Способ декарбонизации воды

 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на тепловых электростанциях и котельных установках. Способ декарбонизации воды заключается в том, что десорбцию диоксида углерода из воды осуществляют при контакте обрабатываемой воды и атмосферного воздуха. При этом обрабатываемая вода подается в декарбонизатор под избыточным давлением, а атмосферный воздух эжектируется в декарбонизатор потоком отрабатываемой воды. Давление воды, подаваемой в декарбонизатор, регулируют по величине заданной концентрации свободного диоксида углерода в декарбонизированной воде. Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением, является повышение экономичности и качества процесса декарбонизации за счет обеспечения оптимального давления исходной воды и исключение режимов декарбонизации с излишним или недостаточным давлением воды, подаваемой в декарбонизатор. 1 ил.

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

Известны аналоги - способы декарбонизации воды, по которым десорбцию диоксида углерода из воды осуществляют путем контакта обрабатываемой воды, которую подают в декарбонизатор под избыточным давлением, и атмосферного воздуха, который эжектируют в декарбонизатор потоком обрабатываемой воды - см. Комарчев И.Г. и др., Эжекционный метод удаления свободной углекислоты из подпиточной воды, Теплоэнергетика, 1978, с. 60-61. Данный аналог принят в качестве прототипа.

Недостатком аналогов и прототипа является пониженная экономичность способа декарбонизации воды из-за повышенных энергетических затрат на создание давления воды, подаваемой в декарбонизатор, при остаточной концентрации диоксида углерода в декарбонизированной воде менее заданного значения, а в других случаях - низкое качество декарбонизированной воды из-за недостатка давления воды, подаваемой в декарбонизатор, которое не обеспечивает необходимого вакуума в декарбонизаторе и степени десорбции диоксида углерода. Давление воды, подаваемой в декарбонизатор, а следовательно, и величину разрежения в декарбонизаторе обычно поддерживают постоянными, исходя из достижения расчетной остаточной концентрации диоксида углерода CO₂ в декарбонизированной воде (обычно 4-5 мг/л) в расчетном стационарном режиме. В процессе эксплуатации качество исходной воды и тепловой режим существенно изменяются. Несмотря на то, что в ряде переменных режимов декарбонизации остаточная концентрация CO₂ становится меньше заданного расчетного значения (например, при повышении температуры воды), воду продолжают подавать под тем же давлением, что приводит к перерасходу электроэнергии на создание давления исходной воды. В других режимах заданная остаточная концентрация CO₂ в обработанной воде не достигается из-за недостаточности давления воды и соответствующей ему величины вакуума для эффективного удаления CO₂ из воды (например, при понижении температуры воды).

Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением, является повышение экономичности и качества декарбонизации за счет обеспечения оптимального давления исходной воды, а следовательно, и величины разрежения в декарбонизаторе, и исключения режимов декарбонизации с излишним или недостаточным давлением воды, подаваемой в декарбонизатор.

Для достижения этого результата предложен способ декарбонизации воды, по которому десорбцию диоксида углерода из воды осуществляют при контакте обрабатываемой воды, которую подают в декарбонизатор под избыточным давлением, и атмосферного воздуха, который эжектируют в декарбонизатор потоком обрабатываемой воды.

Отличием заявляемого способа является то, что давление воды, подаваемой в декарбонизатор, регулируют по величине заданной концентрации свободного диоксида углерода в декарбонизированной воде.

Включение в способ декарбонизации воды операции регулирования давления исходной воды и условий проведения этой операции - до достижения заданной остаточной концентрации диоксида углерода в декарбонизированной воде - позволяет повысить экономичность и качество декарбонизации за счет поддержания оптимального давления воды, подаваемой в декарбонизатор, и исключения режимов с недостаточным или излишним давлением воды, подаваемой 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 давления воды, поскольку эта операция в заявленном способе осуществляется в другой совокупности существенных признаков способа и по другим правилам по сравнению с известными способами регулирования давления 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 декарбонизации воды, поясняющая предложенный способ.

Входящая в систему подготовки подпиточной воды теплосети на тепловой электростанции установка содержит эжекционный декарбонизатор 1 с подключенными к нему трубопроводами обрабатываемой воды 2 и декарбонизированной воды 3. В трубопровод 2 включен насос исходной воды 4 с приводом и установлен регулирующий орган 5, соединенный с регулятором давления воды 6. В трубопровод 3 включен бак декарбонизированной воды 7 и насос декарбонизированной воды 8. Регулятор 6 соединен с датчиком концентрации диоксида углерода 9, установленным на трубопроводе декарбонизированной воды 3. В качестве датчика 9 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.

Десорбцию диоксида углерода осуществляют при контакте обрабатываемой воды и атмосферного воздуха. Исходную воду насосом 4 подают под избыточным давлением в декарбонизатор 1 по трубопроводу 2. Для поддержания измеряемой датчиком 9 заданной остаточной концентрации диоксида углерода в декарбонизированной воде 3 мг/л с помощью регулятора 6 и регулирующего органа 5 устанавливают давление исходной воды равным 0,4 МПа. Потоком обрабатываемой воды, подаваемой в декарбонизатор под указанным давлением, эжектируют в декарбонизатор атмосферный воздух. Декарбонизированная вода по трубопроводу 3 поступает в бак 7, в котором производят сепарацию воды и воздуха и откуда воду отводят насосом 8 в деаэратор подпиточной воды теплосети (на чертеже не показан). При повышении концентрации диоксида углерода в декарбонизированной воде сверх 3 мг/л, например, при изменении качества исходной воды или теплового режима декарбонизации, давление воды, подаваемой в декарбонизатор, увеличивают до восстановления заданной концентрации CO₂, и напротив, если концентрация диоксида углерода в декарбонизированной воде становится ниже заданной величины, давление исходной воды уменьшают, поддерживая постоянное значение заданной концентрации CO₂ в декарбонизированной воде. Изменение давления исходной воды возможно также осуществить путем изменения скорости вращения вала электродвигателя насоса. Отметим, что реализация заявленного способа возможна и при другом устройстве установки для декарбонизации воды, например, при отсутствии в ней датчика 9 и регулятора 6, - в этом случае концентрацию диоксида углерода в декарбонизированной воде определяют по химическим анализам, а давление воды изменяют вручную с помощью регулирующего органа 5.

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, по которому десорбцию диоксида углерода из воды осуществляют при контакте обрабатываемой воды, которую подают в декарбонизатор под избыточным давлением, и атмосферного воздуха, который эжектируют в декарбонизатор потоком обрабатываемой воды, отличающийся тем, что давление воды, подаваемой в декарбонизатор, регулируют по величине заданной концентрации свободного диоксида углерода в декарбонизированной воде.

РИСУНКИ

Рисунок 1