RU2287487C1

RU2287487C1 - Method of purification of the industrial water from impurities and the installation for purification of the industrial water from impurities

Info

Publication number: RU2287487C1
Application number: RU2005115501/15A
Authority: RU
Inventors: Игорь Олегович Будько (RU); Игорь Олегович Будько; В чеслав Иванович Горбуров (RU); Вячеслав Иванович Горбуров; Юрий Фатекович Кутдюсов (RU); Юрий Фатекович Кутдюсов; Алексей Геннадьевич Жуков (RU); Алексей Геннадьевич Жуков; Андрей Ювенальевич Петров (RU); Андрей Ювенальевич Петров; Андрей Александрович Сальников (RU); Андрей Александрович Сальников
Original assignee: Игорь Олегович Будько; Вячеслав Иванович Горбуров; Юрий Фатекович Кутдюсов
Priority date: 2005-05-23
Filing date: 2005-05-23
Publication date: 2006-11-20

Abstract

FIELD: power industry; methods and devices of the industrial water purification from impurities.

SUBSTANCE: the invention is pertaining to the field of power industry and may be used for improvement of effectiveness and simplification of the process of reduction of the various impurities concentration in the water-treatment system of the heat power plants and atomic power plants at simplification of the design of the device for the waters purification from impurities. The method of purification of the industrial water from impurities consists that the processes of transpiration and condensation are conducted at the derricking motion of the water in the heated channel with a heat input to the wall in the mode of the non=developed surface boiling, accordingly, at the temperature of the liquid in the viscous sublayer of the turbulent boundary layer exceeding the boiling point and at the temperature of the liquid in the stream core below than the boiling point. The purified desalted water is withdrawn from the stream core, and the salt brine-salt solution is withdrawn from the viscous sublayer of the turbulent boundary layer. The device for purification is made in the form of the heated channel with the heat input to its wall, at the outlet of which there are concentrically installed the central connecting pipe for withdrawal of the purified desalted water, diameter of which is less than the diameter of the heated channel, and the ring peripheral chamber with the connecting pipe for the brine- saline solution withdrawal, which diameter exceeds the diameter of the heated channel. The invention allows to simplify the purification process of the water and to simplify the design of the installation.

EFFECT: the invention allows to simplify the purification process of the industrial water and to simplify the design of the installation.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для повышения эффективности и упрощения процесса снижения концентрации различных примесей в системе водоподготовки тепловых, в том числе и атомных, электростанций при простоте конструктивного выполнения устройства для очистки от примесей.The invention relates to the field of energy and can be used to increase efficiency and simplify the process of reducing the concentration of various impurities in the water treatment system of thermal, including nuclear, power plants with the simplicity of the design of the device for cleaning impurities.

Из уровня техники известен способ очистки воды от примесей путем последовательного испарения и конденсации, применяемый в системе водоподготовки (SU 918275 А, C 02 F 1/02, 1982; В.Я.Рыжкин. Тепловые электрические электростанции, М., Энергетика, 1976, с.115). Процессы испарения и конденсации соответственно с подводом и отводом тепла в данном способе протекают в различных теплообменных аппаратах, что усложняет конструкцию установки.The prior art method for purifying water from impurities by sequential evaporation and condensation, used in a water treatment system (SU 918275 A, C 02 F 1/02, 1982; V.Ya. Ryzhkin. Thermal power plants, M., Energetika, 1976, p.115). The processes of evaporation and condensation, respectively, with the supply and removal of heat in this method occur in various heat exchangers, which complicates the design of the installation.

Известна также установка для очистки воды, содержащая последовательно включенные камеру испарения с патрубком подвода технической очищаемой воды, с патрубками отвода пара и рассола - солевого раствора и конденсатор с парубком отвода очищенной обессоленной воды. При этом камера испарения может быть снабжена источником тепла (SU 1531598 A, F 22 B 1/02, 1994) или, например, кавитатором (SU 946573 A, C 03 F 1/02, 1982), что усложняет как процесс очистки, так и саму установку.A water treatment plant is also known, which contains a series-connected evaporation chamber with a branch pipe for supplying technical purified water, with branch pipes for steam and brine - salt solution and a condenser with a branch pipe for removing purified demineralized water. In this case, the evaporation chamber can be equipped with a heat source (SU 1531598 A, F 22 B 1/02, 1994) or, for example, a cavitator (SU 946573 A, C 03 F 1/02, 1982), which complicates the cleaning process as well and the installation itself.

Изобретение направлено на упрощение процесса очистки воды и создание конструктивно простой установки, расширяющей арсенал технических средств для очистки воды в системе водоподготовки тепловых электростанций.The invention is aimed at simplifying the process of water purification and creating a structurally simple installation that expands the arsenal of technical means for water purification in the water treatment system of thermal power plants.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе очистки технической воды от примесей, путем последовательного испарения воды и конденсации пара с отводом очищенной обессоленной воды, согласно изобретению процессы испарения и конденсации осуществляют при подъемном движении воды в обогреваемом канале с подводом тепла к стенке в режиме неразвитого поверхностного кипения, соответственно, при температуре жидкости в вязком подслое турбулентного пограничного слоя больше температуры кипения и при температуре жидкости в ядре потока меньше температуры кипения, при этом очищенную обессоленную воду отводят из ядра потока, а рассол - солевой раствор отводят из вязкого подслоя турбулентного пограничного слоя.The solution to this problem is provided by the fact that in the method of purification of industrial water from impurities by sequential evaporation of water and condensation of steam with the removal of purified demineralized water, according to the invention, the evaporation and condensation processes are carried out when the water moves in a heated channel with heat being supplied to the wall in undeveloped mode surface boiling, respectively, at the temperature of the liquid in the viscous sublayer of the turbulent boundary layer is greater than the boiling point and at the temperature of the liquid in the core otok lower boiling point, while cleansed desalted water is withdrawn from the flow core, and brine - saline solution is discharged from the viscous sublayer of the turbulent boundary layer.

Кроме того, устройство для очистки технической воды от примесей, включающее входной патрубок, участки испарения и конденсации, патрубки отвода очищенной обессоленной воды и рассола - солевого раствора, согласно изобретению выполнено в виде обогреваемого канала с подводом тепла к стенке, на выходе которого концентрично установлены центральный патрубок отвода очищенной обессоленной воды, диаметр которого меньше диаметра обогреваемого канала, и кольцевая периферийная камера с патрубком отвода рассола - солевого раствора, диаметр которой больше диаметра обогреваемого канала, а вход образован зазором между стенкой обогреваемого канала и патрубком отвода очищенной обессоленной воды.In addition, a device for purifying industrial water from impurities, including an inlet pipe, evaporation and condensation sections, pipes for removing purified demineralized water and brine - saline solution, according to the invention is made in the form of a heated channel with a heat supply to the wall, at the outlet of which a central a branch pipe for removal of purified demineralized water, the diameter of which is less than the diameter of the heated channel, and an annular peripheral chamber with a branch pipe for the removal of brine - saline solution, the diameter of which more than the diameter of the heated channel, and the entrance is formed by the gap between the wall of the heated channel and the outlet pipe of the purified demineralized water.

Заявленный технический результат обусловлен тем, что процессы испарения и конденсации протекают одновременно в одном обогреваемом канале в режиме неразвитого поверхностного кипения, при котором паровые пузырьки образуются на стенке и, не достигая отрывного диаметра, конденсируются, поскольку температура жидкости в ядре потока существенно ниже температуры кипения (конденсации). При этом в процессе кипения на стенке канала за счет притока жидкости с примесями из ядра потока концентрация растворимых и нерастворимых примесей в вязком подслое турбулентного пограничного слоя у стенке резко возрастает, а в ядре - основном потоке уменьшается, что и обеспечивает высокую эффективность очистки воды, отводимой по центральному патрубку из ядра потока.The claimed technical result is due to the fact that the processes of evaporation and condensation occur simultaneously in one heated channel in the mode of undeveloped surface boiling, in which steam bubbles form on the wall and condense without reaching a separation diameter, since the temperature of the liquid in the flow core is significantly lower than the boiling temperature ( condensation). At the same time, during boiling on the channel wall due to the influx of liquid with impurities from the flow core, the concentration of soluble and insoluble impurities in the viscous sublayer of the turbulent boundary layer at the wall increases sharply, and in the core — the main flow decreases, which ensures high efficiency of water removal on the central pipe from the core of the stream.

На фиг.1 представлен общий вид установки для очистки воды; на фиг.2 представлена схема процесса неразвитого поверхностного кипения с распределением температуры по сечению обогреваемого канала при реализации заявленного способа.Figure 1 presents a General view of the installation for water purification; figure 2 presents a diagram of the process of undeveloped surface boiling with temperature distribution over the cross section of the heated channel when implementing the inventive method.

Установка для очистки воды, реализующая заявленный способ, выполнена в виде обогреваемого канала 1 с подводом тепла к стенке 2, например посредством резистивного электронагрева, на выходе которого концентрично установлены центральный патрубок 3 отвода очищенной обессоленной воды, диаметр которого d₁ меньше диаметра d обогреваемого канала 1, и кольцевая периферийная камера 4 с патрубком 5 отвода рассола - солевого раствора, диаметр d₂ которой больше диаметра d обогреваемого канала 1, а вход образован зазором Δ между стенкой 2 обогреваемого канала 1 и патрубком 3 отвода очищенной обессоленной воды.Installation for water purification that implements the claimed method is made in the form of a heated channel 1 with heat supply to the wall 2, for example, by means of resistive electric heating, at the outlet of which the central pipe 3 for removal of purified demineralized water, the diameter of which is d _{1 is} less than the diameter d of the heated channel 1 , and an annular peripheral chamber 4 with a nozzle 5 for removing the brine - saline solution, the diameter of d _{2 of} which is larger than the diameter d of the heated channel 1, and the input is formed by the gap Δ between the wall 2 of the heated channel Ala 1 and pipe 3 drainage of purified demineralized water.

Способ очистки технической воды осуществляется следующим образом.The method of purification of industrial water is as follows.

Очищаемую техническую воду подают в обогреваемый канал 1 через входной патрубок 6, нагревают путем подвода тепла Q через стенку 2 до температуры t_ж1 жидкости в вязком подслое 7 турбулентного пограничного слоя больше температуры t_s кипения и на выходном участке обогреваемого канала 1 испаряют в режиме неразвитого поверхностного кипения, при этом поддерживают температуру t_ж2 жидкости в ядре 8 потока меньше температуры t_s кипения, в результате чего паровые пузырьки 9 образуются на стенке 2 и, не достигая отрывного диаметра, конденсируются. Таким образом, в основании пузырьков 9 происходит генерация пара, а в его головной части - конденсация, т.е. каждый пузырек 9 пара одновременно является микроиспарителем и микроконденсатором.Purified industrial water is fed into the heated channel 1 through the inlet pipe 6, heated by supplying heat Q through the wall 2 to a temperature t _{Wl of the} liquid in the viscous sublayer 7 of the turbulent boundary layer above the boiling point t _s and evaporate in the undeveloped surface mode at the output section of the heated channel 1 boil, while maintaining the temperature less flow t _x2 liquid temperature in the core 8 t _s boiling, whereby bubbles of steam form on the wall 9 and 2 without reaching the tear diameter condensed. Thus, steam is generated at the base of bubbles 9, and condensation occurs at its head, i.e. each bubble of 9 pairs is simultaneously a microevaporator and a microcapacitor.

Так как процесс неразвитого поверхностного кипения протекает на стенке 2 обогреваемого канала 1, то за счет притока жидкости с примесями из ядра 8 потока к стенке 2 концентрация растворимых и нерастворимых примесей в вязком подслое 7 турбулентного пограничного слоя у стенки 2 резко (в 10³÷10⁵ раз) возрастает, а в основном потоке уменьшается. Очищенную обессоленную воду отводят из ядра 8 потока по центральному патрубку 3 отвода очищенной обессоленной воды, а рассол - солевой раствор из вязкого подслоя 7 турбулентного пограничного слоя направляют по кольцевому зазору Δ (Δ=50÷300 мкм), образованному между стенкой 2 обогреваемого канала 1 и патрубком 3 отвода очищенной обессоленной воды, в кольцевую периферийную камеру 4, из которой выводят через патрубок 5 отвода рассола - солевого раствора.Since the process of undeveloped surface boiling proceeds on the wall 2 of the heated channel 1, due to the influx of liquid with impurities from the core 8 of the stream to the wall 2, the concentration of soluble and insoluble impurities in the viscous sublayer 7 of the turbulent boundary layer near wall 2 is sharp (at 10 ³ ÷ 10 ⁵ times) increases, but decreases in the main stream. The purified demineralized water is discharged from the core 8 of the stream through the central pipe 3 of the outlet of the purified demineralized water, and the brine - saline solution from the viscous sublayer 7 of the turbulent boundary layer is directed along the annular gap Δ (Δ = 50 ÷ 300 μm) formed between the wall 2 of the heated channel 1 and a pipe 3 for removal of purified demineralized water into an annular peripheral chamber 4, from which it is removed through a pipe 5 for removal of brine - saline.

Claims

1. The method of purification of industrial water from impurities by sequential evaporation of water and condensation with the removal of purified demineralized water, characterized in that the processes of evaporation and condensation are carried out during the lifting movement of water in a heated channel with heat supply to the wall in the mode of undeveloped surface boiling, respectively, at a liquid temperature in the viscous sublayer of the turbulent boundary layer, it is higher than the boiling point, and at the temperature of the liquid in the flow core it is lower than the boiling point, while leached water is removed from the core of the stream, and brine - brine is removed from the viscous sublayer of the turbulent boundary layer.

2. A device for cleaning industrial water from impurities, including an inlet pipe, evaporation and condensation sections, pipes for removing purified demineralized water and brine - saline solution, characterized in that the device is made in the form of a heated channel with heat supply to the wall, at the outlet of which it is concentric a central branch pipe for removing purified demineralized water, the diameter of which is less than the diameter of the heated channel, and an annular peripheral chamber with a pipe for removing the brine - saline solution, the diameter of which minutes greater than the diameter of the heated channel and the entrance gap is formed between the wall of the heated nozzle and discharge channel of purified demineralized water.