Решение проблем деаэрации воды в теплоэнергетике. Деаэратор вакуумный марки СДВ(В)
Оформить заказ
Заказать НАЗНАЧЕНИЕ ИЗДЕЛИЯ
Деаэраторы вакуумные серии ДВ предназначены для удаления коррозионно-агрессивных газов (кислорода и свободной углекислоты) из питательной воды водогрейных котлов и подпиточной воды систем теплоснабжения в котельных и на ТЭЦ. В качестве теплоносителя в них может использоваться перегретая деаэрированная вода и пар. Деаэраторы изготавливаются в соответствии с требованиями ГОСТа 16860 - 88.
Основные технические характеристики деаэратора вакуумного ДВ-5 приведены в таблице.
Цена
135 000 руб.
| Производительность номинальная, т/ч | 5 |
| Давление рабочее абсолютное, МПа (кгс/см²) | 0,0075-0,05 (0,075-0,5) | Давление исходной воды избыточное, МПа (кгс/см²) | 0,2 (2,0) |
| Рабочая среда | Вода, пар | Температура деаэрированной воды, °С | 40-80 |
| Температура теплоносителя, °С | 70-180 | Пробное гидравлическое давление, абс., МПа (кгс/см²) | 0,3 (3,0) |
| Максимальное давление при работе защитного устройства, абс., МПа (кгс/см²) | 0,17 (1,7) | Нагрев воды при номинальной произв-ти мин/макс, °С | 15/25 |
| Тип охладителя выпара | ОВВ-2 | Тип эжектора (Рвс 0,02 МПа) | ЭВ-10 |
| Тип эжектора (Рвс 0,006 МПа) | ЭВ-30 | Масса сухая, кг | 520 |
ОПИСАНИЕ ИЗДЕЛИЯ
УСТРОЙСТВО, ПРИНЦИП РАБОТЫ
Деаэрационная установка состоит из деаэратора вакуумного ДВ (колонка), охладителя выпара ОВВ, эжектора водоструйного ЭВ.
В деаэраторе применена двухступенчатая схема деаэрации воды: 1-ая ступень - струйная, 2-ая – барботажная, в качестве которой используется непровальная перфорированная тарелка. Вода, направляемая на дегазацию по трубе попадает на верхнюю тарелку. Последняя секционирована с таким расчетом, что при минимальной (25%) нагрузке работает только часть отверстий во внутреннем секторе. При увеличении нагрузки включаются в работу дополнительные ряды отверстий. Секционирование верхней тарелки исключает гидравлические перекосы по пару и воде при изменениях нагрузки и всегда обеспечивает обработку паром струй воды. Пройдя струйную часть, вода попадает на перепускную тарелку, предназначенную для сбора и перераспределения воды на начальный участок, расположенный ниже барботажной тарелки. Перепускная тарелка имеет отверстие в виде сектора, который с одной стороны примыкает к вертикальной сплошной перегородке, идущей вниз до основания корпуса колонки. Вода с перепускной тарелки направляется на непровальную барботажную тарелку, выполненную в виде кольца с рядами отверстий, ориентированными перпендикулярно потоку воды. К барботажной тарелке примыкает водосливной порог, который проходит до нижнего основания деаэратора. Вода протекает по барботажному листу, переливается через порог и попадает в сектор, образуемый порогом и перегородкой, а затем отводится из деаэратора через трубу. Весь пар подводится под барботажную тарелку по трубе. Под тарелкой устанавливается паровая подушка, и пар, проходя через отверстия, барботирует воду. С увеличением нагрузки, а следовательно, и расхода пара, высота паровой подушки увеличивается и избыточный пар перепускается в обвод барботажного листа через отверстия в перепускных трубах. Затем пар проходит через горловину в перепускной тарелке и поступает в струйный отсек, где большая часть конденсируется. Парогазовая смесь отсасывается по трубе в охладитель выпара.
При использовании в качестве греющей среды перегретой воды последняя также подается под барботажную тарелку по трубе. Попадая в область с давлением ниже атмосферного, вода вскипает, образуя под листом паровую подушку. Вода, оставшаяся после вскипания, по водоперепускной трубе поступает на барботажную тарелку, где проходит обработку совместно с исходным потоком воды. Дальнейший путь пара, выделившегося из перегретой воды, не отличается от описанного выше.
Вакуумная деаэрационная колонка ДВ-5 имеет цельносварную конструкцию. Для возможности её разъема предусматривается монтажный стык, расположенный выше перепускной тарелки.
Растворимые в воде газы необходимо удалять, поскольку приводят к коррозии стенок котла, преждевременному износу, а иногда и к аварии. Растворенные газы (02, С02) и воздух удаляется из воды деаэрацией. Известно несколько ее способов деаэрации: термический, химический, электромагнитный, высокочастотный и ультра-звуковой. Три последних способа недостаточно освоены, и в котельных с паровыми и водогрейными котлами наибольшее распространение получил термический способ.
При термическом способе растворение в воде газов уменьшается с повышением температуры и совсем прекращается при достижении температуры кипения, когда растворенные газы полностью удаляются из воды.
Существует несколько типов термических деаэраторов, но в котельных с паровыми котлами применяются смешивающие деаэраторы атмосферного типа (ДСА). Такой деаэратор (рис. 94) состоит из вертикальной цилиндрической колонки 1 диаметром 1-2 м и высотой 1,5-2 м, установленной на горизонтальном цилиндрическом баке 2, предназначенном для сохранения запаса деаэрованной воды.
Рис. 94. Атмосферный деаэратор смешивающего типа: 1 — колонка; 2 — бак-аккумулятор; 3 — водоуказательное стекло; 4 — манометр; 5 — гидрозатвор; 6 — распределительное устройство; 7,8 — тарелки; 9 — распределитель пара; 10 — клапан; 11 — охладитель выпара; 12 — регулятор уровня воды; 13 — выпуск питательной воды из бака-аккумулятора; 14 — вестовая труба.
Из паровых котлов в нижнюю часть деаэрационной колонки через парораспределитель 9 подается пар с давлением 0,2-0,3 кгс/см2 и, поднимаясь вверх, подогревает химически очищенную воду до температуры кипения 102-104 °С. При этом из воды выделяются кислород и углекислый газ и вместе с остатками несконденсированного пара через вестовую трубу 14 выбрасываются в атмосферу. При закрытии вестовой трубы этот поток может быть направлен в охладитель выпара 11. Деаэрованная вода поступает в бак-аккумулятор. Из бака деаэрованная вода забирается питательным насосом для питания паровых котлов.
Вакуумный деаэратор (ДСВ). Для деаэрации подпиточной воды тепловых сетей в котельных с водогрейными котлами используются вакуумные деаэраторы (рис. 95).
Вакуумный деаэратор, как и атмосферный, состоит из колонки 4 и бака деаэрованной воды 6.
Рис. 95. Вакуумный деаэратор: 1 — бак-газоотделитель; 2 — водяной эжектор; 3 — охладитель выпара; 4 — деаэрационные колонки; 5 — водоводяной водоподогреватель; 6 — бак деаэрованной воды; 7 — центробежный насос; 8 — трубопровод городской воды; 9 — трубопровод воды к ХВО; 10- трубопровод заполнения бака- газоотделителя; 11 — змеевик
Вакуум в деаэрационной колонке создается водоструйным эжектором 2, присоединенным к верхней части колонки. Для облегчения работы эжектора перед ним устанавливается охладитель выпара 3, так как водоструйный эжектор работает лучше, когда температура испарения ниже. Вода через эжектор перекачивается центробежным насосом 7, создает разрежение, за счет которого из деаэрационной колонки отсасывается выпар и, смешавшись с водой, поступает в бак-газоотделитель 1. В баке вода опускается вниз, а выпар остается наверху и удаляется в атмосферу.
Вода после умягчения, пройдя водоводяной подогреватель 5, нагревается до 75-80 °С и подается в деаэрационную колонку 4, где закипает при давлении ниже атмосферного. Освободившись от кислорода и углекислого газа, вода стекает в бак деаэрированной воды. Вода из бака подается подпиточным насосом на подпитку тепловой сети.
Для сохранения температуры деаэрованной воды в деаэраторном баке устанавливают змеевик 11, через который проходит горячая вода из водогрейных котлов.
Вакуумные деаэраторы работают при давлении 0,3 абсолютной атмосферы (Р = 0,7 кгс/см2), которому соответствует температура кипения воды 68,9 °С.
Нормы качества питательной воды для водотрубных котлов с рабочим давлением пара до 4 МПа приведены в табл. 8.
Нормы качества сетевой и подпиточной воды водогрейных котлов даны в табл. 9.
Таблица 8
Нормы качества питательной воды для водотрубных котлов с рабочим давлением пара до 4 МПа
|
Наименование |
Рабочее давление, МПа (кгс/см 2) |
|||
|
Прозрачность по шрифту, см, не менее |
||||
|
Общая жесткость, мг-экв/кг |
||||
|
Не нормируется |
300* Не норм. |
|||
|
Не нормируется |
||||
|
Значение рН при 25 °С |
||||
Таблица 9
|
Наименование |
Система теплоснабжения |
|||||
|
Открытая |
Закрытая |
|||||
|
Температура сетевой воды, «С |
||||||
|
Прозрачность по шрифту, см, не более |
||||||
|
Карбонатная жесткость: при рН < 8,5 мкг-экв/кг при рН > 8,5 мкг-экв/кг |
800* 700 Не до |
750* 600 пуска |
375′ 300 ется |
750* 600 э расчс |
||
|
Значение рН при 25 °С |
||||||
‘Для котлов, работающих на мазуте.
Бравиков А. М.
Экономичность вакуумных деаэраторов во многом зависит от подогрева в деаэраторе деаэрируемой воды. Чем меньше подогрев воды в деаэраторе, тем экономичнее режим деаэрации. Однако подогрев воды в деаэраторе влияет не только на экономичность режима, но и на качество деаэрации, а конкретнее - чем больше подогрев воды в деаэраторе, тем лучше качество деаэрации.
Одним из требований, предъявляемых к работе вакуумных деаэраторов, является обеспечение содержания кислорода в деаэрированной воде не более 50 мкг/кг. В этой связи оптимальным нагревом воды в деаэраторе является минимальный нагрев, при котором обеспечивается требуемое содержание кислорода в деаэрированной воде.
Опыт эксплуатации вакуумных деаэраторов показывает, что типовые вакуумные деаэраторы на разных объектах имеют разные технические характеристики. К числу таких характеристик может быть отнесен оптимальный нагрев воды в деаэраторе. Согласно оптимальный нагрев воды на разных объектах составляет от 5 до 15°С. Кроме того, опыт эксплуатации вакуумных деаэраторов показывает, что оптимальный нагрев может составлять 5 - 25°С.
На рис. 1 показано содержание кислорода в деаэрированной воде в зависимости от нагрева воды в деаэраторе (дегазационные характеристики деаэраторов), полученное экспериментально в одинаковых температурных и гидродинамических режимах на деаэраторах, установленных на разных объектах.
Рис. 1. Зависимости содержания кислорода в деаэрированной воде от нагрева воды в деаэраторах ДВ-400 и ДВ-800:
1 - ТЭЦ Горьковского автозавода; 2 - Усть-Каменогорская ТЭЦ; 3 - тепловые сети г. Курска; 4 - Новосибирская ТЭЦ-5
Кроме того, опыт эксплуатации вакуумных деаэраторов показывает, что в процессе эксплуатации дегазационная характеристика деаэратора может изменяться при неизменных температурных и гидродинамических параметрах режима работы деаэратора. При этом оптимальный нагрев воды в деаэраторе может как увеличиваться, так и уменьшаться. Причина, вызвавшая изменение дегазационной характеристики, как правило, остается неизвестной, так как теоретические положения о термической деаэрации не дают оценки данному явлению .
Вопрос изменения дегазационной характеристики деаэратора при неизменных температурных и гидродинамических параметрах в открытой печати впервые обсуждался в , где высказывалась точка зрения, что причиной изменения дегазационной характеристики деаэратора при неизменных температурных и гидродинамических параметрах режима работы является изменение кавитационной прочности деаэрируемой воды. Данное свойство воды характеризует условия, при которых в воде зарождаются и растут газовые пузырьки, и оно подробно рассмотрено в специальной литературе, например, в . Согласно теории кавитации интенсивность выделения растворенных газов из воды за счет образования пузырьков зависит от кавитационной прочности воды. Чем меньше кавитационная прочность воды (в некоторых источниках она называется “объемная прочность воды”), тем интенсивнее из нее выделяются газы за счет образования пузырьков и, следовательно, тем меньше минимально необходимый нагрев воды в деаэраторе.
Из теории кавитации известно, что кавитационная прочность воды зависит от многих факторов, например, от механических микроскопических примесей в жидкости, от присутствия растворенных солей в жидкости, от обработки воды давлением, от воздействия космических лучей, от гидродинамического состояния потока (от турбулентности) и др. При определении дегазационной характеристики деаэратора факторы, влияющие на кавитационную прочность деаэрируемой воды, как правило, не учитываются, а, следовательно, и кавитационная прочность деаэрируемой воды тоже не учитывается. Однако кавитационная прочность на разных объектах может быть различной.
Рис. 2. Схема реконструированных деаэраторов ДВ-400 и ДВ-800:
1 - корпус; 2, 3, 4, 5 - тарелка; 6 - патрубок подвода недеаэри- рованной воды; 7 - патрубок подвода греющей воды; 8 - патрубок отвода деаэрированной воды; 9 - патрубок отвода неконденсирующихся газов; 10 - решетка турбулизирующая; 11 - лопатка направляющая; 12 - сопло
Кроме того, кавитационная прочность воды может изменяться в процессе эксплуатации деаэратора. В этой связи изменяется и дегазационная характеристика деаэратора. Изменение дегазационной характеристики в процессе эксплуатации может приводить к ухудшению качества деаэрации или к необоснованно завышенному нагреву воды в деаэраторе, что экономически невыгодно.
В последнее время в совершенствовании процессов деаэрации наметилась тенденция повышения интенсивности процесса деаэрации за счет уменьшения кавитационной прочности деаэрируемой воды. Например, обработка деаэрируемой воды ультразвуком улучшает качество деаэрации. Замечено также, что при повышении хлоридов в деаэрируемой воде улучшается качество деаэрации, что, вероятно, связано также с уменьшением кавитационной прочности деаэрируемой воды.
Снижение кавитационной прочности деаэрируемой воды происходит и в деаэраторе (получившем распространение в теплоэнергетике), разработанном на основе изобретения . Отличительной особенностью данного деаэратора является то, что в патрубке подвода в деаэратор недеаэрированной воды установлено сопло. В сопле вода разгоняется до больших скоростей и турбулизуется, в результате кавитационная прочность деаэрируемой воды уменьшается, а интенсивность выделения газов из деаэрируемой воды за счет образования пузырьков повышается.
Однако данный деаэратор имеет существенный недостаток, выражающийся в том, что перед ним требуется создавать повышенное давление недеаэрированной воды. Указанный недостаток устранен в деаэраторе, показанном на рис. 2, в котором для повышения турбулентности потока деаэрируемой воды в патрубке 6 установлены решетка турбулентности 10, винтовые направляющие лопатки 11 и сопло 12. Данный деаэратор создан на основе изобретения . В разработанном деаэраторе поток деаэрируемой воды, проходя через патрубок 6, турбулизуется решеткой 10, закручивается по спирали лопатками 11 и затем поступает в сопло 12. При поступлении в сопло давление в потоке воды понижается, при этом из деаэрируемой воды интенсивно выделяются газы за счет образования пузырьков. При выходе из сопла 12 под действием центробежных сил закрученный поток распадается на мелкие капли, которые затем, двигаясь в паровом отсеке, подогреваются паром; при этом из капель, за счет диффузии, интенсивно выделяются газы.
Патрубок 6 с установленными в нем решеткой 10, лопатками 11 и соплом 12 выполняет роль форсунки, от эффективности работы которой зависит качество деаэрации воды.
Необходимым условием для распада потока воды на мелкие капли при выходе из форсунки является возрастание тангенциальной составляющей скорости течения жидкости в поперечном сечении потока от центральной оси к периферии. Данное условие может быть достигнуто за счет выбора оптимального угла закрутки направляющей лопатки.
Для определения угла закрутки направляющей лопатки определим математическую модель потока, закрученного винтовыми лопатками. Для этого зададимся законом закрутки лопатки
(1)
где а - угол закрутки лопатки на расстоянии r от оси патрубка, равный углу между образующей цилиндра, соосного с патрубком, и касательной к лопатке, исходящей из выходной кромки лопатки; r - расстояние (радиус) от угла а до оси патрубка; dH - диаметр патрубка; ан - угол закрутки лопатки на расстоянии dH/2 от оси патрубка.
Составим дифференциальное уравнение элементарной струйки потока. Запишем закон сохранения энергии для элементарной струйки в форме уравнения Бернулли, считая, что жидкость идеальная
(2)
где P - статическое давление элементарной струйки, образовавшееся от закрутки потока; р - плотность жидкости; и - тангенциальная составляющая скорости движения элементарной струйки; z - осевая составляющая скорости движения элементарной струйки; Рт - динамический напор элементарной струйки до закрутки потока.
Считаем, что угол закрутки потока равен углу закрутки лопатки.
Центробежная сила, действующая на элементарную струйку закрученного потока, равна разности давлений, действующих на боковые поверхности этой струйки, что выражается формулой
(3)
Из уравнений (1), (2), (3) получаем
(4)
где
Решение уравнения (4) имеет вид
(5)
После упрощения уравнение (5) может быть представлено в виде
(6)
где С1 - постоянная интегрирования.
Уравнение (6) представляет математическую модель потока жидкости в патрубке, закрученного винтовыми лопатками, закон закрутки которых описан уравнением (1).
Уравнение (6) позволяет определить поле скоростей потока и плотность орошения в факеле при различных значениях а, и dH, а также определить оптимальные ан и dH при заданном расходе воды.
На рис. 3 показана характеристика форсунки, направляющие лопатки которой рассчитаны с помощью формулы (6). Данная характеристика определена экспериментально при испытании одной из пяти форсунок, установленных в деаэраторе ДВ-800. Форсунки рассчитаны на расход воды 120 т/ч каждая при перепаде давления на форсунке 0,10 МПа.
При испытании форсунки деаэратор работал в следующем режиме:
расход недеаэрированной воды в деаэратор 575 т/ч;
температура недеаэрированной воды 26°С;
давление в деаэраторе 0,006 МПа;
давление воды перед форсункой 0,079 МПа.
Из результатов испытаний видно, что в указанном режиме пропускная способность форсунки близка расчетному значению, а плотность орошения одинакова по всему поперечному сечению факела.
Рис. 3. Плотность орошения в поперечном сечении факела:
r - расстояние от оси факела
Следует отметить, что расчетная производительность форсунки 120 т/ч определялась из условия максимально возможного расхода недеаэрированной воды в деаэратор 600 т/ч. Увеличивать производительность деаэратора более 600 т/ч не было необходимости, поскольку суммарная производительность деаэраторов, установленных на объекте, значительно превышает максимально возможный расход воды в деаэраторы.
В настоящее время в промышленной эксплуатации находится более 10 реконструированных деаэраторов, конструктивное исполнение которых аналогично деаэратору, показанному на рис. 2. Первый реконструированный деаэратор находится в эксплуатации с 1994 г. Испытания первого реконструированного деаэратора показали, что за счет реконструкции в нем уменьшился минимально необходимый нагрев воды с 24 до 16°С и понизилась минимально необходимая температура греющей воды. До реконструкции в качестве греющей среды в деаэраторе использовалась прямая сетевая вода с температурой 90°С и более и для достижения данной температуры использовался специальный подогреватель, который включался в работу при температуре прямой сетевой воды ниже 90°С. После реконструкции деаэратор обеспечивает нормальное качество деаэрации при температуре греющей воды 80°С и более. Снижать температуру греющей воды менее 80°С при испытании не было необходимости, так как для данного объекта указанная температура соответствует минимальному значению температуры прямой сетевой воды, определенной по температурному графику тепловых сетей. В этой связи данный деаэратор не испытан при температуре греющей воды ниже 80°С. Однако опыт эксплуатации реконструированных деаэраторов на других объектах показал, что снижение температуры греющей воды в них до 70°С не оказывает заметного влияния на качество деаэрации. Что касается максимальной производительности реконструированного деаэратора, то при температуре недеаэрированной воды
30°С и температуре греющей воды 70°С и более реконструированный деаэратор обеспечивает качественную деаэрацию 950 т/ч воды. Нереконструированные деаэраторы согласно при температуре недеаэрированной воды 30°С могут продеаэрировать не более 620 т/ч.
Имеется также положительный опыт эксплуатации реконструированных деаэраторов в течение длительного времени (с 1996 г.) при использовании в них в качестве греющей среды обратной сетевой воды с температурой 50 - 70°С. Опыт эксплуатации показал, что при температуре греющей воды 50 - 70°С деаэраторы стабильно обеспечивают требуемое качество деаэрации, однако производительность деаэратора при этом уменьшается и при температуре греющей воды 50°С производительность деаэратора составляет 40 - 50% номинальной производительности деаэратора.
Экономический эффект от реконструкции деаэратора ДВ-800, установленного на ТЭЦ в схеме подпитки теплосети, составляет 800 т/год условного топлива.
Выводы
уменьшает минимально необходимый нагрев воды в деаэраторе с 24 до 16°С;
снижает минимально допустимую температуру греющей воды с 85 - 90 до 70°С.
Список литературы
Назначение и техническая характеристика.
Вакуумный деаэратор ВД-400 (см. рис.4.3) предназначен для удаления коррозийно-агрессивных газов из подпиточной воды энергетических котлов. В соответствии с ГОСТ 16860-77 ВД-400 должен обеспечить средний подогрев воды на величину от 15є до 25°С при изменении произ-водительности в деаэраторе от 30% до 120% от номинальной, содержание кислорода в деаэрированной воде не должно превышать 30 мкг/кг, свободная углекислота должна отсутствовать.
В качестве теплоносителя используется пар от РУ-16/3 .
Эжектор типа ЭПО-3-25/75 предназначен для отсоса паровоздушной смеси из вакуумного деаэратора.
Рабочей средой является пар с абсолютным давлением 0,588 мПа (6 ата), охлаждающей водой служит ХОВ с БЗК.
Основные технические характеристики ВД-400:
Номинальная производительность - 400 т/ч
Максимальная производительность - 480 т/ч
Минимальная производительность - 120 т/ч
Рабочее абсолютное давление - 0,075-0,5 кгс/смІ
Температура теплоносителя - 70-180°
Основные технические характеристики эжектора:
Расход пара - 1000 кг/ч
Абсолютное давление пара перед соплами - 7 ата
Температура пара - 158єС
Расход охлаждающей воды - 165000 кг/ч
Температура охлаждающей воды - 30єС
Производительность по паровоздушной смеси - 87 кг/ч
Рис 5.3.
Описание конструкции и принцип работы.
В вакуумном деаэраторе ВД-400 применена двухступенчатая деаэрация воды: I-я ступень струйная, 2-я - барбатажная, что надежно обеспечивает требуемое нормами остаточное содержание кислорода и углекислоты в широком диапазоне и изменение тепловой и гидравлической нагрузки деаэратора.
Деаэратор работает следующим образом: химически обессоленная вода поступает в деаэратори попадает в распределительный коллектор, откуда стекает на первую тарелку. Прошедшая сквозь отверстия первой тарелки вода попадает на вторую тарелку. Такая конструкция первых двух тарелок объясняется выполняемой ими функцией встроенного охладителя выпара, т.е. должны обеспечить полную конденсацию необходимого количества выпара. Третья является основной, обеспечивающей работу деаэратора при всех нагрузках. В деаэраторе имеется отсек, куда подается пар. Пар поступает под барбатажный лист, а оставшаяся вода по каналу вытесняется на уровень барбатажного листа и отводится из деаэратора вместе с деаэраторной водой.
Проходя сквозь отверстия барбатажного листа и слой воды на нем, обеспечиваемый переливным порогом, пар догревает воду до температуры насыщения и подвергает интенсивной обработке.
При этом под листом образуется соответствующая паровая подушка, которая с увеличением расхода пара возрастает и избыточный пар перепускается в обвод барбатажного листа в струйный отсек между третьей и четвертой тарелками. Пар, прошедший сквозь барбатажный лист пересекает струйный поток, сливающийся с четвертой тарелки, частично конденсируясь и нагревая при этом воду, и также поступает в струйный отсек между третьей и четвертой тарелками. В этом отсеке происходит основная конденсация пара и нагрев воды до температуры, близкой к температуре насыщения. Затем пар поступает в отсек между второй и третьей тарелками, где практически полностью конденсируется. В отсеке между первой и второй тарелками происходит охлаждение паровоздушной смеси и охлаждение неконденсирующихся газов, которые отсасываются эжектором.
Такая конструкция деаэратора обеспечивает полный противоток между паром и водой на всем пути осуществления процесса дегазации, исключения мертвых зон и интенсивную вентиляцию всех паровых объемов, многократность и непрерывность обработки воды. Корпус деаэратора изготовлен из углеродистой стали, все внутренние элементы из нержавеющей стали. Крепление всех элементов к корпусу и между собой осуществляются электрической сваркой.
Эжектор имеет три ступени сжатия и состоит из следующих основных элементов: стального сварного корпуса трубной системы, верхней крышки, водяной камеры, сопел и диффузоров.
Корпус образован тремя сваренными между собой цилиндрическими камерами, объединенными верхним и нижним фланцами. В камерах размещены три ступени трубной системы, диффузор.
Трубная система выполнена из трех групп охлаждающих трубок U-образной формы Ш19х1 и сплава МНЖ-5-1, развальцованных в трубной доске. С целью обеспечения интенсивной конденсации пара и охлаждения паровоздушной смеси, каждая ступень трубной системы разделена горизонтальными перегородками, образующими проходы для паровоздушной смеси.
В трубной доске имеются отверстия для протока конденсата из третьей ступени эжектора во вторую, из второй ступени в первую. Трубная система при помощи шпилек крепится к нижнему фланцу корпуса и устанавливается на водяной камере.
Водяная камера выполнена сварной и состоит из днища с входным и выходным фланцами, перегородок и общего фланца, к которому крепится трубная система и корпус.
Крышка эжектора состоит из трех камер, собранных на общем фланце. К всасывающей камере первой ступени приварен входной приемный патрубок паровоздушной смеси. В верхней части каждой камеры имеются соответствующие гнезда под паровые сопла и во фланце отверстия для перехода паровоздушной смеси во вторую и третью камеры. Помимо этого во фланце имеются три посадочных отверстия для установки в них диффузоров, сопла и диффузоры расположены по центральной продольной оси корпуса каждой ступени. Сопла выполнены из нержавеющей стали, а диффузоры - литые, латунные.
Паровоздушная смесь поступает во всасывающую камеру эжектора и увлекается выходящей из сопла с большой скоростью струей пара через смесительную камеру в диффузор первой ступени, где происходит сжатие ее давления, устанавливающегося в охладителе первой ступени. Из диффузора паровоздушная смесь поступает в нижнюю часть корпуса, откуда перегородками направляется в холодильник, смывая его трубки снаружи. Охлаждающая вода поступает в водяную камеру и проходит последовательно по трубкам холодильников.
При этом происходит конденсация пара, находящегося в смеси и несконденсировавшаяся часть проходит во всасывающую камеру и входную часть диффузора второй, а затем и третьей ступени.
Образовавшийся конденсат рабочего пара третьей ступени отводится в отсек охладителя второй ступени, здесь часть его испаряется, а часть смешивается с конденсатом второй ступени и поступает в охладитель первой ступени, а оттуда в бак низких точек.
Деаэратор ВД-400 не имеет запаса по уровню воды в своем корпусе, поэтому для устройства работы последнего имеется ВУС и промежуточный бак с регулируемым уровнем воды, подающейся на всас перекачивающих насосов.
Установка промбака с регулируемым уровнем (Н доп.= 80ч220 см.) обусловлена тем, что самослив из ВД-400 к ПН менее 10 метров.
Паровое пространство промбака соединено с паровым пространством вакуумного деаэратора трубой Ду 100 (заведена между I и II тарелкой), что позволяет удалить остаточный кислород после прохождения деаэратора.
Для защиты деаэратора от переполнения и превышения допустимого давления с промежуточного бака выполнен гидрозатвор в БЗК. Для достижения минимальной гидравлической загрузки деаэратора в 30% от номинальной имеется линия рециркуляции с ПН Ду 100.
Отопительные котлы чаще всего изготавливаются из стали. Проходящая через них вода в своем составе имеет кислород и углекислый газ. Оба эти элемента оказывают на металлические конструкции котла крайне негативное влияние. Постоянный контакт стали с этими газами неизбежно приводит к ее ржавлению. Для того чтобы исправить ситуацию и продлить срок службы оборудования, в котельных включаются специальная установка — деаэратор. Что это такое? Об этом и поговорим далее в статье.
ОпределениеДеаэратором 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 конструкцииОтносительная простота конструкции — это то, что отличает деаэратор. Что это такое, мы с вами выяснили. Теперь давайте посмотрим, как устроено это оборудование. 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.
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.
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.
В современных котельных может устанавливаться деаэратор воды:
вакуумный;
атмосферный.
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.
Помимо двух рассмотренных видов деаэраторов, в котельных могут устанавливаться устройства повышенного давления. Работают они при 0.6-0.8 МПа. Иногда в тепловую схему котельных также включается оборудование пониженного давления.
Где же может применяться деаэратор? Что это такое, вы теперь знаете. Поскольку такое устройство предназначено для дегазации рабочей среды, применяется оно в основном там, где есть нагревательное оборудование, изготовленное из стали.
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. используются в тепловых схемах с котлами, подающими большое количество пара.
Тарельчатый деаэратор: принцип работыСхема 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 водыТеплоноситель 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 перетекает к Последний направляет ее во всасывающий коллектор или в бак хранения.
Таким образом, ответ на вопрос о том, что такое деаэратор котельной, прост. Это оборудование, предназначенное для кипячения воды горячим паром с целью удаления кислорода. Однако иногда газы из теплоносителя в таких установках удаляются не полностью. В этом случае для дополнительной очистки в воду котельных могут добавляться разного рода реагенты, предназначенные для связывания кислорода. Это может быть, к примеру, 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.
Устройство деаэратора не слишком сложное. Однако его монтаж должен производиться с точным соблюдением всех положенных технологий. При установке такого оборудования руководствуются прежде всего приложенными к нему производителем чертежами и проектом котельной. Перед началом монтажа производится осмотр установки и ее расконсервация. Обнаруженные дефекты устраняются. Собственно сама процедура установки включает в себя следующие этапы:
бак монтируется на фундаменте;
к нему приваривается водосливная горловина;
нижняя часть колонки обрезается по наружному диаметру;
колонна устанавливается на бак (при этом закрепленные внутри нее тарелки должны располагаться строго горизонтально);
колонна приваривается к баку;
монтируются охладитель выпара и гидрозатвор;
в соответствии с чертежами производится подключение магистралей;
устанавливается запорная и регулирующая арматура;
проводятся гидравлические испытания оборудования.
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. Принцип работы его также немного другой. Пар в таких установках поступает снизу - из расположенной в баке горизонтально гребенки. Сама емкость разделена на зону подогрева и деаэрации. Питающая вода котла поступает в первый отсек из расположенного сверху распылителя. Здесь она разогревается до точки кипения и поступает в зону деаэрации, где паром из нее удаляется кислород.
Итак, вот и все, что можно сказать о таком устройстве, как деаэратор. Что это такое, надеемся, вы поняли, так как мы дали достаточно подробный ответ на этот вопрос. Так называют установку, обеспечивающую длительную работу водогрейных и паровых котлов. Выбор разновидности и способов монтажа этого оборудования осуществляется в соответствии с техническими характеристиками нагревательного оборудования и проектом котельной.