Подбор деаэратора для котельной
Обновлено: 17.05.2024
Все о деаэраторе в котельной
Деаэрация воды предполагает тип докотловой подготовки жидкости, в ходе которой из нее выводится весь растворенный кислород вместе с углекислым газом. Дело в том, что в ходе прогревания воды именно эти газы оказывают на котельное оборудование негативное воздействие, вызывают ухудшение его эксплуатационных характеристик.
О том, как производится деаэрация и каково ее назначение и пойдет речь в нашем обзоре.
Что это такое?
Деаэрация представляет собой процесс очистки воды от всевозможных добавок и примесей. Чаще всего в котельных из воды выводят кислород и углекислоту. Для обустройства системы эффективной водоподготовки в котельном оборудовании предусмотрен специальный прибор — деаэратор, который помогает существенно повысить качество выполняемой очистки.
Существует несколько основных методов дэаэрации. Самым распространённым из них является химическая очистка — в этом случае в жидкость добавляют специальные реагенты, позволяющие вывести из неё все ненужные газы.
Второй метод связан с тепловым воздействием. Вода прогревается до кипения и поддерживается в этом состоянии до тех пор, пока все газообразные компоненты, растворенные в ней, полностью не выпарятся.
Вне зависимости от принципа действия, все модели характеризуются единой двухступенчатой конструкцией. Таким образом, вода сначала поступает в резервуар, где она проходит сквозь мембраны, а после этого производится её очистка от примесей.
Значение деаэрации сложно переоценить — и кислород, и углекислота относятся к категории агрессивных веществ, вызывающих появление ржавчины в трубопроводах. Коррозия изнашивает оборудование и существенно сокращает период егоэксплуатации. Загазованность жидкости может привести к самым серьезным поломкам в системе, вызвать протечку воды либо привести к выходу всей конструкции из строя. Присутствие газовых пузырьков зачастую приводит к недостаточно высокому качеству работы насосов, ухудшает функционирование форсунок и снижает возможности гидравлической системы.
Чтобы предотвратить эти неблагоприятные последствия, нужно готовить воду перед тем, как подавать её по трубопроводам — именно с этой целью и используются деаэрационные фильтры. Монтаж аэраторов в любой котельной обходится владельцу намного дешевле, нежели полная замена системы в случае поломки.
Принцип работы
Любые газы и пары попадают в воду из атмосферного воздуха или в ходе ионного обмена. Наиболее неблагоприятное действие оказывает кислород, который становится причиной появления ржавчины. Углекислота в данном случае является своеобразным катализатором, усиливая и без того негативное воздействие кислорода. Впрочем, и она сама может ухудшать технико-эксплуатационные характеристики оборудования.
В прежние годы прибегали преимущественно к химической деаэрации воды. Она сводилась к добавлению особых реагентов, связывающих растворенные в ней газообразные вещества. Обычно использовались комплексные препараты — ингибиторы коррозии и отложений.
Для того чтобы вывести присутствующий в воде кислород, можно было применять составы, предназначенные для водяной подготовки паровых котлов.
В наши дни на первый план вышла термическая деаэрация. Ее механизм прост — в процессе подогрева жидкости действует высокое давление и стимулирует выведение растворенного газа. По ходу прогревания, пока вода доводится до точки кипения, концентрация газовых смесей снижается до минимальной отметки. Как следствие, жидкость очищается от них полностью. Однако если воду в системе предварительно не довести до закипания, то остатки газов в ней станут только возрастать. В производстве даже существуют нормативы, строго регламентирующие физико-химическое состояние влаги в таких котельных. Если не догреть жидкость хотя бы на 1-1,5 градуса, то не удастся добиться соответствия данным стандартам.
Зачастую даже действия высоких температур оказывается недостаточно для того, чтобы просто удалить все остатки газов из жидкости. В работе котельной принципиально полностью освободить от них воду, поэтому в установку приходится подавать мощную струю пара, причем делается это в объеме намного большем, чем нужно для доведения жидкости до состояния кипения. Если расходование пара в объеме обрабатываемой влаги взять в диапазоне 15-20 кг/тн, то стандартный выпар будет соответствовать 2-3 кг/тн. Уменьшение этого количества может вызвать серьезное ухудшение качества воды в котельной. Помимо этого, котел для проведения деаэрации должен быть довольно вместительным, поскольку вода должна пробыть в нём как минимум полчаса. Этого времени достаточно, чтобы вывести лишние газы, а также очистить воду от следов разложения карбонатов.
Обычно для подготовки жидкости в системах с резервуарами парового типа используется атмосферный двухступенчатый деаэратор. Он активируется при прогреве до 105 градусов и давлении на уровне 0,13 МПа. Конструкция включает в себя деаэрационную головку с двумя или больше перфорированными тарелками, а также некоторые дополнительные устройства.
На выходе подаваемая вода разделяется на струи и капли, после чего попадает в аккумуляторный резервуар и встречает на пути горячий пар, двигающийся противотоком. В колонке осуществляется прогрев воды, после чего запускается начальный этап её деаэрации — очистка. Подобные конструкции нуждаются в монтаже паровых котлов, что существенно осложняет технологическую цепь функционирования котельной.
В котельной с водогрейными чанами чаще всего используют вакуумные модели, они функционируют при нагреве от 45 до 90 градусов. Такие модели имеют немало недочетов:
- повышенная металлоемкость;
- необходимость использования вспомогательных приспособлений — насосы, а также эжекторы и вакуумные насосы;
- требование монтажа на существенной высоте для поддержания функциональности подпиточных насосов.
Основным минусом считается присутствие большого числа единиц оборудования, а также трубопроводов в разреженном состоянии. Как следствие, сквозь уплотнители валов насосов, неплотные сварные стыки и фланцевые соединения в воду проникает воздух. Это сводит на нет весь эффект деаэрации, более того — приводит к увеличению концентрации кислорода в подпиточной воде в сравнении с его исходным уровнем.
Такое количество недостатков привело к тому, что в последние годы наиболее востребованными стали устройства атмосферной деаэрации, которые не предполагают введения пара. В данном случае влага, проходя натрий-катионитную конструкцию, нагревается до отметки 105-110 градусов.
В разогретом состоянии она поступает в головку атмосферного деаэратора, и благодаря снижению давления капли в ней закипают. В процессе кипения вместе с горячим паром из влаги выводятся и все агрессивные газы, причём этот процесс происходит гораздо активнее, нежели в установках с вакуумным подводом пара.
Данная схема работы полностью исключает все недочеты вакуумной деаэрации. А к ее достоинствам относится практичность, простота и надежность, благодаря которым система стабильно работает в водогрейных котельных любого типа.
Как установить?
Поскольку температура нагрева воды в деаэраторе обычно меньше 100 градусов, в нём возникает давление чуть ниже атмосферного и формируется вакуум. Таким образом, при создании и обслуживании оборудования встает вопрос о том, как подавать деаэрированную воду после обработки в систему теплоснабжения.
Чаще всего задача решается путем размещения аэратора на значительной высоте — не ниже 15 м. Это позволяет обеспечить нужную разницу между атмосферным давлением и разрежением в деаэраторе. Жидкость самотеком поступает в аккумуляторный бак, размещённый на нулевом положении. Высота монтажа деаэратора выбирается на основе расчета максимальных возможностей вакуума, параметров высоты столба в аккумуляторном баке, а также перепада давлений и показателей сопротивления сливной магистрали.
Однако это вызывает и ряд недостатков, а именно:
- увеличение расходов на строительство;
- риск замерзания воды в сливном отсеке;
- гидравлические удары в трубопроводе;
- сложность в эксплуатации конструкции в холодное время года.
Именно поэтому при установке аэратора рекомендуется использовать промежуточный резервуар запаса деаэрированной воды и насосов подачи жидкости. По сути, вместе с деаэратором он представляет единый сосуд, при этом базовая часть нагрузки приходится на насосы подачи воды, которые забирают из очистительной системы деаэрированную воду и дальше двигают её в тепломагистраль. Во избежание кавитации нужно, чтобы высота водяного столба в месте всасывания насоса была не ниже параметров кавитационного запаса (его величина обычного указана в инструкции по эксплуатации оборудования). В зависимости от марки производителя он колеблется в пределах от 1 до 5 м.
Основное достоинство второго варианта установки деаэраторов — возможность монтировать его на малой высоте в помещениях, поэтому конструкцию можно устанавливать даже в частных домах. Насосы подачи аэрированной воды в данном случае обеспечивают эффективное перекачивание очищенной жидкости на подпитку либо в аккумуляторные баки.
В следующем видео рассказывается о принципах работы деаэратора в котельной.
К вопросу о выборе типа деаэрационной установки
Строительный рынок современной России, давно реализовавший потенциал существующей инфраструктуры городов, в последнее время вынужден увеличивать масштаб проектов до уровня, делающего рентабельным запуск новых теплогенерирующих мощностей и теплосетей, обеспечивающих качественное водо- и теплоснабжение вводимых в строй объектов.
Одной из проблем, решаемых при создании или модернизации теплогенерирующих мощностей, является внедрение эффективной системы деаэрации воды.
Деаэрация – это процесс удаления кислорода из воды. Именно растворенный в воде кислород является основной причиной коррозии трубопроводов, а скорость процесса коррозии зависит от температуры взаимодействия. Только деаэрированием подпиточной воды тепловых сетей, срок службы трубопроводов и котельного оборудования увеличивается более чем в 3 раза.
В теплоэнергетике применяется, в основном, термическая деаэрация. При таком методе деаэрации вода нагревается до температуры кипения, при которой пузырьки растворенного кислорода уносятся вскипевшим паром.
Для термической деаэрации, независимо от типа деаэратора, необходимо выполнение следующих условий:
– обеспечение температуры и давления, при которых вода будет вскипать (при температурах меньше 100 °С деаэрация производится в вакууме).
– удаление выделяющегося кислорода происходит за счет увеличения поверхности соприкосновения фаз, а также интенсификацией процессов массообмена. Первый принцип используется пленочными и барботажными деаэраторами, второй – вихревыми.
Проблему выбора оборудования деаэрации воды нельзя рассматривать вне контекста истории развития теплоснабжения Российских городов.
Первые наработки по созданию отечественных установок деаэрации воды были сделаны в шестидесятые годы Центральным котлотурбинным институтом (ЦКТИ), правопреемником которого сегодня является ОАО «Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И.И. Ползунова».
Итогом работы ЦКТИ стало появление типовых барботажных и пленочно-струйных деаэрационных установок ДА (атмосферный тип) и ДВ (вакуумный тип). Конструктивно установки состояли из бака и деаэрационной колонки в виде цилиндрической емкости, внутри которой были приварены тарелки с технологическими отверстиями. В колонку атмосферного типа подавалась вода и пар для ее нагрева. Нагретая до 104 °С вода, стекая в бак через технологические отверстия тарелок, в полном соответствии с законом Генри, освобождалась от всех растворенных газов, включая кислород и углекислый газ.
Отличие установки ДВ от установки ДА состояло в том, что вода нагревалась до меньшей температуры (75 °С), но процесс происходил в разреженной атмосфере (вакуум 0,7).
В условиях плановой социалистической экономики, с ее принципом комплексного решения проблемы теплоснабжения предприятий и жилых кварталов, данные установки работали достаточно эффективно. При комплексном решении обеспечивалась постоянная нагрузка на деаэрационную установку на уровне не менее 70% от максимальной мощности, а используемые в производственно-технологических процессах парогенерирующие мощности легко закрывали необходимую ее потребности в паре.
Экономическая дезинтеграция жилищно-коммунального хозяйства привела к тому, что уровень стабильной нагрузки на деаэрационную установку упал до 10% от необходимой мощности при пиковых нагрузках, а эволюция технологий привела к вытеснению пара из производственных процессов. Снижение потребности в паре на промышленных предприятиях стало фактором, позволяющим перевести заводские парогенерирующие мощности в более экономичный, водогрейный режим.
Современная система водоподготовки, должна обеспечивать первоначальное заполнение системы теплоснабжения с минимальными энергозатратами, иметь возможность замещения теплоносителя в аварийном режиме и осуществлять текущую подпитку. Кроме того, страхуясь от возможных аварий, вовсе не редкость, когда комплексные застройщики микрорайонов формулируют технические требования к системе деаэрации примерно таким образом: теплосеть общим объемом 600 куб. м., текущая подпитка 500 кг в сутки, а пиковая производительность 50 т.
Таким образом, диапазон эффективной работы деаэратора по производительности должен быть достаточно широким, где минимальный объем текущей подпитки будет в несколько десятков раз отличаться от пиковых нагрузок, возникающих при необходимости аварийного замещения теплоносителя.
Оба эти фактора однозначно ставят в повестку дня вопрос создания новых или модернизации существующих систем деаэрации воды.
Попробуем сравнить существующие варианты решения данного вопроса, исходя из того, что современная деаэрационная установка должна обладать возможностью эффективно работать в широком диапазоне нагрузок и, в большинстве случаев, обходиться без подвода пара.
Деаэраторы ДА и ДВ
В силу конструктивных особенностей, данные установки могут эффективно работать при стабильном потоке воды, составляющем не менее 70% максимальной производительности. Один этот показатель делает данные установки не самым удачным выбором.
Кроме этого, при нагрузках менее 70%, колонка деаэрации работает крайне неэффективно, в циклическом режиме, с чудовищными потерями тепла на выпар, а деаэрация происходит уже в самом баке барбатированием.
Конструктивная сложность внутриколонковых устройств является еще одним отрицательным фактором. Внутренний объем колонки целиком занят сварными конструкциями дырчатых тарелок, перегородок и перетоков, которые массивны и потому обычно изготавливаются из обычной стали, быстро корродируют и требуют замены с периодичностью раз в два года. Охладители выпара также сгнивают после 2-3 лет эксплуатации, после чего выпар просто улетает в атмосферу. Стоимость колонки мощностью 50 т/ч, составляет примерно 150 тыс. руб.
Практика показывает, что при замене системы атмосферного типа (ДА) на систему вакуумного типа (ДВ) вся конструкция, в большинстве случаев, уже при вакууме <0,4, начинает тревожно подрагивать в следствии образования подсосов. Вопросы безопасности настойчиво требуют замены бака.
Последствия такой ситуации весьма печальны: бак достаточно быстро коррозирует и требует замены. Замена 20 кубового бака – достаточно трудоемкая процедура, включающая в себя транспортировку и монтаж достаточно большой конструкции внутри помещения. Общий бюджет такой операции редко обходится менее чем в 3 млн руб.
Проблемой также является сложность регулирования деаэраторов данного типа: ввиду большего количества перегородок и тарелок внутри деаэрационной колонки при изменениях нагрузки могут возникать гидроудары, особенно при подаче в деаэрационную колонку нескольких потоков.
По этим причинам на многих котельных не применяют деаэраторы, подавая в тепловую сеть недеаэрируемую воду, значимо снижая срок службы трубопроводов. Даже современные автономные котельные часто не комплектуются деаэраторами. Изготовители котельных недальновидно уповают на то, что новая теплосеть будет нуждаться лишь в минимальной подпитке.
Современные типы деаэраторов
В настоящее время, на смену барботажным и пленочно-струйным деаэраторам приходят новые вихревые деаэраторы, деаэраторы щелевые (ДЩ), струйные вихревые деаэраторы (СВД), и деаэраторы центробежно-вихревые (ЦВД), в которых используется принцип вихревой центробежной интенсификации массообмена.
В ЦВД вода подается, приобретая сильное вращательное движение. Действие центробежных сил на периферии выше, чем в середине вихря, поэтому в центре образуется область пониженного давления, куда Архимедова сила выталкивает из жидкости пузырьки выделяющегося газа.
Все вышеперечисленные деаэраторы являются термическими, для их нормальной работы требуется доведение воды до температуры кипения. Для атмосферных деаэраторов это 102-104 °С, для вакуумных – от 60 до 95 °С. Известно, что чем глубже вакуум, тем ниже температура кипения. Обычно вакуумные деаэраторы работают при оптимальной температуре 60-80 °С, с точки зрения затрат на поддержания вакуума и температурного режима водогрейных котлов. Атмосферныедеаэраторы, чаще всего применяются в системах с паровыми котлами, так как с помощью пара воду проще нагреть до 102 0 -104 0 С.
Деаэраторы щелевые
В ДЩ нагретая вода подается через тонкую щель на закручивающуюся пластину, попадая в область пониженного давления, вода вскипает, газ удаляется из воды за счет малой толщины пленки и центробежного эффекта. Вихрь воды не делает полный оборот. Теряя скорость, вода просто стекает вниз. Поскольку деаэрация воды происходит очень короткое время, поэтому даже незначительное изменение параметров процесса, приводит кснижению эффекта деаэрации.
Но даже незначительное уменьшение напора воды снижает скорость струи, протекающей через щель, вода просто стекает вниз, пленка не образуется по всей пластине, центробежный эффект уменьшается, струи брызги при течении вдоль закругленного края пластины не образуются и эффект деаэрация не достигается.
Производительность деаэратора ДЩ изменяется количеством щелевых устройств, т.к. давление, при котором ДЩ эффективен, имеет узкие граничные условия. Это ограничение усложняет конструкцию и систему автоматизации, поскольку каждый щелевой аппарат, установленный в корпусе, требует свою арматуру и свой блок автоматики с управляющими клапанами.
Простые вихревые деаэраторы
Простые вихревые деаэраторы используют центробежный эффект закрученного потока воды в горизонтальной трубе. В центре трубы образуется газовая полость, откуда газы удаляются в атмосферу через специальный патрубок. Вихревые деаэраторы работают значительно эффективнее ДЩ, но и они обладают целым рядом конструктивных недостатков:
– деаэрационная труба расположена горизонально – при незначительном снижении давления в трубопроводе, центробежных сил не хватает для образования вихря, недеаэрированная вода засасывается в патрубок отсоса выпара, аппарат захлебывается, процесс деаэрирования не идет.
– один типоразмер эжекторов – производители используют вакуумные эжекторы только одного, типоразмера с циркуляцией рабочей воды в 18 м 3 , а его газопроизводительность составляет всего 3 кг/ч. Такой эжектор великоват для малых деаэраторов, а с большими нагрузками не справляется. Размеры эжектора превосходят размеры деаэратора с расходом воды 5 м 3 /ч, а для деаэратора с расходом 50 м 3 /ч нужен эжектор, газопроизводительность которого в три раза больше. Эти ограничения позволяют производить эффективную деаэрацию на моделях в узком постоянном диапазоне производительности, при температуре воды 90-95 °С;
– производительность деаэратора не регулируется:
– отсутствие средств автоматизации – простые вихревые деаэраторы в настоящее время не имеют рекомендованных схем автоматизации, необходимых для его эффективной работы. Установочная схема предусматривает деаэраторный бак 1,5 м 3 , а высота колонки над деаэрационным баком не должна превышать 1 метр, что . позволяет регулировать производительность в пределах 10%, т.е. практически работать в двух режимах: вкл/выкл.. Поэтому, н.р. для системы с расходом 40 м 3 /часпотребуется включать/выключать деаэратор, каждые 2 минуты. Увеличение объема бака может привести к гидроударам.
– отсутствие охладителя выпара – весь выпар из простых вихревых деаэраторов уходит в атмосферу, что ведет к обычным потерям тепла в 2-3%.
Струйно-вихревые деаэраторы
Деаэраторы СВД используют центробежный вихревой эффект в вертикальной трубе. За счет действия центробежных сил пузырьки газа вытесняются в центральную полость, откуда удаляются в атмосферу, а деаэрированная вода стекает вниз.
СВД производится в атмосферном исполнении, в комплекте с паровым струйным подогревателем (ПСА), размещаемым перед деаратором. ПСА подогревает воду и интенсифицирует процесс выделения кислорода, поэтому на деаэрацию можно подавать воду температурой от 5 °С, а содержание кислорода в деаэрированной воде снижается в 2,5 раза, но часто значительно превышает нормы по содержанию агрессивных газов в подпиточной воде.
Вертикальное расположение деаэрационной камеры позволяет деаэратору работать при более низком давлении воды без «захлебывания», вода совершает достаточное количество витков, находится в зоне деаэрации достаточный период времени, поэтому такой деаэратор имеет более компактные размеры.
Центробежно-вихревые деаэрационные установки (ЦВДУ)
Отечественный продукт, изобретенный инженером Борисом Алексеевичем Зиминым в процессе работы над повышением эффективности и долговечности установок типа ДА и ДВ.
В установке не происходит коррозия узлов в силу того, что вскипание воды происходит достаточно быстро, кислород и CO2 просто не успевают вступать в реакцию с металлом. Они выходят из установки до того момента, как успевают начать взаимодействовать друг с другом. На бытовом уровне это можно проиллюстрировать опытом, когда кусок сахара быстро опускается в чашку с кофе и сразу вытаскивается: сахар только окрашивается, растворения не происходит.
Факт остается фактом: первые установки такой конструкции (н.р. на Каширской ГРЭС) работают свыше 30 лет, все это время они находятся в отличном состоянии, за весь срок службы не требовали никакого ремонта.
Принцип работы центробежно-вихревой деаэрационной установки прост: вода подается в колонку под напором тангенциально и закручивается внутри, равномерно распространяясь по стенкам. В центре установки образуется паровая смесь, которая, в виде выпара, легко удаляется.
Сама установка, по габаритам, в три раза меньше установки ДА (ДВ) сопоставимой производительности. Важным преимуществом центробежно-вихревой деаэрационной установки является возможность ее размещения в удобном месте котельной, а не только непосредственно над баком, как это было с установкой ДА, а ДВ вообще требует монтажа на высоте 13 м.
Совершенно уникальным преимуществом центробежно-вихревой деаэрационной установки является широчайший диапазон производительности, на котором достигается эффективная деаэрация. ЦВДУ устойчиво работает уже на 10% максимальной мощности, что делает установку, работающую на этом принципе удачным решением для современных систем водоподготовки.
Центробежно-вихревая деаэрационная установка имеет вторую ступень, в которой удаляются остатки газов в капельном режиме. Вода в этой ступени также подается тангенциально, но при этом распыляется через форсунки. Содержание кислорода после первой ступени центробежно-вихревой деаэрационной установки составляет
200 мг, после прохождения второй ступени уменьшаясь до 10 мкг/л.
Сравнение технических характеристик различных моделей деаэраторов
Существующие методы химической деаэрации также имеют существенные минусы: реагенты оставляют черный налет на трубах, который необходимо периодически удалять промывкой, расход дорогостоящих реагентов влияет на себестоимость и, конечно, такой метод неприменим для горячего водоснабжения населения, т.к. это опасно для здоровья.
Выводы
1. Существующие парогенерирующие мощности Российских городов активно переводятся в водогрейный режим, что требует модернизации систем деаэрации с атмосферного на вакуумный тип. Такая модернизация подразумевает замену бака.
2. Обеспечение новых микрорайонов теплом требует создания систем деаэрации, способных работать в широком диапазоне производительности.
Исходя из анализа текущей ситуации в теплоэнергетике, многие специалисты настоятельно рекомендуют обратить внимание на деаэраторы, работающие на центробежно -вихревом принципе деаэрации.
Деаэраторы атмосферные
В производственных и отопительных котельных для защиты от коррозии поверхностей нагрева, омываемых водой, а также трубопроводов необходимо из питательной и подпиточной воды удалять коррозионно-агрессивные газы (кислород и углекислый газ), что наиболее эффективно обеспечивается термической деаэрацией воды. Деаэрацией называется процесс удаления из воды растворённых в ней газов.
При подогреве воды до температуры насыщения при данном давлении парциональное давление удаляемого газа над жидкостью снижается, и растворимость его снижается до нуля.
Удаление коррозионно-агрессивных газов в схеме котельной установки осуществляется в специальных устройствах – термических деаэраторах.
Назначение и область применения
Двухступенчатые деаэраторы атмосферного давления серий ДА с барботажным устройством в нижней части колонки, предназначены для удаления коррозионно-агрессивных газов (кислорода и свободной углекислоты) из питательной воды паровых котлов и подпиточной воды систем теплоснабжения в котельных всех типов (за исключением чисто водогрейных). Деаэраторы изготавливаются в соответствии с требованиями ГОСТа 16860—77. Код ОКП 31 1402.
Модификации
Пример условного обозначения:
ДА-5/2 – деаэратор атмосферного давления производительностью колонки 5 м³/час с баком ёмкостью 2 м³. Серийные типоразмеры – ДА-5/2; ДА-15/4; ДА-25/8; ДА-50/15; ДА-100/25; ДА-200/50; ДА-300/75.
По желанию заказчика, возможно, поставить деаэраторы атмосферного давления серий ДСА, с типоразмерами ДСА-5/4; ДСА-15/10; ДСА-25/15; ДСА-50/15; ДСА-50/25; ДСА-75/25; ДСА-75/35; ДСА-100/35; ДСА-100/50; ДСА-150/50; ДСА-150/75; ДСА-200/75; ДСА-200/100; ДСА-300/75; ДСА-300/100.
Деаэрационные колонки, возможно, комбинировать с баками большей вместимости.
Рис. Общий вид деаэраторного бака с экспликацией штуцеров.
Техническая характеристика
Основные технические характеристики деаэраторов атмосферного давления с барботажем в колонке приведены в таблице.
Производительность номинальная, т/ч
Давление рабочее избыточное, МПа
Температура деаэрированной воды,°C
Диапазон производительности, т/ч
Максимальный и минимальный подогрев воды в деаэраторе, °C
Концентрация О2 в деаэрированной воде при его концентрации в исходной воде, С к О2, мкг/кг:
- соответствующей состоянию насыщенности
- не более 3 мг/кг
Концентрация свободной углекислоты и деаэрированной воды, С к О2, мкг/кг
Пробное гидравлическое давление, МПа
Допустимое повышение давления при работе защитного устройства, МПа
Удельный расход выпара при номинальной нагрузке, кг/тд.в
Полезная емкость аккумуляторного бака, м 3
Тип деаэраторного бака
Типоразмер охладителя выпара
Тип предохранительного устройства
* - конструктивные размеры деаэрационных колонок могут отличаться в зависимости от завода-изготовителя.
Описание конструкции
Термический деаэратор атмосферного давления серии ДА состоит из деаэрационной колонки, установленной на аккумуляторном баке. В деаэраторе применена двухступенчатая схема дегазации 1 ступень — струйная, 2 — барботажная, причем обе ступени размещены в деаэрационной колонке, принципиальная схема которой приведена на рис. 1. Потоки воды, подлежащей деаэрации, подаются в колонку 1 через патрубки 2 на верхнюю перфорированную тарелку 3. С последней вода стекает струями на расположенную ниже перепускную тарелку 4, откуда узким пучком струи увеличенного диаметра сливается на начальный участок непровального барботажного листа 5. Затем вода проходит по барботажному листу в слое, обеспечиваемом переливным порогом (выступающая часть сливной трубы), и через сливные трубы 6 сливается в аккумуляторный бак, после выдержки в котором отводится из деаэратора по трубе 14 (см. рис. 2), весь пар подается в аккумуляторный бак деаэратора по трубе 13 (см. рис. 2), вентилирует объем бака и попадает под барботажный лист 5. Проходя сквозь отверстия барботажного листа, площадь которых выбрана с таким расчетом, чтобы исключить провал воды при минимальной тепловой нагрузке деаэратора, пар подвергает воду на нем интенсивной обработке. При увеличении тепловой нагрузки давление в камере под листом 5 возрастает, срабатывает гидрозатвор перепускного устройства 9 и избыточный пар перепускается в обвод барботажного листа через пароперепускную трубу 10. Труба 7 обеспечивает залив гидрозатвора перепускного устройства деаэрированной воды при снижении тепловой нагрузки. Из барботажного устройства пар через отверстие 11 направляется в отсек между тарелками 3 и 4. Парогазовая смесь (выпар) отводится из деаэратора через зазор 12 и патрубок 13. В струях происходит подогрев воды до температуры, близкой к температуре насыщения; удаление основной массы газов и конденсация большей части пара, подводимого в деаэратор. Частичное выделение газов из воды в виде мелких пузырьков идет на тарелках 3 и 4. На барботажном листе осуществляется догрев воды до температуры насыщения с незначительной конденсацией пара и удаление микроколичеств газов. Процесс дегазации завершается в аккумуляторном баке где происходит выделение из воды мельчайших пузырьков газа за счет отстоя.
Деаэрационная колонка приваривается непосредственно к аккумуляторному баку, за исключением тех колонок, которые имеют фланцевое соединение с деаэраторным баком. Относительно вертикальной оси колонка может быть ориентирована произвольно, в зависимости от конкретной схемы установки. Корпуса деаэраторов серии ДА изготавливаются из углеродистой стали, внутренние элементы - из нержавеющей стали, крепление элементов к корпусу и между собой осуществляется электрической сваркой.
В комплект поставки деаэрационной установки входит (завод-изготовитель согласует с заказчиком комплектность поставки деаэрационной установки в каждом отдельном случае):
деаэрационная колонка; регулирующий клапан на линии подвода химически очищенной воды в колонку для поддержания уровня воды в баке; регулирующий клапан на линии подвода пара для поддержания давления в деаэраторе; мановакууметр; вентиль запорный; указатель уровня воды в баке; предохранительное устройство; охладитель выпара; вентиль запорный муфтовый; водосливная труба; техдокументация.Рис. 1 Принципиальная схема деаэрационной колонки атмосферного давления с барботажной ступенью.
Схема включения деаэрационной установки
Схема включения атмосферных деаэраторов определяется проектной организацией в зависимости от условий назначения и возможностей объекта, на котором они устанавливаются. На рис. 2 приведена рекомендуемая схема деаэрационной установки серии ДА.
Химически очищенная вода 1 через охладитель выпара 2 и регулирующий клапан 4 подается в деаэрационную колонку 6. Сюда же направляется поток основного конденсата 7 с температурой ниже рабочей температуры деаэратора. Деаэрационная колонка устанавливается у одного из торцов деаэраторного бака 9. Отвод деаэрированной воды 14 осуществляется из противоположного торца бака с целью обеспечения максимального времени выдержки воды в баке. Весь пар подводится по трубе 13 через регулирующий клапан давления 12 в торец бака, противоположный колонке, с целью обеспечения хорошей вентиляции парового объема от выделяющихся из воды газов. Горячие конденсаты (чистые) подаются в деаэраторный бак по трубе 10. Отвод выпара из установки осуществляется через охладитель выпара 2 и трубы 3 или непосредственно в атмосферу по трубе 5.
Для защиты деаэратора от аварийного повышения давления и уровня устанавливается самозаливающее комбинированное предохранительное устройство 8. Периодическая проверка качества деаэрированной воды на содержание кислорода и свободной углекислоты производится с помощью теплообменника для охлаждения проб воды 15.
Рис. 2 Принципиальная схема включения деаэрационной установки атмосферного давления:
1 — подвод химочищенной воды; 2 — охладитель выпара; 3, 5 — выхлоп в атмосферу; 4 — клапан pегулировки уровня, 6 — колонка; 7 — подвод основного конденсата; 8 — предохранительное устройство; 9 — деаэрационный бак; 10 — подвод деаэрированной воды; 11 — манометр; 12 — клапан регулировки давления; 13 — подвод горячего пара; 14 — отвод деаэрированной воды; 15 — охладитель проб воды; 16 — указатель уровня; 17— дренаж; 18 —мановакууметр.
Охладитель выпара
Для конденсации парогазовой смеси (выпара), используют охладитель выпара поверхностного типа состоящий из горизонтального корпуса, в котором размещена трубная система (материал трубок – латунь либо коррозионно-стойкая сталь).
Охладитель выпара является теплообменником, в трубную систему которого подаётся химочищенная вода или холодный конденсат из постоянного источника, направляющийся в деаэрационную колонку. Парогазовая смесь (выпар) поступает в межтрубное пространство, где пар из нее практически полностью конденсируется. Оставшиеся газы отводятся в атмосферу, конденсат выпара сливается в деаэратор или дренажный бак.
Читайте также: