Если объяснять как можно короче, то деаэраторы работают по следующему принципу: они используются для кипячения воды с помощью пара, выделяя при этом избыточное количество газов.
Что такое деаэратор: все об устройстве, особенностях, видах и принципе работы устройства
Деаэратор в котельной системе используется для удаления из воды углекислого газа и растворенного кислорода. Это связано с тем, что данные вещества способствуют коррозии стальных элементов системы, что в конечном итоге приводит к их выходу из строя.
Деаэраторы часто устанавливаются на тепловых электростанциях и атомных электростанциях для доведения питательной воды для парогенераторов до нужного уровня. В тепловых сетях, с другой стороны, эти устройства используются для котлов, чтобы уменьшить количество газов в подпиточной жидкости.
Что такое деаэратор в котельной
Конструкции оборудования котлов для теплосетей изготавливаются из стали. А основным теплоносителем в них является вода, насыщенная избыточным кислородом и углекислым газом.
Как уже говорилось, такое сочетание представляет собой агрессивную среду для стальных деталей, что приводит к началу коррозионных процессов с последующим ржавлением. Это значительно сокращает срок эксплуатации установки.
Обезвоживающие установки помогают защитить конструкции от разрушения и загрязнения. Они позволяют снизить концентрацию вредных газовых примесей и тем самым продлить срок службы агрегатов.
Они устанавливаются в котельной для сбора и очистки подпиточной воды, но также используются в системах отопления. Цель их использования остается прежней.
Зачем он нужен
В деаэраторах может собираться определенное количество очищенной воды, что обеспечивает безопасную работу водогрейных котлов в системе отопления. Однако, прежде чем обычная вода попадет в накопительные баки деаэраторов, она должна сначала пройти сложный процесс удаления из ее состава всех вредных компонентов.
Поэтому котельные установки, работающие на разных принципах действия, оснащаются устройствами, обеспечивающими безопасность теплоносителя при той или иной эксплуатации.
Существует два основных типа деаэраторов, в зависимости от принципа их работы:
- Первый — атмосферный деаэратор, работающий на пару и воде. Он считается более универсальным.
- Второй — вакуумный, подходящий не для всех котлов. Вакуумная деаэрация возможна только в паровых установках.
Принцип работы всех деаэраторов одинаков. Для них характерна так называемая двухступенчатая система подачи воды, при которой жидкость, поступающая в аппарат, проходит через мембраны, в которых удаляются вредные примеси.
Затем она попадает в бак, где вступает в реакцию с химическими веществами, которые предотвращают последующее соединение теплоносителя с агрессивными веществами.
Устройство и принцип работы деаэратора
Газы в воде могут принимать различные формы. Различают 3 состояния, которые позволяют им удерживаться в жидкости:
- в составе соединений, разрушающихся в процессе подогрева воды, вследствие этого образуется газ;
- виде микро-пузырей, формирующихся возле гидрофобных примесей;
- форме растворенных молекул.
На первой стадии отбора жидкость поступает в нагреватель. На первом этапе вода поступает на первую ступень процесса, где жидкость сначала проходит через фильтры, осуществляющие химическую очистку. Затем в теплопроводе устанавливаются дегазационные колонны, которые предусмотрены в контуре для выпуска газов. Наконец, насос подпитки подает деаэрированную воду в накопительный бак, из которого жидкость поступает непосредственно в систему отопления.
Если объяснять как можно короче, то деаэраторы работают по следующему принципу: они используются для кипячения воды с помощью пара, выделяя при этом избыточное количество газов.
Что такое деаэратор в котельной
Термин дегазация относится к процессу удаления вредных газов из жидкости. В котельной системе из воды обычно удаляются углекислый газ и кислород, что приводит к образованию ржавчины. Углекислый газ действует как катализатор и усиливает и без того негативное воздействие кислорода. Сам углекислый газ также может влиять на технические характеристики и работу оборудования.
Другими «нежелательными» веществами являются азот и аммиак.
Деаэратор в котельной установке является неотъемлемой частью эффективной системы водоподготовки. Устройство может значительно улучшить качество очистки, защитить теплоноситель, продлить срок службы котельного оборудования и повысить эффективность работы установки.
Существует два типа опреснения:
Избыток агрессивных газов, вызывающих разрушительное окисление металлических труб, компонентов котельной системы и коррозию, удаляется с помощью активных реагентов, добавляемых в воду. Наиболее часто используемыми реагентами являются комплексные препараты — ингибиторы коррозии и соли.
Метод основан на достижении температуры кипения жидкости. В процессе нагрева высокое давление стимулирует активное удаление растворенных в воде газообразных веществ.
При тепловой обработке следует учитывать, что остаточные газы увеличиваются, если жидкость в системе не достигает температуры кипения не менее 1-1,5⁰C.
Если термического удаления газов недостаточно для превращения подпиточной воды в безопасный теплоноситель, используются дополнительные химические реагенты. Комплексный подход обеспечивает снижение концентрации растворенных газов до предельно допустимых значений.
Отдельно следует упомянуть группу устройств, основанных на методе очистки стального взрыва. Устройства этого типа предназначены для небольших тепловых установок производительностью менее 2 т/ч.
В результате химической реакции металлические детали окисляются и поглощают свободный кислород, содержащийся в воде.
Задача любого деаэратора — произвести необходимое количество очищенной воды для обеспечения безопасной работы трубопроводов и отопительного оборудования системы отопления.
Важность опреснения трудно переоценить. Коррозия изнашивает оборудование и значительно сокращает срок его службы. Наличие газовых пузырьков в системе может привести к самым серьезным повреждениям, утечке воды или газа или разрушению всей конструкции. Наличие газовых пузырьков является распространенной причиной неисправностей насосов и форсунок и снижения гидравлической производительности.
Принцип работы оборудования
Независимо от технических особенностей, принцип работы всех деаэраторов практически одинаков — все модели характеризуются двухступенчатой конструкцией.
Основные компоненты устройства:
- деаэраторный бак;
- предохранительный клапан (гидрозатвор);
- охладитель выпара;
- колонка;
- регуляторы перелива;
- защитные устройства;
- запорная и регулирующая арматура;
- приборы КИПиА.
Процесс удаления растворенных газов из воды происходит в несколько последовательных этапов. На первом этапе исходная вода нагревается до температуры кипения, а на втором этапе происходит собственно процесс дегазации.
Принцип работы дегидратора очень прост. Исходная вода поступает в специальный резервуар для дегазации, где она проходит через мембраны и пластины и постепенно освобождается от всех нежелательных газов и агрессивных соединений. В процессе обработки кислород и углекислый газ преобразуются в пары, которые удаляются из системы.
На заключительном этапе работы осушителя очищенная вода с помощью насоса пополнения подается в накопительный бак, откуда поступает в систему.
Виды деаэраторов
Специалисты используют различные основания для классификации осушителей. Каждый тип имеет свои функциональные характеристики и свои требования к организации рабочего процесса.
Различают по типу конструкции:
Основным элементом установки является вертикальная опреснительная колонна, установленная в горизонтальном резервуаре для питательной воды. Будущая охлаждающая среда поступает в верхнюю часть колонны и постепенно стекает вниз, где встречается с паром низкого давления.
Специальные диски и мембраны предназначены для увеличения площади контакта между водой и паром и улучшения перемешивания сред.
Когда вода закипает, газ, растворенный в жидкости, поднимается вверх и выходит через клапан в верхней части устройства.
Сливная жидкость поступает в горизонтально установленный бак, где обрабатывается небольшим количеством пара.
В установках этого типа вода поступает в горизонтальный резервуар через распылитель, где пар проходит через специальные гребенки в нижней части конструкции.
Вода поступает в зону обработки, предварительно нагретая до температуры кипения. Под действием пара удаляются газообразные примеси, которые выводятся через систему вентиляции.
В зависимости от давления греющего пара установки подразделяются:
Установки очищают газообразные примеси из воды для паровых котлов низкого и среднего давления (0,11-0,12 МПа) и из подпиточной воды для тепловых сетей, которые могут работать как на жидком, так и на паровом топливе.
Применяется для обработки воды, подаваемой в водогрейные котлы, а также устанавливается в линии подпиточной воды систем отопления. Дегазация в системах, которые могут работать только с паром, осуществляется под вакуумом при давлении ниже атмосферного (7,5-50 кПа).
Кроме того, дегазаторы могут быть подняты и разгерметизированы.
Установки первого типа используются в основном потоке конденсата для высокопроизводительных установок с высоким и сверхкритическим давлением (0,6-0,8 МПа).
Системы низкого давления могут работать только в термическом режиме — очистка воды от примесей в них осуществляется путем искусственного повышения температуры. Такие системы можно использовать в котельных любого типа.
В зависимости от типа контакта воды с паром существуют деаэраторы:
Где применяют деаэрацию
В паровых котельных, снабжающих тепловые сети, на некоторых электростанциях или в промышленности, на атомных электростанциях и тепловых электростанциях деаэрация воды обязательна — на атомных электростанциях и тепловых электростанциях.
Какие жидкости подвергаются деаэрации?
- Питательная вода. Именно она является исходным материалом и специальным насосом подаётся в паровые котлы для дальнейшего получения пара. Деаэрация питательной воды – неотъемлемая часть работы оборудования в паровых котельных, электростанциях.
- Подпиточная, она же добавочная вода. Она применяется для подпитки, то есть для поддержания необходимого количества теплоносителя, для восполнения потерь, возникающих из-за водных утечек в сетях и различных теплопотребляющих установках, из-за продувок паровых котлов.
- Резервная вода. Это запас жидкости, хранящийся в специальных баках и необходимый для поддержания работоспособности устройств.
- Обратный конденсат, который поступает от внешних потребителей пара. В процессе работы оборудования пар конденсируется. И этот конденсат сначала подвергается очистке, а потом добавляется в питательную воду.
- Жидкие топлива. Они также не должны содержать никаких пузырьков газов.
Какой бывает деаэрация
Существует несколько способов деаэрации воды. К ним относятся: Деаэрация может осуществляться несколькими способами:
- Термическая деаэрация питательной воды или иных жидкостей. В её основе – нагрев, который запускает процесс выделения газов. Такой способ самый распространённый и обладают множеством преимуществ. Деаэраторы термического типа имеют относительно простую конструкцию, недорого стоят, подходят для большинства котлов отопительных систем и установок электросетей.
- Химическая. Такая деаэрация не требует нагрева, превращения воды в пар, а также поддержания необходимого давления в деаэраторе. Установки химического типа работают с помощью реагентов, добавляемых в определённых концентрациях. Такие ингибиторы связывают молекулы содержащихся в воде газов, тем самым нейтрализуя их коррозионное действие. Некоторые реагенты также умягчают воду, снижают её жёсткость и защищают трубопроводы и насосы от накипи. В качестве химикатов обычно используют сульфит либо таннат натрия, гидразин. Для деаэрации химическим способом не нужно поддерживать постоянные дополнительные условия типа высокой температуры и давления. Но есть у такой технологии и недостатки. Во-первых, требуются точные расчёты концентрации ингибиторов. Во-вторых, многие реагенты имеют высокую цену. В-третьих, некоторые химические вещества нужно утилизировать особым образом. Есть среди них и вредные для окружающей среды.
- Обескислороживание воды с помощью сталестружечных деаэрационных фильтров. Такой вариант подходит для небольших объёмов – не более 2 тысяч литров в час. Металлическая стружка в процессе запускаемого окисления поглощает частицы кислорода.
- Ультразвуковая. На насыщенную газами воду воздействуют ультразвуковые волны. Газовые молекулы слипаются, образуя более крупные элементы, которые благодаря собственному объёму выходят на поверхность и улетучиваются. Такие установки работают с тёплой или горячей жидкостью, нагрев которой осуществляется в диапазоне 30-80 градусов, то есть без кипения. Конструкция ультразвукового деаэратора состоит из генератора, вырабатывающего ультразвук, наполненного водой бака, а также блока контроллера, который регулирует функционирование всей установки. Размеры системы небольшие, производительность средняя, вред для экологии минимален. Главный минус – значительная стоимость технологии.
- Мембранная с использованием азота. При таком способе в станции аэрации устанавливают специальные мембраны. На них направляется поток воды, а также поступает азот. Этот газ соединяется с растворённым в жидкости кислородом. Далее насос создаёт вакуумное давление, благодаря которому газовая смесь устремляется вверх и выделяется с поверхности. Мембранно-азотные установки небольшие. Вода в них имеет температуру не выше 20℃, так что необходимости нагрева нет. Габариты систем небольшие. Но мембраны деаэраторов служат недолго, и их периодические замены требуют больших затрат. Также необходимо регулярно покупать азот.
Все вышеперечисленные способы обезвоживания воды, кроме первого, редко используются в промышленных целях из-за низкой эффективности, высокой стоимости обслуживания оборудования, дополнительных неизбежных затрат и отсутствия потенциала для эффективного использования.
Системы повышенного давления
Они используются для более крупных котлов, которым необходимо подавать больше пара и под более высоким давлением для обеспечения заданного температурного режима системы центрального отопления. Для работы системы требуется давление 0,6 МПа и более.
Такие системы, как и деаэраторы, являются термическими, т.е. газообразные примеси выделяются за счет повышения температуры воды и подачи пара.
Для предотвращения повышения регулируемого давления в баке устанавливаются водоотделители, которые снижают давление, если изменение режима работы не приводит к нормальному функционированию.
Линейка электрических котлов Protherm предназначена для современных систем отопления домов, квартир, дач и других помещений. Статью о конструкции паровых котлов читайте здесь.
Правильная эксплуатация деаэратора парового котла
Чтобы котел работал без перебоев и аварийных ситуаций, вся система, включая воздухоотводчик, должна функционировать правильно.
Для правильной работы оператор должен соблюдать инструкцию по эксплуатации данного оборудования и условия заданного режима, не допускать снижения уровня воды в баке при падении давления в подающей магистрали и постоянно проверять оборудование несколько раз за смену.
Необходимо следить за качеством химической воды (т.е. правильно добавлять реагенты и регулярно проверять их уровень).
Клапаны оборудования должны быть простыми в управлении, чтобы их можно было быстро развернуть в случае скачка давления. Все оборудование должно быть откалибровано и метрологически аттестовано в соответствии с установленными графиками. Необходимо постоянно следить за показаниями манометров и внимательно проверять уровень воды в стакане.
Для нормальной работы деаэратора оборудование автоматики должно быть в исправном состоянии. Необходимо регулярно проводить инспекции и «псевдоинспекции» для проверки работы и аварийных сигналов, а также для того, чтобы убедиться, что оборудование и автоматика работают правильно.
Сегодня невозможно представить себе котельную систему без системы вентиляции, поскольку она выполняет защитную функцию для всей котельной системы.
Она предотвращает кавитацию, которая опасна для насосов и гидравлических систем.
Система деаэратора позволяет полностью удалить вредные примеси из поступающей воды, благодаря чему газовые форсунки и весь котел могут работать без гидравлических колебаний, коррозии труб и их загрязнения. Чем чище вода, тем меньше энергии требуется для ее преобразования в высокотемпературный пар.
