Способ дегазации жидкости

 

Использование: в системах водоподготовки тепловых электростанций и обработки воды систем горячего водоснабжения. Сущность изобретения: способ дегазации жидкостей путем десорбции газов под действием разности их парциальных давлений и увеличения поверхности раздела фаз кавитационным механическим воздействием (КВМ) на жидкость. Десорбцию осуществляют в объеме жидкости, имеющей естественную свободную поверхность, а К М подвергают только слой жидкости в пределах этой поверхности.

Изобретение относится к области дегазации жидкостей и может быть использовано в системах водоподготовки тепловых электростанций и обработки воды систем горячего водоснабжения, а также в других отраслях промышленности.

Удаление коррозионноагрессивных газов, таких как углекислота, из подпиточной воды тепловых сетей осуществляется обычно в декарбонизаторах, работающих на принципе десорбции газов под действием разности их парциальных давлений.

Известен способ дегазации жидкости путем десорбции газов под действием разности их парциальных давлений в пленочном декарбонизаторе с деревянной хордовой насадкой или насадкой из колец Рашига (см. В.Ф.Вихрев, М.С.Шкроб. Водоподготовка. "Энергия", М, 1973, с. 209-211) аналог. В таком аппарате декарбонизируемую воду подают сверху на распределительный щит с которого она стекает, равномерно распределяясь тонкой пленкой по поверхности насадки и двигаясь навстречу подаваемому снизу воздуху, в который благодаря разности парциальных давлений переходит и удаляется из декарбонизатора растворенная в воде углекислота.

Известный способ в описанном варианте или с распылением воды с помощью форсунок характеризуется значительными затратами электроэнергии для подачи воздуха или распыления воды. Кроме того, насадка из колец Рашига быстро обрастает биологическими загрязнениями, а распыливание всего обрабатываемого объема воды приводит к большому канальному уносу, а в зимнее время к обмерзанию аппарата при нежелательных в обоих случаях потерях части дегазируемой воды.

Известен способ дегазации жидкости путем десорбции газов под действием разности их парциальных давлений и увеличения раздела фаз кавитационным механическим воздействием на жидкость (см. авторское свидетельство СССР 1431799, М. N B 01 D 19/00, 1984) прототип.

В указанном способе в отличие от предыдущего увеличение поверхности раздела фаз, необходимое для интенсификации десорбции газов из жидкости, реализуется не с помощью насадки или распыления, а путем кавитационного воздействия на поток дегазируемой жидкости. Фактором, ограничивающим эффективность процесса дегазации в данном случае, так же, как и в предыдущем, является ее зависимость от скорости потока жидкости. При приемлемых по условиям эффективности дегазации скоростях движения потока требуется существенное увеличение габаритов установки. Увеличение скорости движения потока приводит к снижению эффективности дегазации.

Целью предполагаемого изобретения является сокращение энергозатрат и упрощение процесса дегазации. Указанная цель достигается тем, что десорбцию осуществляют в объеме жидкости, имеющей естественную свободную поверхность, а кавитационному механическому воздействию подвергают только слой жидкости в пределах этой поверхности.

Причинно-следственная связь между отличительными признаками и целью заключается в том, что, как показали эксперименты, кавитационное механическое воздействие на поверхностный слой объема жидкости, имеющей естественную свободную поверхность, сопровождается бурным процессом выделения растворенных газов практически из всего объема жидкости (до выравнивания парциальных давлений газов в жидкостной и газовой фазах). При этом значительно упрощается процесс десорбции и резко сокращаются энергозатраты, так как отпадает необходимость как в насадке, так и в напорной подаче на дегазацию жидкости или десорбирующего воздуха.

Наличие указанных отличительных признаков свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию "новизна".

Информационный поиск не выявил самостоятельной известности этих признаков вне связи с прототипои, в связи с чем можно сделать вывод о соответствии заявленного технического решения критерию "изобретательский уровень".

Согласно предлагаемому способу подлежащую дегазации жидкость пропускают через бак, а ее поверхностный слой подвергают кавитационному механическому воздействию.

Пример 1. В бак емкостью 20 литров заливали подкисленным имитатом частично обессоленной воды с исходным содержанием С0₂ 28 мг/л₂. Механическое воздействие на поверхность воды осуществляли с помощью вибрирующей решетки. После вибрации воздействия на поверхностный слой в продолжение 10 мин с амплитудой колебаний 1000 мкм при частоте 70 Гц и температуре 21^oC концентрация С0₂ в воде уменьшилась до 2,3 мг/л. при допустимом значении 3-5 мг/л.

Пример 2. В бак емкостью 10 л заливали москворецкую воду с содержанием свободной углекислоты 10 мг/л. На поверхность воды подавали напорную водяную струю. В поверхностном слое воды под действием струи происходило образование множества пузырей, брызг, капель; поверхностный слой активно перемешивался. Воздействие осуществляли в течение 15 мин. при температуре 24 ^oC. Остаточное содержание свободной углекислоты составляло 2 мг/л.

Пример 3. В бак емкостью 10 л заливали подкисленную москворецкую воду с остаточной щелочностью 1,6 мг-экв./л. Обработку поверхности воды проводили как в примере 2. Исходное содержание свободной углекислоты составляло 34,64 мг/л. Измерения концентрации свободной углекислоты проводились каждые пять минут. Результаты измерений: Через 5 минут 21,12 мг/л 10 12,67 15 4,22 20 2,66 25 минут 2,53 мг/л Пример 4. В бак емкостью 20 л заливали подкисленную москворецкую воду с исходным содержанием свободной углекислоты 91,8 мг/л. Обработку поверхности воды проводили воздушной струей в течение 20 мин. при температуре 27^oC. Остаточное содержание свободной углекислоты составляло 11,1 мг/л.

Контрольное измерение концентрации свободной углекислоты в стакане с исходной подкисленной водой без воздействия на ее поверхность после отстоя в течение 25 мин. при температуре воздуха 24 ^oC составило 13 мг/л.

Использование предлагаемого способа для водоподготовки на тепловых электростанций позволит существенно уменьшить эксплуатационные расходы за счет устранения необходимости напорной подачи воды в декарбонизаторы и ликвидации повреждений ионообменных материалов биологическими загрязнениями, поступающими с колец Рашига декарбонизаторов.

Формула изобретения

Способ дегазации жидкости путем десорбции газов под действием разности их парциональных давлений и увеличения поверхности раздела фаз кавитационным механическим воздействием на жидкость, отличающийся тем, что десорбцию осуществляют в объеме жидкости, имеющей естественную свободную поверхность, а кавитационному механическому воздействию подвергают только слой жидкости в пределах этой поверхности.