Для удаления газообразных соединений из жидкостей используются два основных физических процесса: нагревание и увеличение давления. При нагреве молекулы, пузырьки и соединения газа разрушаются, в результате чего образуется пар, который затем выводится в парообменник или в атмосферу.
Деаэратор в котельной: для чего нужен и как утеплить
Растворённый в жидкости кислород, наряду с диоксидом углерода, может способствовать появлению коррозии на металлических поверхностях. Деаэратор, являющийся неотъемлемой частью современной котельной, представляет собой устройство, предназначенное для устранения этих агрессивных компонентов из воды.
Данные установки находятся в эксплуатации с целью снижения концентрации газов в подпиточной воде, что, в свою очередь, способствует повышению износостойкости и эффективности работы теплосетей.
Что такое деаэратор в котельной
Деаэрация обозначает процесс очищения жидкости от вредных газообразных примесей. Чаще всего в котельных осуществляют выведение углекислого газа и кислорода, которые способствуют образованию ржавчины. Кроме того, углекислый газ выступает катализатором, усиливающим негативное воздействие кислорода. Также стоит отметить, что углекислый газ может ухудшать технические характеристики и эксплуатационные параметры оборудования.
Среди прочих нежелательных веществ можно упомянуть азот и аммиак, которые также могут быть присутствуют в воде.
Важно отметить, что деаэратор в котельной является обязательным элементом системы эффективной водоподготовки. Это устройство позволяет значительно улучшить качество проводимой очистки, тем самым обеспечивая защиту теплоносителей, продлевая срок службы котельного оборудования и увеличивая коэффициент полезного действия установки.
Существуют два метода деаэрации:
Первый метод основан на использовании активных реагентов, добавляемых в воду для снижения уровня агрессивных газов, вызывающих разрушительное окисление металлических трубопроводов и других элементов котельного оборудования. В этом случае часто используют комплексные препараты, такие как ингибиторы коррозии и образования отложений.
Второй метод метод заключается в нагревании жидкости до температуры кипения. В процессе подогрева действует высокое давление, что способствует активному выведению растворённых в воде газов.
При применении термического метода очистки очень важно обеспечить отопление жидкости до необходимой температуры. Если не довести воду в системе хотя бы на 1–1,5 °C до полного закипания, остаточные газы в воде будут лишь увеличиваться.
Если же термической деаэрации оказывается недостаточно для трансформации подпитывающей воды в безопасный теплоноситель, рекомендуется использование химических реагентов. Такой комплексный подход позволяет снизить концентрацию растворённых газов до предельно допустимых значений.
Стоит отдельно упомянуть существующие установки, работающие по методике сталестружечной очистки. Эти агрегаты предназначены для небольших теплоустановок, чья производительность не превышает 2 тонн в час.
В ходе данной химической реакции металлическая стружка, окисляясь, эффективно поглощает свободный кислород, содержащийся в воде.
Основная задача любого деаэратора заключается в создании необходимого запаса подготовленной воды, которая способна обеспечивать безопасный режим эксплуатации трубопроводов и нагревательных приборов в системе отопления.
Значение деаэрации трудно переоценить. Коррозионные процессы приводят к быстрому износу оборудования, что значительно сокращает срок его службы. Загазованность жидкости может способствовать серьезным поломкам в системе, вызывать утечки воды или газа, а также может спровоцировать выход из строя всего оборудования. В случае наличия газовых пузырьков это может стать частой причиной неэффективной работы насосов и форсунок, а также снижения возможности гидравлической системы.
Что представляет собой деаэрация
Деаэрация воды в системах отопления, а также на тепловых и атомных электростанциях (ТЭС и АЭС) – это процесс, заключающийся в удалении кислорода и других растворённых газов, включая азот и углекислый газ, из жидкости. Эта процедура также известна как дегазация.
Важно! Деаэрация может быть применена не только к воде, но и к жидким топливам, таким как бензин, с целью удаления газов.
Что касается назначения данной очистки, то его главная цель заключается в защите ключевых металлических компонентов оборудования, таких как трубопроводы, резервуары, насосы и генераторы пара. Когда вода соприкасается с атмосферой, в неё проникают различные летучие вещества и соединения, содержащиеся в воздухе, включая кислород, азот и диоксид углерода. Такие примеси оказывают агрессивное воздействие на металлические элементы оборудования и значительно увеличивают риск возникновения коррозии стали. Это, в свою очередь, существенно уменьшает срок службы трубопроводов, насосов и резервуаров, может снизить эффективность работы устройств и даже привести к поломкам основных узлов или выходу системы из строя.
Газы в жидкости могут находиться в трех различных состояниях. Первый – это растворённые газовые молекулы, находящиеся в жидкости. Второй вид представляет собой маленькие пузырьки газов, которые возникли как результат скопления молекул газа вокруг гидрофобных элементов. Наконец, третий вид – это частицы газов, сформировавшиеся в процессе химических реакций, происходящих во время взаимодействия с различными примесями.
Для эффективного удаления растворённых газов с молекулярного уровня применяются два основных физических метода. Нагревание ускоряет процессы распада, тогда как увеличение давления способствует выдавливанию из состава наиболее лёгких соединений, к которым относятся растворённые газы. Эти процессы должны осуществляться под постоянным контролем, с соблюдением необходимых режимов и поддержанием точных параметров.
Где применяют деаэрацию
Деаэрация воды обязательно проводится в паровых котельных, обслуживающих теплосеть, а также на ряде промышленных предприятий, занимающихся энергетической деятельностью, в том числе на АЭС и ТЭС.
Какие виды жидкостей подвергаются деаэрации?
- Питательная вода, представляющая собой исходный материал, который подаётся в паровые котлы для дальнейшего получения пара. Деаэрация питательной воды является неотъемлемой частью работы оборудования в паровых котельных и электростанциях.
- Подпиточная (или добавочная) вода используется для того, чтобы поддерживать необходимое количество теплоносителя, а также восполнять потери, возникающие из-за утечек воды в сетях и различных теплопотребляющих установках, а также в процессе продувки паровых котлов.
- Резервная (или запасная) вода – это запас жидкости, который хранится в специальных резервуарах и необходим для поддержания работоспособности установок.
- Обратный конденсат, который образуется от внешних потребителей пара. В процессе работы пар конденсируется, и этот конденсат сначала проходит очистку, а затем добавляется в питательную воду.
- Жидкие топлива. Они также должны быть свободны от пузырьков газов для обеспечения стабильной работы системы.
Основные виды приборов
Деаэраторы, несмотря на то, что выполняют одну и ту же функцию, имеют различные конструкции. Существует два основных типа оборудования: тарельчатые и распылительные.
- Тарельчатые деаэраторы включают в свою структуру колонну, установленную на баке с жидкостью. Жидкость начинает поступать в колонну сверху, а затем стекает вниз и сталкивается с паром под высоким давлением. В верхней части конструкции располагается клапан, через который выводятся растворённые в нагретой воде газы, в то время как деаэрированная вода стекает в бак, где снова проходит обработку. Для увеличения площади соприкосновения воды и пара в системе применяется сложная конструкция тарелок, что дало название этому типу устройств.
- Распылительные деаэраторы устроены таким образом, что вода распыляется при попадании в бак. Снизу устанавливается пар высокого давления, поэтому в процессе уже нагретая до кипения жидкость проходит деаэрацию. В процессе обработки из жидкости устраняются все лишние примеси, и очищенная вода затем возвращается в котел для дальнейшей циркуляции.
Классифицировать деаэраторы можно также по давлению греющего пара: они могут быть атмосферными и предназначаются для котлов с давлением до 0,12 МПа, повышенного давления для установок вплоть до 0,8 МПа, и вакуумными, предназначенными для водогрейных котельных и подпитки теплосетей.
Специалисты также различают способы осуществления контакта воды с паром для очистки от примесей. Методы могут быть следующими, и именно от этого зависит конструкция деаэратора:
- капельные – когда вода подаётся через сопла или форсунки;
- струйные – в этих устройствах вода подаётся через отверстия в тарелках;
- пленочные – в таких системах используется сопло и вертикальные листы, по которым распределяется вода;
- насадочные – где применяются специальные распределительные насадки для подачи воды;
- барботажные – конструкция этих устройств такова, что пара проходит через водный слой;
- струйно-барботражные – комбинирующие элементы двух описанных методов.
Несмотря на каждую из рассмотренных конструкций, у всех есть свои достоинства и недостатки, однако последняя категория считается одной из самых популярных и эффективных.
Принцип работы системы
Главной задачей деаэраторов является подготовка обычной воды для её использования в системе котельной. Использование неподготовленной воды недопустимо, так как это может привести к коррозии.
Все деаэраторы, несмотря на различия в конструкции и особенности работы, функционируют по одному и тому же принципу. Вода поступает из накопительного бака через патрубок в систему деаэрации, где она нагревается и проходит через секцию, заполненную паром. Это происходит с целью повышения температуры воды, что способствует отделению растворённых в ней газов, таких как кислород и углекислый газ. Финальный этап очистки осуществляется в скруббере, где вода промывается паром, в котором отсутствует кислород.
Пар, проходящий через клапан, преобразуется в туман, обработанная вода направляется в накопительный резервуар, а выделенные газы сбрасываются в атмосферу.
Какое же значение имеет качественная водоподготовка? Она обеспечивает увеличение производительности котла и продление его срока службы.
Системы пониженного давления
Как правило, в таких системах применяются вертикальные и атмосферные установки с дополнительным барботажным баком, через который происходит выпаривание. В основном баке осуществляется смешение воды с химически обработанной смесью, а затем её прохождение через тарелки и отделение газообразных и других примесей.
Вакуумные термические системы идеально подходят для очистки воды, используемой в водогрейных котлах. Дегазация в вакууме наиболее эффективно выполняется в котельных, которые обеспечивают горячее водоснабжение.
Для паровых котлов, в зависимости от режима подачи пара и требуемой мощности, используют как деаэраторы пониженного давления (от 0,025 до 0,2 МПа), так и деаэраторы повышенного давления, которые устанавливаются на мощных котлах для обеспечения более высокого температурного режима, установленного для централизованного отопления.
Системы повышенного давления
Системы повышенного давления используют в случае применения мощных котлов, способных подавать более значительное количество пара под высокими давлениями, что необходимо для соблюдения установленного температурного режима централизованного отопления. Для функциональности таких систем требуется давление от 0,6 МПа.
Хотя оба типа деаэраторов (как повышенного, так и пониженного давления) являются термическими, это означает, что освобождение от газообразных примесей происходит за счёт нагрева жидкости и подачи пара.
Для предотвращения повышения установленного давления в баке используются гидрозатворы, которые позволяют снижать давление, если изменение режима не привело к нормализации работы.
Серия электрических котлов Protherm была разработана для современных систем отопления различных объектов, таких как дома, квартиры и коттеджи.
О принципы работы паровых котлов можно ознакомиться в соответствующей статье.
Что может привести к нарушению (сбою) работы деаэраторных установок:
- Изменения в расходе воды;
- повышение или понижение температуры очищенной воды;
- скачки или даже незначительные изменения давления в деаэраторе;
- изменения в количестве пара, подаваемого в колонку деаэрации;
- изменение объёма пара для барботажа;
- понижение или повышение определённого уровня воды в баке.
Для того чтобы устранить агрессивные газовые смеси из теплоносителя в деаэраторе, необходимо соблюдать определённые соотношения температуры и давления в устройстве. При таких условиях растворимость газов будет близка к нулю. Для стабильной работы деаэратора крайне важно поддерживать постоянное давление.
Меры безопасности
Деаэраторные установки должны периодически проходить как внешние, так и внутренние осмотры каждые четыре года. Гидравлические испытания проводятся раз в восемь лет в условиях, соответствующих нормам и правилам, утверждённым ГОСТ.
Для обеспечения безаварийной работы котла необходимо понимать, как правильно эксплуатировать деаэратор.
Следует внимательно контролировать уровень воды в баке, поддерживая его на необходимом уровне, особенно при понижении давления, периодически проверять соблюдение условий режима и фиксировать показания приборов.
Также важно следить за объёмом реагентов в воде и контролировать её качество, учитывая уровень очищенной воды.
Работа гидрозатворов должна быть легкой, обеспечивая их свободное открывание и закрывание. Все элементы системы должны быть сертифицированы и иметь метрологическую аттестацию. Также необходимо контролировать показания манометра.
Подводя итоги, все методы деаэрации имеют свои плюсы и минусы. Однако самыми экономически выгодными и эффективными с точки зрения достижения высокого качества очистки жидкости от газовых примесей является термическая деаэрация. Это процесс, который применяется для подготовки жидкости в паровых котлах теплоэлектроцентралей, теплостанциях и разнообразных котельных. При этом остаточный выпар может быть использован для обмена теплом и энергией между системами, что, безусловно, способствует снижению затрат на производство.
г. Тольятти, улица Комсомольская, 86А
8 (800) 302-79-37 (звонок по России бесплатный)
ТЭХ-Групп: всё для промышленных систем водоподготовки и водоочистки
