МОДУЛЬ 9 УТИЛИЗАЦИОННЫЕ ОПРЕСНИТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ
Целевая установка. Рассмотреть классификацию, основные параметры и схемы утилизационные опреснительные установки
Основные вопросы лекции.
1 Классификация и основные технические характеристики утилизационных установок
2 Принципиальные схемы типовых утилизационных установок
3 Оценка эффективности утилизационных установок
Классификация и основные технические характеристики утилизационных установок
Классификация. Пресная вода на дизельных судахтранспортного флота используется для питания вспомогательных и утилизационных котлов, для охлаждения ДВС, для питья и бытовых нужд.
Большинство современных ОУ на дизельных судах утилизирует тепло охлаждающей воды двигателей.
На дизельных судах встречаются несколько типов ОУ. Большинство из них вакуумные, агрегатны е, реже - избыточного и атмосферного давления (обогреваемые свежим паром от вспомогательных котлов).
Основной аппарат установок - испаритель, может быть 4-х типов:
· кипящий с внутренними погружными греющими батареями;
· кипящий с выносными погружными греющими батареями;
· мгновенного вскипания (безбатарейный) проточный;
· мгновенного вскипания (безбатарейный) циркуляционный.
Последние два типа получили наибольшее распространение на судах последних годов постройки.
Из установок с внутренними погружными греющими батареями испарителя наибольшее распространение получили утилизационные установки серии Д.
Предусмотрено 5 типоразмеров глубоковакуумных ОУ производительностью от 1 до 20 т/сут. Установка агрегатированная, автоматизированная.Давление в испарителе — 8,2 кПа, tн(испарения) =42 оС. Содержание хлоридов в дистилляте не более 5 мг/л С1-. В установке предусмотрен 2-ой режим при tводы=80 оС. Производительность при этом возрастает примерно на 30 %.
Стремление к интенсификации естественной циркуляции рассола в корпусе испарителя, что позволяет уменьшить процесс отложения накипи и повысить коэффициент теплопередачи, привело к появлению установок с выносными греющими батареями.
В этом случае испаритель состоит из влагоотделителя и выносной испарительной секции. Недостатки: сложность регулирования рабочего процесса, ухудшение качества дистиллята при колебании температурного напора или концентрации рассола.
Поставляли такие установки германская фирма «Комби» и английская фирма «Айтон».
Установки первой фирмы одноступенчатые, вакуумные, утилизационные, неагрегатированные с производительностью W =5 т/сут. Установки второй фирмы - одноступенчатые, атмосферного давления, агрегатированные, обогреваются свежим паром от вспомогательного котла.
Многоступенчатые проточные опреснительные установки мгновенного испарения серии М, выпускавшиеся отечественной промышленностью, были рассмотрены ранее. В этих установках может использоваться охлаждающая вода дизелей. В этом случае вместо эжектора, устанавливают вакуум-насос.
Применение ОУ мгновенного испарения с циркуляционным контуром рассола вызвано стремлением уменьшить потери тепла за борт за счет рециркуляции рассола. По удельному расходу топлива эти установки в 2,5 - 3,5 раза экономичнее прочих.
Устанавливаемые на современных дизельных судах ОУ мгновенного вскипания - циркуляционные, как правило, одноступенчатые, вакуумные, утилизационные, агрегатные. Производительность достигает 65 т/сут. Содержание хлоридов в дистилляте - 9 - 12 мг/л С1.Выпускаются некоторыми иностранными фирмами.
Принципиальные схемы типовых утилизационных установок
Принципиальная схема этой утилизационной опреснительной установки серии Д была рассмотрена ранее. Особенности заключаются в следующем:
1) В одном блоке объединены испаритель, паросепарационные устройства (отбойный щит и жалюзийный сепаратор) и конденсатор;
2)Трубки испарителя вертикальные. Забортная вода поступает по трубкам, греющая среда их омывает. Трубки специального плоскоовального профиля. При температурных напряжениях они изменяют свою форму.
Схема циркуляционной безбатарейной опреснительной установки представлена на рисунке 1.
Особенностизаключаются в следующем:
1) Питательная (забортная) вода подогревается в водоподогревателе (3) до t>tн в испарителе;
2) Рециркуляционный насос (6) имеет производительность в десятки раз больше производительности рассольного насоса в установке той же производительности, но с испарителями поверхностного типа.
1, 5 и 6 –насосы; 2 - корпус; 3 – водоподогреватель; 4 – конденсатор; 7 – продувание рассола
Рисунок 1 - Схема однокамерной безбатарейной опреснительной установки
Принципиальные схемы проточных безбатарейных ОУ типа М были рассмотрены ранее.
Большое количество тепловой энергии, заключенное во вторичном паре корабельных испарителей, может быть использовано в многоступенчатых опреснительных установках и в термокомпрессионных регенеративных опреснительных установках.
Использование вторичного пара в многоступенчатых установках состоит в том, что вторичный пар одного корпуса многокорпусной опреснительной установки используется в качестве греющего для последующего корпуса. В результате получается установка с последовательным включением корпусов испарителей (рис. 2).
1 — испаритель первой ступени; 2- испаритель второй ступени;3 — конденсатор
Рисунок 2 - Схема двухступенчатой опреснительной установки
В такой установке за счет тепла греющего пара в корпусе 1 образуется вторичный пар, который направляется в нагревательные батареи корпуса 2. Выполняя здесь роль греющего пара, он генерирует третичный пар, который отводится в конденсатор 3 и далее в дистиллятную цистерну. Таким образом, от постороннего источника потребляется лишь 
греющего пара, а общая производительность установки составляет 
, в то время как в одноступенчатых установках производительность составляет 
при том же расходе греющего пара.
Также на дизельных судах получили распространение СОУ регенеративные
с термокомпрессором (рис. 3).
1 — клапан продувания рассола; 2 — подогреватель 1 ступени; 3 — подогреватель 2 ступени; 4 — электронагреватель; 5 — паровая греющая батарея; 6 - трубопровод вторичного пара; 7 — конденсатный трубопровод; 8 - рассольный трубопровод; 9, 12, 13 и 15 - клапаны;
10 — компрессор; 11 - трубопровод; 14 — регулятор питания; 16 — редукционный клапан
Рисунок 3 - Схема регенеративной опреснительной установки
Забортная вода поступает в испаритель через редукционный клапан 16, клапан 13, регулятор питания 14 и клапан 9 либо помимо регулятора питания через клапаны 16 и 15. В нижней части испарителя вода подогревается за счет тепла продуваемого рассола и рассольной секции 2 (первая ступень подогрева) и тепла конденсата вторичного пара в дистиллятной секции 3 (вторая ступень подогрева). Нагретая вода поднимается к электронагревателям 4 и паровым нагревательным батареям 5 и за счет тепла, получаемого от них, испаряется. При разогреве и пуске установки и действие испарение обеспечивается подводом тепла от электронагревателей. Во время работы установки вода испаряется за счет тепла, поступающего от паровых нагревательных батарей. Образовавшийся вторичный пар по трубопроводу 6 отводится к компрессору 10, в котором сжимается, а температура его повышается на 8…10°С. По трубопроводу 11 пар от компрессора отводится на паровые нагревательные батареи. Проходя через них, он конденсируется, отдавая скрытую теплоту испаряемой воде. Конденсат вторичного пара по трубопроводу 7 направляется в дистиллятную секцию подогревателя и оттуда, уже несколько охлажденный, в цистерну пресной воды.
Продуваемый рассол по трубопроводу 8 направляется в рассольную секцию подогревателя, а после нее — в дренаж. Полное осушение испарителя производят через клапан 1.
Термокомпрессор сжимает вторичный пар (πк=1,3…1,35). Температура насыщения превышает температуру испарения на 5…7оС.
Основным недостатком существующих регенеративных установок является ненадежная работа компрессоров, которые очень чувствительны к загрязнению солями их рабочих органов.