для чего предназначен деаэратор
Принцип работы деаэратора
Деаэратором называется специальное оборудование, предназначенное для удаления кислорода из теплоносителя отопительных систем путем подогревания последнего паром. Таким образом, помимо очищающей функции, устройства этого типа выполняют также термическую. Одна и та же установка деаэрации может применяться для подогрева и очистки как питательной, так и подпиточной воды.
Особенности конструкции
Представляет собой деаэратор котельной цистерну (БДА) со смонтированной на ней вертикальной колонной (КДА), установленную на опорах. Дополнительным элементом оборудования этого типа является гидравлическая система, защищающая его от превышения давления. Колонка приваривается к баку без фланца — напрямую.
На горизонтальном баке деаэратора смонтированы входной и выходной патрубки для подключения магистралей подачи и отвода среды. Снизу установлены сливы. Еще одним элементом конструкции является предназначенный для сбора дегазованной воды сборный бак. Расположен он под днищем БДА.
Гидравлическая система такого оборудования, как деаэратор, схема которого представлена ниже, обычно состоит из двух гидрозатворов. Один из них защищает устройство от любого превышения допустимого давления, а второй — от опасного. Также в конструкцию гидравлической системы деаэратора входит расширительный бачок. Выпары из деаэратора поступают в специальный охладитель, имеющий вид горизонтального цилиндра.
Конструкция колонны
Колонна представляет собой цилиндрическую обечайку с дном эллиптической формы. Как и на баке, на ней имеются патрубки для подвода и отвода среды. Внутри колонны установлены специальные тарелки с отверстиями, через которые проходит вода. Такая конструкция позволяет значительно увеличить площадь соприкосновения среды и пара, а следовательно, производить нагрев с максимальной скоростью.
Виды оборудования
В современных котельных может устанавливаться деаэратор воды:
В первом типе деаэраторов удаление газов из воды производится в вакууме. В конструкцию таких установок дополнительно включается паро- или водоструйный эжектор. Последняя разновидность узлов чаще всего используется в системах с котлами средней или малой мощности. Вместо эжекторов для создания вакуума могут применяться специальные насосы. Некоторым недостатком такого оборудования, как вакуумный деаэратор, является то, что пар из него нужно удалять принудительно, в то время как из атмосферных он выходит естественным путем — под давлением.
Сфера использования
Чаще всего деаэраторы используются в системах отопления и ГВС. Котельные с водогрейными котлами обычно оснащаются установками вакуумного типа. Также в таких схемах могут использоваться деаэраторы атмосферные. Установки пониженного и повышенного давления применяются по большей мере в системах, функционирующих благодаря работе парового котла. Первая разновидность (на 0.025-0.2 МПа) монтируется в не слишком мощных системах, рассчитанных на малое количество потребителей. Установки повышенного давления используются в тепловых схемах с котлами, подающими большое количество пара.
Тарельчатый деаэратор: принцип работы
Схема очистки газов в деаэраторах реализуется двухступенчатая: струйная (в колонне) и барботажная (в баке). Помимо этого, в систему включается затопленное барботажное устройство. Вода подается в колонну, где обрабатывается паром. Далее она стекает в бак, выдерживается в нем и отводится обратно в систему. Пар первоначально подается в БДА. После вентиляции внутреннего объема он поступает в колонну. Проходя через отверстия барботажной тарелки, пар подогревает воду до температуры насыщения.
Струйным методом из воды удаляются все газы. Одновременно с этим происходит конденсация пара. Его остатки смешиваются с выделившимся из среды газом и отводятся в охладитель. Конденсат от выпара сливается в дренажную емкость. Во время отстаивания воды в баке из нее выходят остаточные мелкие пузырьки газа. Отводится вода в сборный бак. Иногда горизонтальная емкость используется только для отстаивания. В таких установках обе ступени дегазации размещаются в колонне.
Деаэрация подпиточной воды
Теплоноситель в системе отопления циркулирует непрерывно. Но объем его со временем, в результате утечек, все же понемногу уменьшается. Поэтому в систему отопления подается подпиточная вода. Как и основная, она должна проходить процесс деаэрации. Первоначально вода поступает в подогреватель, а затем проходит через фильтры химической очистки. Далее, как и питательная, она попадает в колонну деаэратора. Освобожденная от кислорода вода перетекает к подпиточному насосу. Последний направляет ее во всасывающий коллектор или в бак хранения.
Химическая деаэрация
Для дополнительной очистки в воду котельных могут добавляться разного рода реагенты, предназначенные для связывания кислорода. Это может быть, к примеру, сульфит натрия. В данном случае для качественной деаэрации воды требуется ее подогрев. Иначе химические реакции будут происходить слишком медленно. Также для ускорения процесса связывания кислорода могут использоваться разного рода катализаторы. Иногда воду деаэрируют и путем пропускания через слой обычных металлических стружек. Последние в этом случае быстро окисляются.
Распылительные установки
Рассмотренные выше конструкции называются тарельчатыми. Существуют также распылительные деаэраторы.
Устройства этого типа используются реже и также представляют собой горизонтальный накопительный бак большой емкости. Отсутствие колонны — это то, что отличает такой деаэратор.
ДЕАЭРАЦИЯ = ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ
Каталог Все
Деаэратор или термический деаэратор представляет собой устройство для удаления из воды растворенных коррозионо-агрессивных газов. В деаэраторе процесс удаления растворенных газов – процесс деаэрации основан на физических свойствах воды. В конструкции деаэратора реализованы основные физические процессы, необходимые для деаэрации воды.
Первой задачей является создание максимальной поверхности контакта фаз вода – газ в деаэраторе. Для этого в деаэраторе поток исходной воды разбивается на струи и капли.
Второй задачей в деаэраторе является эффективное удаление выделившихся газов. При разработке конструкции деаэратора выполнению данной задачи должно быть уделено максимальное внимание, т.к. наличие разности концентраций растворенных газов в воде и газовой фазе по всей поверхности в процессе движения потока воды через деаэрационную колонку создает основную движущую силу процесса деаэрации. В деаэраторе процесс отвода парогазовой смеси выделившейся из воды в процессе деаэрации зависит от давления, при котором происходит деаэрация.
Рассмотрим, как в деаэраторе можно создать максимальную поверхность контакта фаз.
Второе – разбить поток воды поступающей в деаэратор на мелкие капли при прохождении воды через форсунку. Недостаток данного метода – жесткое требование к минимальному давлению воды перед деаэратором.
Четвертое – обеспечить прохождение через слой воды паровых пузырей (барбатаж). Недостаток данного метода – необходим источник пара, гидроудары.
Шестое – пропустить поток воды через насадки. На поверхности насадок образуется тонкая пленка воды. От количества насадок и их геометрии зависит площадь поверхности контакта. Недостаток данного метода – неравномерное распределение насадок по объему деаэрационной колонки и как следствие неравномерное распределение потока воды.
Удаление парогазовой смеси из деаэратора.
Процесс удаление парогазовой смеси – выпара из деаэратора зависит от давления в деаэраторе. Если в деаэраторе есть избыточное давление, выпар удаляется из деаэратора за счет разности давлений в деаэраторе и окружающей атмосфере. Если в деаэраторе давление ниже атмосферного (вакуум) выпар удаляется из деаэратора при помощи вакуумного насоса или водоструйного эжектора. Необходимо обеспечить эффективную вентиляцию внутреннего объема деаэратора.
Температура воды и ее влияние на работу деаэратора.
От температуры воды поступающей в деаэратор зависит давление в деаэраторе. От температуры воды зависит коэффициент растворимости газов. При увеличении температуры воды коэффициент растворимости снижается. Следовательно, чем выше температура воды поступающей в деаэратор, тем легче растворимые газы переходят из воды в парогазовое пространство. Но степень нагрева воды перед деаэратором ограничивается температурой теплоносителя. Не на всех объектах есть теплоноситель с температурой выше 100 °С. В большинстве случаев приходится деаэрировать воду с температурой 65 °С.
Что такое деаэратор, и зачем он нужен
Деаэратор воды – это важный элемент системы водоподготовки. Он используется для удаления из жидкости растворенных в ней газообразных примесей. Как правило, это кислород и углекислый газ. Они относятся к агрессивным веществам и обладают коррозионным эффектом, поэтому при попадании в отопительную систему способны существенно ускорить ее износ. Установка деаэраторов позволяет задержать и вывести газообразные примеси и в результате значительно продлить срок службы всех узлов отопительной системы. Такое оборудование применяется на ТЭС и в котельных для обработки питательной воды, подаваемой в парогенераторы, и подпиточной воды, транспортируемой в тепловую сеть.
Содержание
Способы деаэрации воды
Правила эксплуатации деаэратора
Продукция компании «Сукремльстройдеталь»
Способы деаэрации
Для очистки жидкости от газообразных примесей используются химические и термические методы. Химические способы основаны на реакции удаляемых газов с дозируемыми реагентами. Однако такой метод действен только по отношению к кислороду. Кроме того, вместе с реагентами в воду могут попадать различные нежелательные примеси. Именно поэтому чаще используется термическая деаэрация, основанная на нагреве воды. Эта процедура реализуется с помощью деаэраторов и дает возможность удалить любые растворенные в жидкости газы без образования ненужных примесей. Подогрев воды выполняется с помощью отборного пара.
Факт. Для максимального устранения газообразных примесей нужно прогреть всю массу жидкости до температуры кипения. Выделяющаяся в процессе смесь газов и пара называется выпар. Он удаляется через клапан в верхней части деаэратора. Чем больше выпар, тем выше эффективность оборудования.
Виды деаэраторов
По конструкции
По давлению греющего пара
По способу контакта воды с паром
Правила эксплуатации деаэратора
Для стабильной эксплуатации котла и снижения риска аварийных ситуаций необходимо соблюдать правила использования деаэрационного оборудования. Нужно следить за уровнем воды в баке с помощью водоуказательного стекла, проверять работу автоматики и приборов несколько раз за смену. Для предотвращения критических показателей давления установки снабжаются гидрозатворами. Эти элементы должны иметь плавный ход, чтобы при необходимости их можно было легко привести в рабочее положение.
Продукция компании «Сукремльстройдеталь»
ООО «Сукремльстройдеталь» производит и поставляет атмосферные деаэраторы для промышленных предприятий и коммунальных служб. Установки соответствуют требованиям ГОСТ Р 50831-95 («Установки котельные»). Производительность оборудования составляет от 5 до 100 т/ч. Деаэраторы отличаются компактными габаритами и оснащены охладителем выпара. Возможна поставка отдельных компонентов (баки, колонки, гидрозатворы) или оборудования в сборе. При необходимости специалисты ООО «Сукремльстройдеталь» готовы составить техническое задание на изготовление нестандартной модели деаэратора.
Виды деаэраторов
Термические деаэраторы паротурбинных установок электростанций делятся:
По давлению греющего пара на:
По способу обогрева деаэрируемой воды на:
По конструктивному выполнению (по принципу образования межфазной поверхности) на:
Деаэраторы с поверхностью контакта, образующейся в процессе движения пара и воды:
Деаэраторы с фиксированной поверхностью контакта фаз (пленочного типа с упорядоченной насадкой).
По способу увеличения поверхности контакта воды с греющим паром деаэраторы делятся на
В капельных деаэраторах вода подается в деаэратор в виде капель при помощи форсунок или сопел. Распыление воды на капли обеспечивает высокую эффективность деаэрации воды, однако из-за засорений сопл капельные деаэраторы недостаточно надежны в эксплуатации. Кроме того, применение сопл и форсунок требует значительного расхода электроэнергии на распыление.
В струйных деаэраторах вода, подаваемая в верхнюю часть колонки деаэратора, поступает в водораспределительное устройство, под которым установлено несколько дырчатых тарелок (сит или противней). Сливаясь струями из распределителя и тарелок, вода образует дождевую занесу, которая пересекается потоком греющего пара, подаваемого в нижнюю часть колонки.
В пленочных деаэраторах вода подается через сопло и, ударяясь о розетку, разбрызгивается на расположенные под ней вертикальные (концентрические пли прямоугольные) листы. Тонкие пленки деаэрируемой воды стекают вниз по листам, а греющий пар проходит между листами снизу вверх.
В деаэраторах с насадками вода, подаваемая в верхнюю часть колонки деаэратора, разделяется на отдельные струи, которые стекают на насадку, заполняющую деаэрационную колонку. Назначение насадки — дробление потока на тончайшие струйки и пленки. Греющий пар подается между элементами насадки снизу вверх навстречу воде. В качестве насадки используют деревянные решетки, кольца Рашига, металлические керамические кольца, элементы специальной формы. Кольца элементы в определенном порядке или беспорядочно размещаются на поддерживающей их сетке. В результате этого происходит эффективное взаимодействие воды с греющим паром.
В барботажных деаэраторах контакт пара и воды осуществляется благодаря пропуску пара через слой жидкости. Барботаж обеспечивает в несколько раз (от 3 до 10) большую поверхность контакта воды и пара, чем при дроблении воды на струи. Однако использование барботажных деаэраторов затрудняется тем, что тепла пара, поступающего на барботаж, обычно недостаточно для подогрева воды до температуры насыщения.
Как правило, барботаж применяют в качестве второй ступени деаэрации в сочетании со струйным или насадочным методом распределения воды. Такие деаэраторы называются двухступенчатыми. В струйно-барботажных деаэраторах нагрев воды до температуры насыщения и первоначальное газоудаление происходят в малогабаритных струйных колонках, а окончательная деаэрация осуществляется при обработке воды паром в барботажном устройстве, размещенном в баке-аккумуляторе.
В комбинированных деаэраторах сочетается несколько способов разделения воды на струи и капли.
По давлению в деаэраторе, при котором происходит процесс деаэрации, термические деаэраторы разделяют на вакуумные, атмосферные, среднего и повышенного давления. В вакуумных деаэраторах удаление газов протекает при давлении ниже атмосферного (
Деаэрация воды для котельных
Из содержания этой статьи вы узнате:
1. Что такое деаэрация?
Деаэрация – это процесс удаления газов из жидкости. В частности, речь идёт об освобождении питательной воды для котельных от содержания кислорода, углекислого газа и других летучих примесей.
Этот процесс необходим из-за губительного свойства газов способствовать образованию коррозий на рабочих поверхностях оборудования в тепло- и атомной энергетике. Являясь активным распространителем элементарных частиц в жидкой среде, газ имеет возможность ускорять и усугублять воздействие нежелательных примесей на целостность и качество технических систем, в результате именно газосодержащая вода может дать главную причину поломок – потерю рабочего состояния важнейших деталей.
В условиях функционирования котельных, где счёт перерабатываемой воды идёт на сотки кубометров в день, возможность взаимодействия с загазованной водой – непозволительная роскошь, так как ремонт и наладка систем является крайней нежелательной статьей расходов любого предприятия, поэтому практичнее и проще установить систему деаэрации, которая защитит оборудование от регулярных травм.
Кроме того, деаэратор – это ещё и возможность хранения подготовленной воды для дальнейшего использования, поэтому крупные габариты деаэратора оправдываются не только его эффективной водопереработкой, но и функцией накопления необходимых гидрозапасов.
Чтобы понять, как происходит процесс деаэрации, нужно разобраться с тем, как функционируют газы в жидкости. Итак, газообразования в воде бывают трех видов:
— молекулы газа, растворенные в составе воды;
— мелкие пузырьки газа (те же молекулы, которые скапливаются вокруг гидрофобных элементов);
— молекулы газа, образующиеся в процессе химических реакций, протекающих между примесями в воде.
Чтобы очистить воду от газов на молекулярном уровне, необходимо использовать два физических метода: нагревание воды с целью ускорения процессов распада и повышение атмосферного давления в воде с целью вымещения более легких соединений из состава жидкости.
Оба метода требуют крайней точности и внимания к протекающим процессам, потому деаэратор входит в число режимных установок, работа которых тщательно контролируется. Показатели работы деаэратора необходимо фиксировать в подотчетных журналах несколько раз в сутки, чтобы в случае обнаружения нестабильности вовремя применить меры по устранению ошибки, так как от правильного функционирования деаэратора зависит здоровая работа всех систем котельного оборудования, работающих на подготовленной воде.
Из этого можно сделать вывод, что деаэрация – неотъемлемый и крайне важный процесс, требующий четко обозначенных условий в обеспечении качественной водой теплового оборудования.
2. Основные типы деаэрации и виды деаэраторов
Так как основной метод удаления агрессивных газов из воды подразумевает наличие повышенных температур при образовании пара, термические деаэраторы выступают в роли лидеров отрасли. Они делятся на:
Атмосферные деаэраторы работают в состоянии естественного давления, а температура воды в них составляет 102-107 градусов. Вакуумные деаэраторы нуждаются в пониженном давлении, температура достигает 40-99 градусов. Наличие высокого давления в деаэраторе обуславливает так же и наличие высоких температур – 158-188 градусов. Это во многом определяет сферу применения того или иного типа деаэратора. Самая горячая вода используется в качестве питания специальных энергетических котлов. Вода, прошедшая через естественную атмосферную среду, работает на теплоэлектросетях, в испарителях, а вакуумная вода служит источником энергии для котельных.
Помимо очевидных различий в условиях эксплуатации, есть и другие интересные особенности. Например, вакуум необходимо освобождать от избытка переработанного газа, чтобы он мог выйти наружу. А у атмосферных деаэраторов есть существенный плюс: при отсутствии вакуума их не нужно вручную открывать и выпускать излишки, так как газы улетучиваются самостоятельно. Для высокого давления характерна подача переработанного газа вместе с паром на конденсатор, что позволяет использовать излишки с пользой для системы.
По виду покрытия и взаимодействия пара и воды различают три типа:
Струйные и пленочные деаэраторы работают на разности подачи воды и пара: вода стекает сверху вниз, а пар поднимается снизу вверх. Этот процесс происходит в колонне деаэратора. Однако струйный тип деаэраторов подразумевает вхождение воды внутрь колонны небольшими струйками, а пленочный тип как бы создает водную пленку, которая обволакивает колонну.
В деаэраторах барботажного типа работает несколько иная система. Там вода обрабатывается паром уже будучи в баке, что позволяет насыщать воду более крупными соединениями газов, которые цепляют более мелкие частицы и выстреливают вместе с ними на поверхности.
Нередко деаэрация осуществляется сразу несколькими способами воздействия, что обуславливает наличие в конструкции и струйных/пленочных, и барботажных систем.
По форме конструкции деаэраторы делятся на два типа:
Тарельчатые деаэраторы названы так, потому что в конструкции подразумевается наличие специальных мембран-тарелок, через которые просачивается пар, очищаясь от газов. Над горизонтальным баком для сбора подготовленной воды располагается вертикально стоящий бак для деаэрации – именно здесь «тарелки» и располагаются.
Сверху через вертикальный бак подается неочищенная вода, которая проходит через мембраны-тарелки. На них же подается специально подведенный поток пара, который достаточно тяжел для того, чтобы вытеснить вверх газ, но недостаточно тяжел для того, чтобы задерживать воду. Весь процесс проходит под гнётом низкого давления, в результате чего газ выводится наружу конструкции, а в горизонтальный бак попадает подготовленная вода.
Этот тип деаэраторов используется несколько реже, однако он так же имеет востребованность. Главная его особенность в том, что у него отсутствует вертикально стоящий бак деаэрации с «тарелками», а весь процесс проходит прямо внутри основного бака.
Вода в баке разделена перегородкой на зону повышенной температуры и зону деаэрации. Когда вода в первой зоне нагревается и поступает во вторую зону, там, под действием пара, поступающего снизу, она окончательно освобождается от наличия газообразных соединений.
Как видим, в обоих случаях нельзя сказать, что конструкция и силы воздействия являются технологически сложными. Однако, как и всё гениальное, деаэратор прост только на первый взгляд, так как за его работой стоит соблюдение нескольких важных условий.
Так, сама установка является статичной. Все её детали надежно сварены друг с другом, а сам бак впаян на опоры, которые втоплены в фундамент. Это обеспечивает устойчивость и стабильность конструкции.
Так же особого внимания требуют датчики давления, температуры, уровня воды и концентрации пара, так как все эти показатели связаны друг с другом и при незначительных отклонениях от нормы может быть нарушена работа всей системы.
Что позволяет держать работу устройства в стабильном состоянии? Прежде всего, это система отвода выпара. Выпар – это смесь газов и нерастворенного пара, которая, будучи лёгкой, поднимается вверх. Не находя естественных путей отвода, выпар может накапливаться внутри бака и даже спровоцировать его разрыв, поэтому система отвода выпара стабилизирует не только уровень концентрации переработанных нежелательных газов внутри системы, но и позволяет регулировать давление. К слову, выпар освобождается в открытую атмосферу, то есть не проходит никаких дополнительных степеней очистки, так как чаще всего мы имеем дело с кислородом, углекислым газом и незначительным присутствием других газов, не представляющих опасности для окружающей среды.
3. Химическая и реагентная деаэрация
Помимо существования классического технического оборудования по водоподготовке котельных, ТЭЦ и других энергоемких водопотребителей, существует и ещё один способ освободить воду от наличия газов, и он никак не связан с нагреванием, парообразованием, необходимостью соблюдать давление и обслуживать систему, держа руку на пульсе её показателей.
Речь о применении химического метода деаэрации. Её смысл состоит в том, что в воду добавляется специальный реагент-ингибитор, способный «связывать» молекулы газа и нейтрализовывать их коррозийные свойства. Так же это помогает ещё и умягчить воду, что значительно снижает образование накипи и налёта на рабочих поверхностях металлов.
Преимущества данного способа в том, что для осуществления химических реакций не нужно дополнительных условий, таких как определенная температура и давление. Это позволяет заметно упростить и усовершенствовать систему водоподготовки.
Однако у химической деаэрации есть и существенные минусы:
— дорогостоящие ингибиторы, концентрацию которых нужно постоянно восполнять и поддерживать на нужном уровне, что подразумевает регулярные внушительные расходы;
— наличие в воде реагентов, которые хоть и не вредят оборудованию, но представляют угрозу для окружающей среды, так как их утилизация подразумевает особый режим, а чтобы его исполнить, опять же требуются немалые затраты.
Таким образом, мы можем сделать вывод о том, что химическая система деаэрации хоть и значительно более понятна и удобна, не выдерживает конкуренции с привычными паровыми установками просто ввиду того, что не каждые теплосети или котельные способны позволить себе столь внушительную статью расходов.
4. Ультразвуковая деаэрация
Этот метод нельзя назвать распространенным, однако он имеет места применения. Суть его сводится к следующему: на воду, содержащую газы, направляется ультразвуковая волна, которая способствует слипанию частиц газов в более крупные образования, вследствие чего они под силой тяжести собственного объема выталкиваются из воды наружу.
Эта установка работает с горячей водой, температура которой варьируется от 30 до 80 градусов. Состоит система из бака с водой, генератора ультразвука и блока контроллера, регулирующего работу устройства.
Однако стоит учитывать, что, несмотря на небольшие габариты и продуктивность использования, ультразвуком можно добиться совсем небольших объемов производства, поэтому данный метод считается скорее экспериментальным и нуждается в особом подходе. Кроме того, как и предыдущий представитель деаэрации, ультразвук совсем недешев, но и значительно менее вреден для окружающей среды. Тем не менее, его использование в промышленных масштабах остается под вопросом.
5. Мембранная деаэрация с применением азота
Данный способ подразумевает наличие в колонне деаэрации мембран, на которых подается вода и одновременно поступает газ азот. Азот и кислород соединяются друг с другом, после чего специальный насос под вакуумным давлением выделяет газы с поверхности воды.
Способ примечателен тем, что в данных условиях температура воды не должна превышать 20 градусов, то есть её не нужно дополнительно разогревать. Так же установка не подразумевает больших габаритов. Из минусов – относительно недолговечный срок службы мембраны, которая составляет внушительный процент от общей стоимости всей установки, а так же необходимость постоянного приобретения азотного газа.
Подводя итоги данной статьи, стоит отметить, что на сегодняшний день существует несколько типов деаэрации воды, каждый из которых имеет право на существование за счет неоспоримых плюсов, имеющихся в каждом образце. Однако по степени сочетания качества проделываемой работы и финансовых затрат на неё, самым востребованным и распространённым способом подготовки воды для паровых котлов, котельных, ТЭЦ и ТЭС по-прежнему остается термическая деаэрация.
Термическая деаэрация работает на эффекте выпара, и, безусловно, наличие высоких температур не может считаться положительным эффектом в трудовой сфере, однако для того, чтобы избежать ожогов работников, все рабочие поверхности деаэратора изолируются. Кроме того, сам по себе остаточный выпар нередко используется как дополнительный ресурс для теплообмена и энергообмена между системами, что позволяет ещё более удешевить производство.