоксида углерода в декарбонизированной воде осуществляют путем последовательного регулирования расхода воздуха, подаваемого в декарбонизатор, и температуры воды, причем при повышении остаточной концентрации диоксида углерода относительно заданной величины сначала увеличивают расход воздуха в пределах производительности вентилятора, а затем при необходимости увеличивают температуру воды и, напротив, при понижении концентрации углерода относительно заданной величины сначала снижают температуру воды, а затем уменьшают расход воздуха.

РИСУНКИ

Рисунок 1