RU81720U1 - Опреснительная установка - Google Patents

Abstract

Заявленная опреснительная установка включает испарительную камеру, барботажную камеру, конденсатор, снабженный сборником дистиллята, ванну для рассола, снабженную сборником осадка, насос для подачи опресняемой воды через деаэратор в ванну для рассола, питательный насос для подачи концентрированного рассола из ванны для рассола в испарительную камерую. Верхняя часть испарительной камеры соединена через фильтр-уловитель сухих частиц со смесителем, обеспечивающим поступление перегретого пара через ванну для рассола в нижний открытый торец барботажной камеры, размещенный в концентрированном рассоле ванны для рассола. В верхнем торце барботажной камеры размещен сепаратор для разделения пара на два потока, по ходу первого потока пара расположен конденсатор, по ходу второго потока пара расположены последовательно соединенные компрессор, перегреватель пара и смеситель. Опреснительная установка дополнительно снабжена тепловым насосом, обеспечивающим передачу тепла от конденсатора в перегреватель пара.

Description

Заявленная полезная модель относится к машиностроению, в частности к устройствам для обессоливания жидкостей методом дистилляции, в особенности к низкоэнергетичным и экологически чистым опреснительным установкам, и может быть использовано для опреснения морских, минерализованных вод и промышленных стоков с содержанием в том числе радиоактивных элементов.

Задачу извлечения растворенных примесей и солей из воды можно решить методом термодистилляции. Предлагается установка, в которой передача тепла к испаряемой воде происходит путем прямого контакта теплоносителя (перегретого водяного пара) с опресняемой водой в дисперсно-капельном и барботажном режимах.

Известен опреснитель морской воды, содержащий насос отбора морской воды, блок камер с конденсаторами, влагоотделителями, смесителями и теплообменниками, к которым компрессором через нагреватель подается горячий воздух и морская вода, и систему водопроводов с запорными и обратными клапанами. См., например, описание к авторскому свидетельству SU 1669468, опубликованному 15.08.91. Бюл. 30. Этот опреснитель сложен в изготовлении, энергоемок, требует значительных эксплуатационных затрат.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип. Является опреснитель, (см. устройство опреснителя по патенту RU 2013315, публикованному 30.05.94. Бюл. 10). Насос по патрубкам подает опресняемую воду в нагреватель, где она нагревается до необходимой температуры и поступает по патрубку в цилиндрическую камеру, в которой возникает эффект объемного кипения. Образующийся пар поступает в конденсатор, а образующийся дистиллят собирается в отдельной камере, из которой она может подаваться потребителю. Рассол удаляется из цилиндрической камеры насосом и может либо сливаться, либо поступать на вторичный цикл. Этот способ предполагает сложную в изготовлении установку, которая будет энергоемкой и потребует значительных эксплуатационных затрат.

Хотя по сравнению с аналогом этот опреснитель более прост и экономичен в изготовлении, его эксплуатация предполагает плановые остановки для профилактических работ поддержания режима вращения. А производительность впрямую зависит от размера установки. При этом увеличение размеров установки ведет к увеличению энергетических

затрат, и в конечном итоге повышаются затраты на единицу объема получаемой пресной воды.

Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель является получение дистиллята с помощью более простого и надежного в эксплуатации устройства. Технический результат заключается в уменьшении энергозатрат на единицу объема получаемой продукции - пресной воды; упрощение сервисного обслуживания; полное выпаривание растворенных солей и примесей; обеспечение экологической чистоты благодаря отсутствию обратных сбросов в окружающую водную среду растворов с повышенной соленостью и температурой; уменьшение тепловых выбросов тепла в окружающую среду благодаря использованию тепловых насосов; отсутствие ограничений на размеры и мощность отдельных ступеней и установки в целом.

Технический результат достигается тем, что заявленная опреснительная установка, включает испарительную камеру, барботажную камеру, конденсатор, снабженный сборником дистиллята, ванну для рассола, снабженную сборником осадка, насос для подачи опресняемой воды через деаэратор в ванну для рассола, питательный насос для подачи концентрированного рассола из ванны для рассола в испарительную камеру, верхняя часть которой соединена через фильтр-уловитель сухих частиц со смесителем, обеспечивающим поступление перегретого пара через ванну для рассола в нижний открытый торец барботажной камеры, размещенный в концентрированном рассоле ванны для рассола, в верхнем торце барботажной камеры размещен сепаратор для разделения пара на два потока, по ходу первого потока пара расположен конденсатор, по ходу второго потока пара расположены последовательно соединенные компрессор, перегреватель пара и смеситель, дополнительно (установка) снабжена тепловым насосом, обеспечивающим передачу тепла от конденсатора в перегреватель пара.

Испарительная камера может быть снабжена диспергатором-разбрызгивателем и парогенератором.

Барботажная камера может быть снабжена рассекателем пара, размещенным в нижнем ее торце.

Для обеспечения технического результата непосредственно в испарительную и барботажную камеры вводится в качестве теплоносителя поток перегретого водяного пара, который вызывает кипение жидкости. Водяной пар отдает тепло фазового перехода в конденсаторе и превращается в дистиллат, а осадок и примеси, перешедшие в твердое

состояние, задерживаются в фильтре и сборнике осадка. Тепловой насос переносит низкопотенциальное тепло из зоны конденсации в перегреватель пара.

Схематично опреснительная установка представлена на фиг.1. Установка скомпонована в 2 контура и состоит из следующих основных элементов:

(первый контур):

1 - Испарительная камера 1-го контура;

1.1 - Парогенератор;

1.2 - Питательный насос;

1.3 - Диспергатор-разбрызгиватель;

1.4 - Фильтр-уловитель сухих частиц;

(второй контур):

2 - Барботажная камера 2-го контура;

2.1 - Рассекатель пара;

2.2 - Сепаратор;

2.3 - Компрессор пара;

2.4 - Перегреватель пара;

2.5 - Смеситель;

2.6 - Конденсатор;

2.7 - «Теплый ящик»;

2.8 - Тепловой насос;

2.9 - Деаэратор;

2.10 - Питательный насос;

2.11 - Фильтр водозаборник опресняемой воды;

2.12 - Ванна для рассола со сборником осадка.

В 1-м контуре концентрированный рассол, который подается питательным насосом (1.2) из ванной для рассола 2.12 2-го контура, и диспергатором (1.3) разбрызгивается в виде капель в испарительной камере (1) в потоке перегретого пара или пламени водородно-кислородной горелки, поступающего из парогенератора (1.1). Вода из капель испаряется, как результат капли окончательно высыхают, твердые частицы солей и примесей, образовавшиеся в результате высыхания капель, уносятся потоком пара, собираются в фильтре (1.4) и в дальнейшем утилизируются. После фильтра сухой пар поступает в смеситель (2.5).

Барботажная камера (2) 2-го контура представляет собой цилиндрическую емкость, открытую с нижнего торца. Часть потока пара направляется в конденсатор (2.6) из камеры (2) после сепаратора (2.2). Другая часть потока сжимается компрессором пара (2.3), нагревается в перегревателе (2.4) и поступает в смеситель (2.5). Поток перегретого пара из смесителя (2.5) через рассекатель (2.1) в виде пузырьков вводится в нижнюю часть барботажной камеры непосредственно в объем соленой воды ванны, имеющей температуру вскипания. Избыточное тепло пара приводит к испарению воды.

В процессе испарения повышается концентрация солей в растворе, раствор становится более плотным, в нем создаются условия для выпадения солей в осадок. Концентрированный раствор перекачивается насосом (1.2) в 1-й контур, а осадок опускается в нижнюю часть барботажной камеры, затем в ванну для рассола и поступает в сборник осадка (2.12).

В целях повышения КПД тепло, которое сбрасывается в конденсаторе (2.6) при конденсации пара, посредством теплового насоса (2.8) переносится в перегреватель пара (2.4). Таким образом, тепло, которое было затрачено для фазового перехода из жидкости в пар, утилизируется в фазовом переходе пар-жидкость в конденсаторе и снова возвращается в рабочий цикл. В процессе опреснения нарабатывается дистиллированная вода, которая собирается в «теплом ящике» (2.7).

В накопителе осадка и в фильтре собираются выпавшие в осадок и осушенные соли и прочие примеси. Сбор осадка не представляет трудности, поскольку барботажный и испарительный объемы открыты в нижней части. Осадок собирается в нижней части установки естественным образом. Концентрированные солевые растворы и прочие загрязнения не сбрасываются в окружающую среду, что весьма существенно для обеспечения экологической чистоты производства.

Осадок на стенках рабочих сосудов и трубопроводов не оказывает существенного влияния на работу установки в целом, поскольку перенос тепла в зонах испарения осуществляется непосредственно через границу пар-жидкость. Отсутствие необходимости передачи тепла через твердую стенку существенно снижает уровень требований к выбору конструкционных материалов, возможно использование недорогих конструкционных металлических сплавов, бетона, керамики, пластиков, древесины и пр.

Применение теплового насоса для отбора низкопотенциального тепла в конденсаторе и выделения высокопотенциального тепла в пароперегревателе позволяет увеличить КПД установки.

Claims (3)

1. Опреснительная установка, включающая испарительную камеру, барботажную камеру, конденсатор, снабженный сборником дистиллята, ванну для рассола, снабженную сборником осадка, насос для подачи опресняемой воды через деаэратор в ванну для рассола, питательный насос для подачи концентрированного рассола из ванны для рассола в испарительную камеру, верхняя часть которой соединена через фильтр-уловитель сухих частиц со смесителем, обеспечивающим поступление перегретого пара через ванну для рассола в нижний открытый торец барботажной камеры, размещенный в концентрированном рассоле ванны для рассола, в верхнем торце барботажной камеры размещен сепаратор для разделения пара на два потока, по ходу первого потока пара расположен конденсатор, по ходу второго потока пара расположены последовательно соединенные компрессор, перегреватель пара и смеситель, опреснительная установка дополнительно снабжена тепловым насосом, обеспечивающим передачу тепла от конденсатора к перегревателю пара.

2. Опреснительная установка по п.1, отличающаяся тем, что испарительная камера снабжена диспергатором-разбрызгивателем и парогенератором.

3. Опреснительная установка по п.1, отличающаяся тем, что барботажная камера снабжена рассекателем пара, размещенным в нижнем торце барботажной камеры.