Конструкции опреснительных аппаратов

На промысловых судах преимущественно применяются испарители вертикальные судовые (ИВС) поверхностного типа избыточного давления отечественного производства (Выпускаются также испарители марок ИВС-1, ИВС-2, ИВС-5, являющиеся модернизированными конструкциями выпускавшихся ранее опреснителей типа ВИ, производительностью 3 — 10 т/сут. Цифра в марке испарителя означает поверхность нагрева греющей батареи в метрах квадратных.). Конструкция и общий вид испарителя ИВС-3 изображены на рис. 1.

Корпус испарителя 5 выполнен в форме вертикального цилиндра из меди и покрыт тепловой изоляцией 6. Это обеспечивает значительный объем над зеркалом испарения при сравнительно небольших габаритах. В нижней части корпус снабжен фланцем для бронзовой крышки 12, к которой крепятся трубки батарей для отвода и подвода греющего пара. Змеевики 11 нагревательной батареи выполнены из красномедных трубок, изогнутых в виде плоской спирали. Они закреплены неподвижно с помощью опорных крестовин 9 и трубок 10 и прижаты к гнездам в крышке накладками с болтами. Поддержание постоянного уровня рассола в испарителе осуществляется поплавковым регулятором уровня 7 и контролируется по мерной трубке 8. Сепарация пара от влаги осуществляется последовательно в двух сепараторах: горизонтальном жалюзийном 4 и концентрическом кольцевом 2.

Рис. 1. Испаритель избыточного давления ИВС-3 на БМРТ типа "Маяковский".

Отвод влаги от сепаратора производится через дренажную трубку 3. При превышении давления в испарителе пар стравливается через предохранительный клапан 1.

Недостатком испарителя ИВС, как и других опреснителей поверхностного типа, является быстрое образование накипи на поверхности змеевиков, в результате чего снижается производительность и требуется большой расход теплоты на продувание рассола.

Конструкция испарителя поверхностного типа вакуумной опреснительной установки СРТ с использованием в качестве теплоносителя отработавших газов от главного дизеля показана на рис. 2. Испаритель состоит из цилиндрического вертикального корпуса 4 с размещенными внутри двумя трубными решетками 5 и 9, к которым приварены трубки 8, расположенные в шахматном порядке. В межтрубном пространстве имеются две направляющие перегородки 7. Отработавшие газы главного двигателя входят через патрубок 14 в межтрубное пространство, совершают два поворота, через стенки трубок передаюттеплоту на испарение рассола и уходят через патрубок 6 в атмосферу.

Рис. 2. Испаритель вакуумный поверхностный утилизационный установки СРТ.

В нижней крышке 13 расположены входной 12 и выходной 11патрубки для морской воды и рассола, а также закрытый патрубок 10 с цинковым протектором для предохранения испарителя от коррозии. В верхней крышке имеются сепараторы пара: конусный 3 и сетчатый 2 с кольцами Рашига 1. Уравнительная трубка поплавкового регулятора уровня присоединена к патрубку 15. Производительность испарителя равна 500 кг/ч.

На промысловых судах РТМ типа «Тропик» в опреснительных установках вакуумного бесповерхностного типа с использованием утилизационной теплоты охлаждающей водыприменяется испаритель-конденсатор адиабатного испарения, конструкция которого изображена на рис. 3. Он состоит из вертикального цилиндрического сварного корпуса 9, к которому крепятся на болтах цилиндрическая вставка 15, нижняя 18 и верхняя 5 крышки. В трубных досках 6 и14 запрессованы концы вертикальных трубок 8 конденсатора, расположенные внутри корпуса концентрично. Межтрубное пространство конденсатора отделено от испарительной камеры цилиндром 11 с двойными стенками. Для сборки дистиллята к нижней трубной доске прикреплен кольцевой коллектор 17.

Рис. 3. Испаритель-конденсатор вакуумный бесповерхностный адиабатный на РТМ типа "Тропик".

Забортная морская вода, предварительно нагретая до 50° С в теплообменниках от воды систем охлаждения главных и вспомогательных дизелей, через патрубок 22 поступает в кольцевую трубку 20 и через небольшие (0,5 мм) отверстия подается в распыленном состоянии в камеру испарения. Вследствие глубокого вакуума (~90%) капельки воды испаряются за счет внутренней теплоты. Образовавшийся пар поднимается вверх и, изменяя свое направление, проходит через две решетки 7 и отбойную внутреннюю крышку 3, где сепарируется. Отделившиеся капельки воды стекают в воронку 10 и по трубке 24 отводятся в нижнюю часть испарителя, где вместе с оставшимся рассолом отсасываются через патрубок 21. Пар, проходя по трубкам конденсатора вниз, охлаждается и конденсируется за счет забортной воды, подаваемой через патрубок 13 в межтрубное пространство. Дистиллят стекает в нижний сборный коллектор 17, а оттуда через патрубок 16 - в бак. Воздух, скапливающийся в пространстве между верхней и отбойной крышками, отсасывается через патрубок 2 вакуумным насосом водокольцевого типа. Патрубки 1 и 19 соединены с уравнительными трубопроводами бака дистиллята. Для контроля на испарителе-конденсаторе установлены водомерное стекло 23, термометр 12 иприсоединенный к патрубку 4 вакуумметр. Лапами 25, приваренными к корпусу, испаритель-конденсатор крепится к набору судна. Производительность опреснителя по паспорту 15 т/сут.

На промысловых судах РТМ типа «Атлантик», ППР типа «Грумант» и промысловой базе типа «Рыбацкая слава» установлены блочные вакуумные опреснители, использующие утилизационную теплоту охлаждающей системы дизелей (датской фирмы «Атлас» и отечественного производства типа Д), работающие по идентичному циклу.

Конструкция опреснителя типа «Атлас» (Д) изображена на рис. 4.

Рис. 4. Испаритель-конденсатор-сепаратор типа "Атлас" а - конструкция; б - схематический разрез.

Как видно из схематического разреза (рис. 4, б) блок состоит из трех основных теплообменных аппаратов, объединенных в одном агрегате: испарителя 1 (А — на схеме), сепаратора 3 (В) и конденсатора 6 (С). Трубные доски и трубы испарителя и конденсатора изготовлены из бронзы. Крышки конденсатора - чугунные, корпус — из нержавеющей стали; остальные части - из высококачественной стали. Сепаратор 3 (рис. 4, а) покрыт изнутри слоем пластмассы. Днище испарителя 1 и торцевые крышки конденсатора 6 покрыты изнутри антикоррозионным материалом. На корпусе опреснителя установлены арматура и контрольно-измерительные приборы: расходомер 2 дистиллята, водомерное стекло 4, кран для спуска воздуха 5, тревожный сигнализатор-зуммер 7, соленомер 8, термометры 9, манометры 10, вакууметр 11, расходомер воды 12, клапаны: предохранительный 13, вакуум-прерывательный 14, спускной 15, невозвратные 19 и 20 для водяного и воздушного эжекторов, регулировочный 23 и невозвратный 24, запорный ниппель 21 для расходомера забортной воды, клапан 22, нагруженный пружиной, пробный кран 25, соленоидный клапан 26 и невозвратный клапан 27 для него.

Установка обслуживается следующими насосами: эжекторами 17 и 18 для воды и воздуха, эжекторным насосом 28, насосом 29 для пресной воды (дистиллята) и циркуляционным насосом 16 для конденсата (при работе установки на паре).

Римскими цифрами (I — VIII) обозначены присоединительные патрубки трубопроводов.

На современных промысловых судах получили распространение многоступенчатые бесповерхностные адиабатные опреснители, обладающие высокими экономическими показателями. Они имеют наиболее высокий коэффициент полезного использования теплоты и значительную производительность.

На рис.5 изображена конструкция пятиступенчатого опреснителя бесповерхностного адиабатного типа М-5.

Рис. 5. Конструкция пятиступенчатого опреснителя бесповерхностного адиабатного типа М-5.

Основой опреснительного агрегата является пятикамерный корпус, который с помощью опорных лап 3 крепится к фундаментной раме. Каждая камера разделена на две части: нижнюю - испарительную и верхнюю - конденсаторную с жалюзийным сепаратором 7, очищающим пар от капель рассола. Нижняя испарительная часть камер изготовлена из листовой углеродистой стали, а верхняя с встроенным конденсатором 1 - из нержавеющей стали, трубки - мельхиоровые, трубные доски - латунные; крышки - сварные из листов медно-никелевого сплава. Крышки 9 конденсаторов имеют внутри цинковые протекторы для предохранения от коррозионного разъедания. Для осмотра внутренних поверхностей камер и их чистки на переднем фронте корпуса предусмотрены лазы, закрываемые крышками 2, вкоторых имеются смотровые окна 11. К днищу камер приварены трубы 5, по которым забортная питательная вода подается в камеры испарения. Отбойные колпаки 6 выполняют роль отражателей, препятствуя уносу крупных капель воды с паром. Неиспарившийся рассол удаляется из камер через, спускные трубы 4, которые соединяются с питательными трубами последующих камер испарения.

Дистиллят, собирающийся в сборниках конденсатов, перетекает из одной камеры в другую через перепускные трубы 10,являющиеся гидрозатворами. Воздух из камеры в камеру перепускается через коленчатые патрубки 8.

Корпус опреснителя покрыт снаружи тепловой изоляцией, и имеет кронштейны и приварыши для крепления приборов и оборудования.

На рис.6 показан вертикальный водоподогреватель типа ВП-10, устанавливаемый в опреснительных установках поверхностного типа избыточного давления для предварительного подогрева питательной забортной воды, поступающей в испаритель.

Рис. 6. Водоподогреватель ВП-10 опреснительной установки избыточного давления.

Подогреватель состоит из спирального змеевика 5, который заканчивается штуцером 2, прикрепленным к бронзовой крышке 3. В этом змеевике циркулирует смесь конденсата и несконденсировавшегося первичного пара из испарителя. Змеевик находится во внутреннем корпусе 6, который прикреплен к верхней бронзовой коробке 4. К этой же коробке прикреплена верхняя часть наружного корпуса 7. Нижняя часть корпуса 7 соединена с нижней бронзовой коробкой 8. Бронзовые коробки отлиты за одно целое с патрубками 10 и 11. Змеевик 5 и внутренний корпус 6 выполнены из красной меди.

Вторичный пар поступает из испарителя через верхний патрубок 11, проходит через пространство между внутренним 6 и наружным 7 корпусами подогревателя и выходит через нижний патрубок 10. Забортная вода входит через патрубок 9 и выходит через штуцер 1. Подогреватель рассчитан на подогрев воды до 70 °С.

Для поддержания постоянного уровня рассола в испарителе устанавливают автоматический регулятор питания, изображенный на рис. 7. Он состоит из трех основных узлов: корпуса, рычажно-поплавкового устройства и клапана.

Рис. 7. Автоматический регулятор питания испарителя.

Корпус 1 регулятора уровня представляет собой медный сварной цилиндр. Сверху к корпусу приварен литой бронзовый фланец с лапой для крепления регулятора к испарителю. Снизу к корпусу приварено днище 19. За одно целое с днищем отлит патрубок с фланцем, соединяющий регулятор с водяным пространством испарителя. К днищу корпуса на шпильках прикреплен колпак 18, в котором установлена направляющая втулка для штока 21 поплавка.

Внутри корпуса на штоке 21 укреплен при помощи двух стопоров 22 поплавок 23 регулятора. Поплавок представляет собой цилиндр, изготовленный из меди. Снизу и сверху к нему приварены плоские днища. По оси поплавка приварена трубка, через которую проходит шток 21. Крышка регулятора уровня - литая бронзовая. За одно целое с крышкой отлиты патрубок с фланцем, соединяющийся с паровым пространством испарителя, и дугообразный отросток. Внутри дугообразного отростка 2 находится рычаг 4, который одним концом соединен через ушко 24 со штоком 21, а другим - с валиком 25.

На валик 25 насажен верхний наружный рычаг 5, который одним концом через тяги 6, 10 и муфту 8 соединен с нижнимнаружным рычагом 13, а другим через тягу 7 и поперечину 9 — с пружинами 3, служащими для уравновешивания поплавка. Нижний наружный рычаг 13 насажен на валик 11. Этот валик через рычаг 12 передает движение штоку 15, который вместе с тарелками 16 движется внутри корпуса 17 клапанной коробки.

За одно целое с клапанной коробкой отлиты два патрубка для входа и выхода питательной воды и фланец, на котором устанавливают и прижимают крышкой 14 клапана направляющую втулку.

Снаружи корпус регулятора покрыт изоляцией 20 иобшит миткалем.

Количественный контроль за режимами питания и продувания испарителя обычно осуществляется с помощью поплавковых расходомеров, называемых ротаметрами. Конструкция ротаметра изображена на рис. 8. Он состоит из корпуса,внутри которого вставлена конусная втулка 3 с сердечником-поплавком 1. Посредством внутренней вертикальной трубки поплавок соединен с указателем 2, перемещающимся внутри стеклянной трубки вдоль шкалы. При отсутствии расхода воды поплавок и указатель под действием собственной массы находятся в нижнем положении.

Рис. 8. Расходомер (ротаметр) опреснительной установки.

Под действием подводимой жидкости сердечник поднимается, вода проходит вверх через кольцевое сечение между ним и конусной втулкой. При этом массы сердечника, трубки и указателя уравновешиваются за счет перепада давления воды при ее протекании через кольцевое сечение. Чем больше расход воды через ротаметр, тем больше будет площадь кольцевого сечения и, следовательно, тем выше поднимутся поплавок и указатель. Каждому положению сердечника-поплавка будет соответствовать определенный расход воды, который отсчитывается в соответствии с положением указателя по шкале в литрах или кубических метрах в час.

По ротаметру, установленному на дистиллятном трубопроводе, можно определить производительность опреснительной установки.

Рис. 9. Автоматический клапан солености.

Для контроля за качеством дистиллята и спуска засоленного в льяла устанавливают автоматический клапан солености, срабатывающий от соленомера. В автоматическом клапане, показанном на рис. 9, при подаче тока на соленоид 1 сердечник 2 удерживается в верхнем положении. Если при этом рукоятка рычага 4 находится в верхнем положении, то она удерживается в нем защелкой 3 спускного механизма. При повышении солености дистиллята реле соленомера обесточивает соленоид, сердечник опускается и спусковой механизм освобождает рычаг. Под действием пружины 5 рычаг и соединенный с ним штоком клапан 6 опускаются в нижнее положение (см. рис. 7). Дистиллят, проходивший раньше в цистерну, спускается в льяла. Одновременно должна срабатывать световая и звуковая сигнализация.