54

5 ТЕПЛОВЫЕ СХЕМЫ ИСПАРИТЕЛЬНЫХ И ОПРЕСНИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Тепловые схемы водоопреснительной установки РТМ типа «Тропик» с использованием теплоты охлаждающей системы главного двигателя и с адиабатным бесповерхностным испарителем изображены на рис.9. В принципиальной схеме (рис. 9, а) вода из замкнутой системы охлаждения двигателя 1 прокачивается циркуляционным насосом 7 через водо-водяной теплообменникподогреватель 2. За счет теплоты охлаждающей воды нагревается забортная вода, прокачиваемая по змеевику теплообменника после конденсатораиспарителя 4 питательным насосом 8. Из теплообменника морская вода поступает в испарительную камеру, где разбрызгивается и частично испаряется за счет внутренней теплоты. Образовавшиеся пары поступают в конденсационную камеру, откуда образовавшийся дистиллят откачивается насосом 5, Неиспарившаяся часть морской воды откачивается рассольным насосом 6.

Рис.9- Тепловая схема опреснительной установки РТМ типа "Тропик": а - принципиальная; б - модернизированная.

Для повышения экономичности и эффективности работы опреснительной установки в тепловой схеме предусмотрен паровой подогреватель 3 (рис. 9, б) для предварительного подогрева питательной воды перед входом в испаритель 4. Кроме того, на РТМ «Кассиопея» и «Козерог» произведена модернизация, заключающаяся в рециркуляции рассола - подогрев забортной воды в результате ее смешивания с частью, откачиваемой из испарителя рассола. Для этого дополнительно проведен перепускной трубопровод 11. Рециркуляция рассола позволяет уменьшить количество забортной воды, подаваемой в систему, и добиться постоянной ее температуры перед теплообменником путем регулирования количества перепускаемого рассола независимо от температуры забортной воды.

Утилизационные опреснительные установки типа Д все чаще применяют с использованием теплоты охлаждающей системы дизелей в испарителях по-

21

верхностного кипящего типа отечественного производства. Тепловая схема опреснительной установки типа Д представлена на рис.10.

Рис.10 - Схема утилизационной вакуумной водоопреснительной установки типа Д.

В верхней части цилиндрического корпуса, изготовленного из нержавеющей стали, встроен двухходовой конденсатор 6, горизонтально расположенные мельхиоровые трубки, которые развальцованы в латунных трубных досках. Корпус средней части, в котором размещены сепаратор жалюзийного типа 7 и отбойник 8, изготовлен из медно-никелевого сплава МИЖ - 1. В нижней, также цилиндрической, части корпуса несколько меньшем диаметром, изготовленной из того же сплава, находится греющая батарея 12, образованная вертикально расположенными в латунных дисках трубками. Снаружи трубки омываются греющей водой, подводимой и отводимой по трубопроводам 3. Внутри труб происходит кипение морской воды. К ней приведен воздушно-рассольный эжектор 9, рабочей средой в котором служит забортная вода, подаваемая автономным насосом 11, либо поступающая из судовой системы. Забортная вода проходит по трубкам конденсатора, отводится на питание испарителя по трубо-

22

проводу, на котором расположен невозвратно-запорный клапан 17, ротаметр 1 и дроссельная диафрагма. Вся остальная забортная вода используется в качестве рабочей воды в воздушно-рассольном эжекторе. На трубопроводах, по которым к эжектору поступает паровоздушная смесь и рассол испарителя, установлены невозвратнозапорные клапаны, предотвращающие подсос забортной воды в испаритель. Из эжектора забортная вода вместе с рассолом и воздухом удаляется за борт по трубопроводу 10.

Водоопреснительная установка рассчитана на работу с коэффициентом продувания, равным трем. Поэтому при движении питательной воды вверх по трубам испарителя, только четвертая часть воды поступает вверх испарителя. Дистиллят, образовавшийся после конденсации пара в конденсаторе, стекает в сборник 13, в котором размещен поплавковый регулятор уровня. Кроме сливной трубы сборник соединен с конденсатором уравнительной трубой. Дистиллят из сборника удаляется насосом 14, на напорной магистрали которого установлен электромагнитный клапан 16, дроссельный клапан и ротаметр. Из напорной магистрали дистиллятного насоса часть дистиллята по обводному трубопроводу протекает через соленомер 2. Из этой же магистрали предусмотрен подвод к реле давления 15. В случае засоления дистиллят через электромагнитный клапан и дроссельную заслонку автоматически сбрасывается в испаритель. Реле давления предназначено для автоматического отключения питания электродвигателя дистиллятного насоса при понижении давления в его напорной магистрали. В обоих случаях включается световая и звуковая сигнализации.

Для контроля температурного режима установки, предусмотрены термометры для измерения температуры греющей воды на входе и выходе из испарителя, а также охлаждающей воды, удаленной из конденсатора. Для измерения разрежения применяется вакуумметр, для измерения давления нагнетания дистиллятного насоса – мановакуумметр, и для изменения давления забортной воды перед эжектором – манометр. На корпусе испарителя имеются два смотровых стекла.

Схемой установки предусмотрена возможность её кратковременной работы при использовании тепла греющего пара, подводимого к греющей батареи по паропроводу 5. Конденсат греющего пара в этом случае отводится по трубопроводу 4.

Рациональная утилизационная поверхностная опреснительная установка датской фирмы «Атлас» установлена на судах ППР типа «Грумант», РТМ типа «Атлантик» и плавбазах типа «Рыбацкая слава».

Тепловая схема водоопреснительной установки типа «Атлас» показана на рис. 11.

23

Рис.11-Тепловая схема вакуумной утилизационной установки типа "Атлас".

Опреснитель состоит из испарителя А, сепаратора В и конденсатора С. Работа опреснителя состоит в следующем. Часть охлаждающей воды, выходящей из системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, при температуре обычно 60 - 65°С пропускается через испаритель А и, циркулируя с наружной поверхности его трубок, нагревает морскую воду, проходящую по трубкам. Забортная соленая вода испаряется при температуре около 38°С, являющейся температурой ее насыщения благодаря вакууму ~93%, создаваемому в опреснителе эжектором. При изменении температуры забортной воды выше или ниже 30— 32°С соответственно и температура насыщения в испарителе будет выше

24

или ниже 38 °С. Вследствие низкой температуры испарения и в связи с тем, что в испаритель подается в три-четыре раза больше греющей воды, чем питательной забортной, образование накипи на его трубках будет минимальным. Водяной пар, образующийся в испарителе А, проходит через сепаратор В, где осушается благодаря механической сепарации отбойным щитом, и направляется в конденсатор С. Здесь от охлаждающего действия забортной воды, прокачиваемой внутри трубок конденсатора, пар конденсируется и пресная вода (дистиллят) отводится от опреснителя. В случае необходимости опреснительные установки могут работать на свежем паре, подводимом от вспомогательных парогенераторов. Установка обслуживается эжекторами, один из которых соединен с конденсатором С и обеспечивает отсос воздуха для создания вакуума. Другой эжектор отсасывает из сепаратора В соленую воду, не успевшую испариться и занесенную из испарителя в сепаратор. Кроме эжекторов в установке имеются два центробежных одноступенчатых насоса, один из которых обеспечивает эжекторы рабочей водой, а другой откачивает пресную воду из конденсатора в цистерны пресной воды. На корпусе опреснителя установлены: клапанпрерыватель вакуума 1, термометры 2, вакуумметр 3, предохранительный клапан 4, воздухоспускные клапаны 5, соленоидный клапан 6, спускной клапан 9 и водомерное стекло 33. Горячая вода подается в испаритель из системы охлаждения двигателей по трубопроводу II, а выпускается — по трубопроводу I. Морская охлаждающая вода по трубопроводам IV и III прокачивается насосом 12 через конденсационные трубки. Из конденсатора часть охлаждающей воды уходит за борт по трубопроводу VII, а остальное количество по трубопроводу V отсасывается эжекторным насосом 13 и нагнетается по двум направлениям: часть по трубопроводу с манометром 11 к эжекторам (воздушному 8 и водяному 7), которые обеспечивают вакуум в конденсаторе и сепараторе; другая часть поступает в испаритель через расходомер 10 или, минуя его, через клапан 14 и регулировочный и пружинный клапаны 15 и 16 в испаритель для опреснения. В качестве теплоносителя вместо горячей воды в установке можно использовать свежий пар, идущий из вспомогательного парогенератора по магистрали VI через фильтр 32, редукционный клапан 31, сопло 30 и запорный клапан 28. Давление и температура контролируются манометром и термометром; в случае превышения нормального давления пар стравливается через предохранительный клапан 29 и трубопровод VIII в атмосферу. Конденсат из испарителя отсасывается насосом 18 и через фильтр 19 может направляться для повторной циркуляции в испаритель. Давление конденсата контролируется манометром, установленным у клапана 27, который пропускает конденсат через клапан 25 и выпускной конденсатный трубопровод XII.Отвод образующегося конденсата от опреснителя осуществляется через клапан 26 по трубопроводу XI. Дистиллят из опреснителя отсасывается насосом 21 и по трубопроводу X направляется в емкость для пресной воды. Качество получаемого дистиллята контролируется соленомером 24 от датчика 20. В случае засаливания дистиллята подается сигнал зуммером 23.Пробу дистиллята можно отбирать через кран 22 по трубопроводу с соленоидным клапаном 17 от сепаратора В. В случае необходимости дистиллят через клапан и трубопровод IX можно спустить за борт.

25

Тепловая схема пятиступенчатого бесповерхностного адиабатного опреснителя типа М, установленного на РПБ «Восток», изображена на рис.12.

Рис.12Тепловая схема пятиступенчатого бесповерхностного адиабатного опреснителя типа М.

Забортная вода циркуляционным питательным насосом 2 засасывается через фильтр 1 и подается через расходомер 3 в конденсаторы опреснителя 4. Проходя последовательно по змеевикам ступеней опреснителя, вода повышает свою температуру за счет теплоты конденсирующегося водяного пара. Перегрев питательной воды осуществляется при прохождении конденсатора 5 эжектора и парового подогревателя 8. Перегретая по отношению к температуре насыщения, соответствующей давлению в первой ступени испарителя, питательная вода, проходя последовательно камеры испарения, испаряется в каждой ступени с I по V последовательно, так как давление в ступенях все время снижается. Поддержание в ступенях вакуума осуществляется двухступенчатым пароструйным эжектором 6, который отсасывает воздух через систему дроссельных шайб, обеспечивающих создание необходимого перепада давлений в камерах. Для уменьшения накипеобразования расчетная температура забортной питательной воды за подогревателем равна 77 °С. В каждой ступени вода охлаждается на 7° и отсасывается из последней ступени V рассольным насосом 15 при температуре 42 °С. Поддержание температуры забортной воды за подогревателем на требуемом уровне осуществляется автоматически регулятором 7, получающим импульс от датчика 9. Вторичный пар, образовавшийся в камерах испарения, сепарируется и конденсируется. Образовавшийся в конденсаторах дистиллят под действием разности давлений перетекает по ступеням в сборник дистиллята 21. Из сборника он отсасывается дистиллятным насосом 20 и через регулятор уровняв типа РУК и ротаметр 17 подается к автоматическому переключающему клапану 16, который в соответствии с импульсом от датчика со-

26

леномера 19 направляет дистиллят в цистерну пресной воды или на сброс. По аналогичной схеме происходит откачивание конденсата греющего пара из подогревателя насосом 11, регулятором уровня 12 и переключающим автоматическим клапаном 14, действующим от датчика 10.

Водоопреснительные установки с адиабатным испарителями подразделяются на проточные и циркуляционные:

-в проточных неиспарившаяся в камере испарения забортная вода удаляется рассольным насосом за борт;

-в циркуляционных неиспарившаяся морская вода в испарительной камере циркуляционном насосом вновь подается в подогреватель. Испарение морской воды в опреснительных установках с адиабатным испарителем происходит в испарителе за счет резкого понижения давления в условиях адиабатного процесса, т.е. без подвода теплоты. Удельный расход теплоты в установках с адиабатным проточными испарителями относительно велик, так как часто до 9899% нагретой воды удаляется за борт.

Вопреснительных установках с адиабатными циркуляционными испарителями удельный расход теплоты в 2-4 раза меньше по сравнению с таковым в установках с адиабатными проточными испарителями.

Всудовой практике обычно используется опреснительная установка фирмы «Нирекс» с камерами испарения бесповерхностного типа, имеющими циркуляционный контур рассола и конденсатор смесительного типа.

Схема водоопреснительной установки «Нирекс» с камерами испарения бесповерхностного типа приведена на рис.13.

Греющая вода из системы охлаждения главного двигателя подается в подогреватель 2, отдает часть тепла забортной воде и рассолу, подаваемым насосом 15. Нагретый рассол поступает в камеру испарения 3, где разбрызгивается и частично испаряется. Неиспарившаяся его часть стекает вниз испарителя и откуда насосом 15 вновь подается вместе с добавляемой забортной водой в подогреватель 2, а затем в испаритель 3 отделение капелек влаги от пара, образовавшегося в испарителе, осуществляется в сепараторе 4. Далее пар поступает в конденсатор 5 смесительного типа, где он смешивается со струйками охлажденного дистиллята, который вытекает через отверстия в днище, расположенном сверху бачка, конденсируется. Дистиллят из сборника конденсатора с помощью левой секции дистиллятного насоса прокачивает его через охладитель 6, а затем в конденсатор 5, вторая ступень этого насоса полученный дистиллят, который сливается через переливную трубу, направляет в расходомер и далее в цистерну. Охладитель 6 прокачивается забортной водой по системе 7 циркуляционным насосом двигателя, который одновременно подает забортную воду на подпитку испарителя к масляному и водяному холодильникам главного двигателя. Поддержание вакуума и удаление паровоздушной смеси из конденсатора и избытка рассола из сепарационной камеры испарителя осуществляется с помощью водоструйного эжектора 13, в котором в качестве рабочей среды используется забортная вода, подаваемая насосом 8. Этим же насосом удаляется за борт рабочая вода рассол и воздух после эжектора. При повышенном солесодержании дистиллята соленомер 11 дает сигнал на открытие электромагнитного клапана 10 и подсоленный дистиллят сбрасывается в льяла.

27

Рис.13Cxема водоопреснительной установки «Нирекс» с камерами испарения бесповерхностного типа:

1- трубопровод подвода греющей воды; 2- подогреватель; 3- камера испарения; 4- сепаратор; 5- конденсатор; 6-охладитель дистиллята; 7-трубопровод подвода рабочей воды;; 8- насос рабочей воды; 9- трубопровод продувания рассола; 10электромагнитный клапан; 11соленомер; 12расходомер; 13водоструйный эжектор; 14дистиллятный насос; 15насос продувания рассола.

Дистиллят, получаемый в вакуумных опреснителях, для использования в качестве питьевой воды должен подвергнуться соответствующей обработке, которая заключается в минерализации и озонировании. Для достижения качества питьевой воды, соответствующего требованиям санитарной инспекции, а также нормам ГОСТ 2874—73, в дистиллят добавляют в соответствующей дозировке следующие химикалии: натриумфторид, натриумгидрогенкарбонат, натриумгидрогенсульфат, магнезиумсульфат, натриумсульфат, кальциумхлорид.Установка по минерализации (рис.6, а) состоит из бака-растворителя, в котором в нижней части расположено смотровое окно. Циркуляционный насос всасывает по трубопроводу 1 дистиллят из цистерны А, куда он поступает из опреснительной установки, и подает по наружному трубопроводу 2 в бакрастворитель, в который предварительно засыпаны химикалии. В результате циркуляции дистиллята происходит процесс минерализации в течение 20—30 мин. Из бака по переливному трубопроводу 3 минерализованный дистиллят по-

28

ступает вновь в цистерну. В случае необходимости можно перепустить дистиллят от насоса по обводному трубопроводу 4.

Рис. 14Схемы установки по минерализации дистиллята для питьевой воды (а) и озоногенератора (б): 1 - озон, 2 - озонированный дистиллят, 3 - клемма подвода тока, 4 - трубка с пробковой изоляцией, 5 - поступление дистиллята, 6 - поступление воздуха.

После минерализации вода по трубопроводу В поступает к генератору озона, схема которого показана на рис. 14, б (поз. 1 - 6, на рисунке объяснены в подрисуночной подписи). Озоногенератор монтируют в шкафу с приборами контроля и автоматизации процесса. Озоногенератор производит 13 г озона в час. Концентрация озона составляет 25 мг озона на 1 литр воды. Для работы установки требуется фильтрованный воздух в количестве 500 л/ч. Производительность озоногенератора составляет 4 м3/ч пресной воды. В результате озонирования питьевая вода стерилизуется в бактериологическом отношении и улучшает свои вкусовые качества.

29

Рис.15-Принципиальная схема осмотического опреснителя. «OSMOSCAST-10».

1-насос рабочей воды (НРВ); 2,3,4-фильтры; 5-воздушный колпак; 6-насос высокого давления (НВД); 7-предохранительный клапан; 8-регулировочный кран; 9-осмотические мембраны.

Основными элементами установки (рис 15) являются: НРВ центробежный, электроприводной, N=4,6 кВт, n=1350 об/мин, G=8 м3/ч, р=0,.6 МПа), фильтры (один заполнен кварцевым песком два других - гранулированным активированным углем) воздушный колпак, НВД (р=4,5…6,0 МПа), осмотические мембраны проницаемые, свернутые в рулон, с торцов обработанные клюющим составом, снаружи обернутые монтажно-предохранительной лентой). Движение сред в осмотических мембранах осуществляет по следующей схеме: морская вода подводится по периферии рулона (пакета), полученный дистиллят собирается в центральной части и отводится в сборник. Для нормальной эксплуатации опреснителя необходимо выполнение требований, предъявляемой к рабочей (морской воде): высокая степень чистоты, т.е отсутствие жиров, нефтепродуктов и т.п. Исходя из этого ,при стоянках в портах, проходе каналов, мелководья и разливе нефти ,ОУ’ данного типа должна быть остановлена и при необходимости законсервирована раствором формалина.

30