Деаэраторы атмосферного типа. Регулирование атмосферных деаэраторов
Иностранная терминология
В значительной части зарубежных систем технических терминов нет единого термина «деаэратор» для описания элемента тепловой схемы станции в виде бака с колонкой; например, в немецком колонка называется Entragaserdom, и понятие «деаэратор» (Entgaser) относится только к ней, а бак запаса питательной воды - Speisewasserbehälter. В последнее время и в некоторых русскоязычных публикациях (о нетрадиционных для наших предприятий конструкциях либо переводных) бак отделяют от деаэратора.
Назначение
- Защита трубопроводов и оборудования от коррозии .
- Недопущение воздушных пузырей, нарушающих проходимость гидравлических систем, нормальную работу форсунок и т. д.
- Защита насосов от кавитации .
Принцип действия
В жидкости газ может присутствовать в виде:
- собственно растворённых молекул ;
- микропузырьков (порядка 10 −7 ), образующихся вокруг частиц гидрофобных примесей;
- в составе соединений, разрушающихся на последующих стадиях технологического цикла с выделением газа (например, NaHCO 3).
В деаэраторе происходит процесс массообмена между двумя фазами : жидкостью и парогазовой смесью. Кинетическое уравнение для концентрации растворённого в жидкости газа при его равновесной (с учётом содержания во второй фазе) концентрации , исходя из закона Генри , выглядит как
,где - время; f - удельная поверхность раздела фаз; k - скоростной коэффициент, зависящий, в частности, от характерного диффузионного пути , который газ должен преодолеть для выхода из жидкости. Очевидно, для полного удаления газов из жидкости требуется (парциальное давление газа над жидкостью должно стремиться к нулю, то есть выделившиеся газы должны эффективно удаляться и замещаться паром) и бесконечное время протекания процесса. На практике задаются технологически допустимой и экономически целесообразной глубиной дегазации.
В термических деаэраторах, основанных на принципе диффузионной десорбции , жидкость нагревается до кипения ; при этом растворимость газов близка к нулю, образующийся пар (выпар) уносит газы ( снижается), а коэффициент диффузии высок (растёт k ).
В вихревых деаэраторах собственно обогрева жидкости не происходит (это делается в теплообменниках перед ними), а используются гидродинамические эффекты, вызывающие принудительную десорбцию : жидкость разрывается в самых слабых местах - по микропузырькам газа, а затем в вихре фазы разделяются силами инерции под действием разности плотности .
Кроме того, известны небольшие установки, где некоторая степень деаэрации достигается облучением жидкости ультразвуком . При облучении воды ультразвуком интенсивностью порядка 1 Вт /см 2 происходит снижение на 30-50 %, k возрастает примерно в 1000 раз, что приводит к коагуляции пузырьков с последующим выходом из воды под действием Архимедовой силы .
Выпар
Выпар - это смесь выделившихся из воды газов и небольшого количества пара, подлежащая эвакуации из деаэратора. Для нормальной работы деаэраторов распространённых конструкций его расход (по пару по отношению к производительности) должен составлять не менее 1-2 кг/т, а при наличии в исходной воде значительного количества свободной или связанной углекиcлоты - 2-3 кг/т. Чтобы избежать потерь рабочего тела из цикла, выпар на крупных установках конденсируют . Если охладитель выпара, применяемый для этой цели, устанавливается на исходной воде деаэратора (как на рис.), она должна быть достаточно сильно недогрета до температуры насыщения в деаэраторе. При использовании выпара на эжекторах он конденсируется на их холодильниках, и специальный теплообменник не нужен.
Термические деаэраторы
Термические деаэраторы классифицируютя по давлению.
Атмосферные деаэраторы (см. рис.) требуют наименьшей толщины стенок; выпар удаляется из них самотёком под действием небольшого избытка давления над атмосферным. Вакуумные деаэраторы могут работать в условиях, когда на котельной нет пара; однако им требуется специальное устройство для отсоса выпара (вакуумный эжектор) и б́ольшая толщина стенок, к тому же бикарбонаты при низких температурах разлагаются не полностью и есть опасность повторного подсоса воздуха по тракту до насосов . Деаэраторы ДП имеют больш́ую толщину стенок, зато их применение в схеме ТЭС позволяет сократить количество металлоёмких ПВД и использовать выпар как дешёвую рабочую среду для пароструйных эжекторов конденсатора ; деаэрационная приставка конденсатора, в свою очередь, является вакуумным деаэратором.
Как теплообменные аппараты термические деаэраторы могут быть смесительными (обычно, греющие пар и/или вода подаются в объём деаэратора) или поверхностными (греющая среда отделена от нагреваемой поверхностью теплообмена); последнее часто встречается у вакуумных подпиточных деаэраторов теплосетей.
По способу создания поверхности контакта фаз смесительные деаэраторы подразделяются на струйные , плёночные и барботажные (встречаются смешанные конструкции).
В струйных и плёночных деаэраторах основным элементом является колонка деаэратора - устройство, в котором вода стекает сверху вниз в бак, а греющий пар поднимается снизу вверх на выпар, попутно конденсируясь на воде. В небольших деаэраторах колонка может быть интегрирована в один корпус с баком; обычно же она выглядит как вертикальный цилиндр, пристыкованный сверху к горизонтальному баку (цилиндрической ёмкости с эллиптическими либо коническими днищами). Сверху находится водораспределитель, снизу - парораспределитель (например, кольцевая перфорированная труба), между ними - активная зона. Толщина колонки данной производительности определяется допустимой плотностью орошения активной зоны (расходом воды через единицу площади).
В деаэраторах струйного типа вода проходит активную зону в виде струй, на которые она может быть разбита 5-10 дырчатыми тарелками (кольцевые с центральным проходом пара чередуются с круговыми меньшего диаметра , обтекаемыми по краю). Струйные деаэрационные устройства имеют простую конструкцию и малое паровое сопротивление, но интенсивность деаэрации воды сравнительно низка. Колонки струйного типа имеют большую высоту (3,5-4 м и более), что требует высокого расхода металла и неудобно при ремонтных работах. Такие колонки применяются как первая ступень обработки воды в двухступенчатых деаэраторах струйно-барботажного типа.
Также существуют форсуночные (капельные) деаэраторы , где вода разбрызгивается из форсунок в капельном виде; эффективность за счёт измельчения фазы велика, однако работа форсунок ухудшается при засорении и при сниженных расходах, а на преодоление сопротивления сопел уходит очень много электроэнергии .
В деаэраторах с колонками плёночного типа поток воды расчленяется на пленки, обволакивающие насадку-заполнитель, по поверхности которой вода стекает вниз. Применяется насадка двух типов: упорядоченная и неупорядоченная. Упорядоченную насадку выполняют из вертикальных, наклонных или зигзагообразных листов, а также из укладываемых правильными рядами колец, концентрических цилиндров или других элементов. Преимущества упорядоченной насадки - возможность работы с высокими плотностями орошения при значительном подогреве воды (20-30 °C) и возможность деаэрации неумягчённой воды. Недостаток - неравномерность распределения потока воды по насадке. Неупорядоченная насадка выполняется из небольших элементов определенной формы, засыпаемых произвольно в выделенную часть колонки (кольца, шары , сёдла , омегаобразные элементы). Она обеспечивает более высокий коэффициент массоотдачи, чем упорядоченная насадка. Пленочные деаэраторы малочувствительны к загрязнению накипью, шламом и окислами железа, но более чувствительны к перегрузке.
В деаэраторах барботажного типа поток пара, который вводится в слой воды, дробится на пузыри . Преимуществом этих деаэраторов является их компактность при высоком качестве деаэрации. В них происходит некоторый перегрев воды относительно температуры насыщения, соответствующей давлению в паровом пространстве над поверхностью. Величина перегрева определяется высотой столба жидкости над барботажным устройством. При движении увлекаемой пузырьками пара воды вверх происходит её вскипание , способствующее лучшему выделению из раствора не только кислорода , но и углекислоты , которая в деаэраторах других типов удаляется из воды не полностью; в том числе разлагаются и бикарбонаты NaHCO 3 , турбулизация жидкости. Эффективность барботажных устройств снижается при значительном уменьшении удельного расхода пара. Для обеспечения глубокой деаэрации вода в деаэраторе должна подогреваться не менее чем на 10 °C, если нет возможности для увеличения расхода выпара. Барботажные устройства могут быть затопленными в баке в виде перфорированных листов (при этом трудно обеспечить беспровальный режим) или устанавливаться в колонке в виде тарелок.
Показатели и обозначения
Производительность деаэратора - расход деаэрированной воды на выходе из деаэратора. В деаэраторах типа ДВ при использовании в качестве греющей среды (теплоносителя) перегретой деаэрированной воды расход последней в производительность не входит.
Полезная вместимость деаэраторного бака - расчетный полезный объём бака, определяемый в размере 85 % его полного объёма.
ГОСТ устанавливает ряды для подбора ёмкости баков (для ДА 1-75 м³, ДП 65-185 м³) и производительности (1-2800 /). Деаэратор обозначается по принципу ДА(ДП,ДВ)-(производительность, т/ч)/(полезная вместимость бака, м³) ; колонки отдельно КДА(КДП)-(производительность) , баки БДА(БДП)-(вместимость) .
Вихревые деаэраторы
Литература
- Рихтер Л. А., Елизаров Д. П., Лавыгин В. М. Глава третья. Деаэраторы // Вспомогательное оборудование тепловых электростанций. - М .: Энергоатомиздат, 1987. - 216 с.
- Кувшинов О. М. Ржа? Долой кислород! . kwark.ru . «Наука и жизнь » № 12 (2006). Архивировано из первоисточника 8 апреля 2012. Проверено 3 сентября 2011.
- Кувшинов О. М. Щелевые деаэраторы КВАРК - эффективное устройство для деаэрации жидкости . kwark.ru . «Промышленная энергетика» № 7 (2007).
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.
Определение
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
Относительная 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.
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:
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.
Сфера использования
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 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 перетекает к Последний направляет ее во всасывающий коллектор или в бак хранения.
Химическая деаэрация
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.
Особенности монтажа
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.
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. 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.
Деаэратор - техническое устройство, реализующее процесс деаэрации некоторой жидкости (обычно воды), то есть её очистки от присутствующих в ней нежелательных газовых примесей (кислород и двуокись углерода). Будучи растворенными в воде, эти газы вызывают коррозию питательных трубопроводов и поверхностей нагрева котла, вследствие чего оборудование выходит из строя. На паротурбинных станциях применяют термическую деаэрацию воды.
Принцип действия термических деаэраторов основан на том, что абсолютное давление над жидкостью - это сумма парциальных давлений газов и пара.
Если увеличить парциальное давление пара так, что при одновременном удалении выпара (это смесь выделившихся из воды газов и небольшого количества пара, подлежащая эвакуации из деаэратора), то как следствие получим суммарное парциальное давление газов . Тогда по закону Генри (равновесная массовая концентрация газов в растворе пропорционально парциальному давлению в газовой среде над раствором) т.е растворенные газы отсутствуют. Увеличения парциального давления пара в свою очередь можно добиться увеличением температуры воды до температуры насыщения при данном давлении при .
Классификация термических деаэраторов.
По назначению: деаэраторы питательной воды паровых котлов; добавочной воды и обратного конденсата внешних потребителей; подпиточной воды тепловой сети.
По давлению греющего пара: повышенного давления (0,6-0,8 МПа)(Д ); атмосферные (0,12 МПа)(ДА ); вакуумные (7,5-50 кПа)(ДВ ).
По способу обогрева деаэрированой воды: смесительного типа (со смешением греющего пара с обогреваемой водой); деаэраторы перегретой воды с внешним предварительным подогревом воды отборным паром.
По конструкции (по принципу образования межфазной поверхности): с поврхностью контакта образующейся в турбулентном режиме (стройно-барбатажный, пленочного типа с неупорядоченной насадкой, струйый тарельчатого типа); с фиксированной поверхностью контакта фаз (пленочного типа с упорядоченной насадкой).
Принципиальная схема деаэрационной установки.
Рис. Атмосферный деаэратор смешивающего типа: 1 - бак (аккумулятор), 2 - выпуск питательной воды из бака, 3 - водоуказательное стекло, 4 - манометр, 5, 6 и 12 - тарелки, 7 - спуск воды в дренажный бак, 8 - автоматический регулятор подачи Химически очищенной воды, 9 - охладитель пара, 10 - выпуск пара в атмосферу, 11 и 15 - трубы, 13 - деаэраторная колонка, 14 - парораспределитель, 16 - впуск воды в гидравлический затвор, 17 - гидравлический затвор, 18 - выпуск лишней воды из гидравлического затвора
Деаэратор состоит из бака 1 и колонки 13, внутри которой установлен ряд распределительных тарелок 5, 6 и 12. Питательная вода (конденсат) от насосов поступает в верхнюю часть деаэратора на распределительную тарелку 12; по другому трубопроводу через регулятор 8 на тарелку 12 подводится в качестве добавки химически очищенная вода; с тарелки питательная вода отдельными и равномерными струйками распределяется по всей окружности деаэраторной колонки и стекает вниз последовательно через ряд расположенных одна под другой промежуточных тарелок 5 и 6 с мелкими отверстиями. Пар для подогрева воды вводится в деаэратор по трубе 15 и парораспределитель 14 снизу под водяную завесу, образующуюся при стекании воды с тарелки на тарелку, и, расходясь во все стороны, поднимается вверх, навстречу питательной воде, нагревая ее. При этой температуре воздух выделяется из воды и вместе с остатком несконденсировавшегося пара уходит через вестовую трубу 11, расположенную в верхней части деаэрациопной головки, непосредственно в атмосферу или охладитель пара 9. Освобожденная от кислорода и подогретая вода выливается в сборный бак 1, расположенный под колонкой деаэратора, откуда расходуется для питания котлов. Во избежание значительного повышения давления в деаэраторе на нем устанавливают два гидрозатвора, а также гидравлический затвор 17 на случай образования в нем разрежения. При превышении давления может произойти взрыв деаэратора, а при разрежении атмосферное давление может смять его. Деаэратор снабжают водоуказательным стеклом 3 с тремя кранами - паровым, водяным и продувочным, регулятором уровня воды в баке, регулятором давления и необходимой измерительной аппаратурой. Для надежной работы питательных насосов деаэратор устанавливают на высоте не менее 7 м над насосом.
Деаэраторы атмосферного давления предназначены для удаления коррозионно-агрессивных газов (кислорода и свободной углекислоты) из питательной воды паровых котлов и подпиточной воды систем теплоснабжения и в котельной.
Пример условного обозначения деаэратора
ДА-5/2
Где: ДА - деаэратор атмосферный;
5 - производительность колонки м³/ч;
2 - емкость бака м³;
Технические характеристики, комплектность и типы Деаэраторов
| Параметры | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Производительность, т/ч | 5 | 5 | 15 | 15 | 25 | 25 | 50 | 50 | 100 | 100 | 100 |
| Диапазон производительности, т/ч | 1,5-6 | 1,5-6 | 4,5-18 | 4,5-18 | 7,5-30 | 7,5-30 | 15-60 | 15-60 | 30-120 | 30-120 | 30-120 |
| Давление рабочее, МПа | 0,02 | ||||||||||
| Тепмература деаэрированной воды, °С | 104,25 | ||||||||||
| Средний нагрев воды в деаэраторе, °С | 10..50 | ||||||||||
| Колонка | КДА-5 | КДА-15 | КДА-25 | КДА-50 | КДА-100 | КДА-100 | |||||
| Масса, кг | 210 | 210 | 210 | 210 | 427 | 427 | 647 | 647 | 860 | 860 | 860 |
| Бак | БДА-4 | БДА-8 | БДА-15 | БДА-25 | |||||||
| Емкость бака, м³ | 2 | 4 | 4 | 8 | 8 | 15 | 15 | 25 | 25 | 35 | 50 |
| Масса, кг | 1100 | 1395 | 1395 | 2565 | 2565 | 3720 | 3720 | 5072 | 5072 | 7046 | 9727 |
| Охладитель выпара | ОВА-2 | ОВА-2 | ОВА-2 | ОВА-2 | ОВА-2 | ОВА-2 | ОВА-2 | ОВА-8 | ОВА-8 | ||
| Площадь поверхности теплообмена охладителя выпара, м2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 8 | 8 | 8 |
| Масса, кг | 232 | 232 | 232 | 232 | 232 | 232 | 232 | 232 | 472 | 472 | 472 |
| Предохранительное устройство | ДА-25 | ДА-25 | ДА-25 | ДА-25 | ДА-25 | ДА-50 | ДА-100 | ДА-100 | |||
| Масса, кг | 277 | 277 | 277 | 277 | 277 | 277 | 401 | 401 | 813 | 813 | 813 |
Устройство и принцип работы деаэратора
В состав деаэратора входят:
- деаэрационная колонка;
- деаэраторный бак;
- охладитель выпара;
- комбинированное предохранительное устройство для защиты от аварийного повышения давления и уровня.
В деаэраторе применена двухступенчатая схема дегазации: две ступени размещены в деаэрационной колонке 1-ая ступень - струйная, 2-ая - барботажная.
Рис 1. Схема даеэрационной установки атмосферного давления типа ДА
1 - Бак деаэраторный; 2 - Колонка деаэрационная; 3 - Охладитель выпара; 4 - Устройство предохранительное; 5 - Регулятор уровня; 6 - Регулятор давления; 7 - Холодильник отбора проб; 8 - Барботажное устройство; 9 - Барботажная тарелка; 10 - Перепускная тарелка; 11 - Верхняя тарелка; 12 - Пароперепускное устройство; 13 - Указатель уровня; 14 - Люк-лаз.
В деаэраторном баке размещена третья, дополнительная ступень, в виде затопленного барботажного устройства.
Вода, подлежащая деаэрации, подается в колонку (2) через штуцеры (А, 3, И, Г). Здесь она последовательно проходит струйную и барботажную ступени, где осуществляется ее нагрев и обработка паром. Из колонки вода струями стекает в бак, после выдержки в котором отводится из деаэратора через штуцер (Ж).
Основной пар подается в бак деаэратора через штуцер (Е), вентилирует паровой объем бака и поступает в колонку. Проходя сквозь отверстия барботажной тарелки (9), пар подвергает воду на ней интенсивной обработке (осуществляется догрев воды до температуры насыщения и удаление микроколичеств газов). При увеличении тепловой нагрузки срабатывает гидрозатвор пароперепускного устройства (12), через которое пар перепускается в обвод барботажной тарелки. При снижении тепловой нагрузки гидрозатвор заливается водой, прекращая перепуск пара.
Из барботажного отсека пар направляется в струйный отсек . В струях происходит нагрев воды до температуры, близкой к температуре насыщения, удаление основной массы газов и конденсация большей части пара. Оставшаяся парогазовая смесь (выпар) отводится из верхней зоны колонки через штуцер (Б) в охладитель выпара (3) или непосредственно в атмосферу. Процесс дегазации завершается в деаэраторном баке (1), где происходит выделение из воды мельчайших пузырьков газов за счет отстоя. Часть пара может подаваться через штуцер в размещенное в водяном объеме бака барботажное устройство (8), предназначенное для обеспечения надёжной деаэрации (особенно в случае использования воды с низкой бикарбонатной щёлочностью (0,2...0,4 мг-экв/кг) и высоким содержанием свободной углекислоты (более 5 мг/кг) и при резко переменных нагрузках деаэратора.
Конструкция внутренних устройств деаэрационной колонки обеспечивает удобство внутреннего осмотра. Перфорированные листы внутренних устройств изготавливаются из коррозионно-стойкой стали.
Охладитель выпара поверхностного типа состоит из горизонтального корпуса и размещенной в нем трубной системы (материал трубок - латунь либо коррозионно-стойкая сталь).
Химочищенная вода проходит внутри трубок и направляется в деаэрационную колонку через штуцер (А). Парогазовая смесь (выпар) поступает в межтрубное пространство, где пар из нее практически полностью конденсируется. Оставшиеся газы отводятся в атмосферу, конденсат выпара сливается в деаэратор или дренажный бак.
Для обеспечения безопасной эксплуатации деаэраторов предусматривается их защита от опасного повышения давления и уровня воды в баке с помощью комбинированного предохранительного устройства .
Устройство подключается к деаэраторному баку через штуцер перелива.
Устройство состоит из двух гидрозатворов, один из которых защищает деаэратор от превышения допустимого давления, а другой от опасного повышения уровня, объединенных в общую гидравлическую систему, и расширительного бака. Расширительный бак служит для накопления объёма воды (при срабатывании устройства), необходимого для автоматической заливки устройства (после устранения нарушения в работе установки), т.е. делает устройство самозаливающимся.
Диаметр парового гидрозатвора определён, исходя из наибольшего допустимого давления в деаэраторе при работе устройства 0,07 МПа и максимально возможного в аварийной ситуации расхода пара в деаэратор при полностью открытом регулирующем клапане и максимальном давлении в источнике пара.
Монтаж и порядок установки деаэратора
Перед монтажом деаэратора необходимо: провести осмотр и расконсервацию; приваренные заглушки срезать газом, а кромки патрубков разделать под сварку.
1. Деаэратор предпочтительно располагать в помещениях. Установка его на открытом воздухе допускается в обоснованных случаях (по решению проектирующей организации).
2. Деаэраторный бак устанавливается строго по горизонтали на заранее подготовленный бетонированный фундамент (с установленными анкерными болтами), либо на металлическую этажерку. Одна опора жестко закрепляется болтами, вторая свободно опирается на опорный лист.
3. Деаэрационная колонка устанавливается на баке путем приварки к переходному штуцеру. Относительно вертикальной оси колонка может быть ориентирована произвольно в зависимости от конкретной компоновки установки.
4. Схема установки деаэратора, комплектующего оборудования и обвязки их трубопроводами, а также схема и приборы контроля и автоматического регулирования определяется проектной организацией в зависимости от условий, назначения и возможностей объекта, на котором они устанавливаются.
5. Схемой деаэрационной установки должна быть предусмотрена возможность проведения ее гидравлического испытания (перед включением в работу и периодически по мере необходимости) избыточным давлением 0,2 МПа. Охладитель выпара испытывается избыточным давлением 0,6 МПа.
Купить деаэратор
Для приобретения деаэратора обращайтесь по контактам, указанным в вверху страницы.
Здравствуйте уважаемые заказчики предприятия МеталлЭкспортПром и кто интересуется нашей продукцией. Сегодня я хочу подробно рассказать какие бывают деаэраторы дп - повышенного давления , которые редко, но все же применяются и представляют собой технически сложные и ответственные емкости. Всем кто работает с таким оборудованием знаком деаэратор атмосферный или вакуумный, а вот устройства о которых я сейчас говорю знают не многие. И так по-порядку.
Само название говорит о том, что устройство в отличие от обычных аппаратов, работает при повышенном давлении. В серии ДА используется давление 0,12 МПа, а в серии ДП, про которую мы сейчас говорим от 0,23 до 1,08 МПа у ДП1000/120 , это в девять раз больше, чем у атмосферников. Соответственно и стенки сосудов гораздо толще. Если интересно сразу посмотреть технические характеристики, то переходим и для АЭС , или читаем далее.
Сам аппарат относится к емкостному оборудованию, подробней о емкостях можно посмотреть , но так как внутри его протекают и процессы теплообмена, то его можно отнести и к теплообменникам, о которых все написано в этом разделе . Давайте рассмотрим из чего он состоит.
А состоит он из деаэрационной колонки, условное обозначение кдп, начиная с кдп-80 до кдп-6000, расшифровывается соответственно КДП - колонка деаэратора повышенного давления, а числа рядом это номинальная производительность измеряемая в тоннах в час или т/ч, т.е. бывают от 80 до 6000 тонн в час. Производительность деаэратора это количество подготовленной воды на выходе из него, т.е. сколько он может обработать и выдать воды в тоннах в час. И так таких колонок может быть от одной до четырех и более, в отличии от простого атмосферного деаэратора с одной колонкой, и они могут быть, как вертикальные, так и горизонтальные, в зависимости от устройства аппарата.Теперь рассмотрим какую функцию выполняет колонка. Для этого начнем с самого начала, а зачем нужен вообще сам деаэратор дп и куда и где он устанавливается.
А устанавливают их на ТЭС и АЭС, в которых имеются энергетические котлы с начальным давлением пара от 10 МПа, в отличии от атмосферных работающих соответственно при малом атмосферном давлении и с малыми водогрейными котлами при давлении 0,07 МПа. Разница налицо, давление пара энергетических котлов в сто с лишним раз больше, впрочем как и они сами. Давайте далее рассмотрим, чтобы было понятней сам процесс водоподготовки, так как весь емкостный и теплообменный аппарат для этого и предназначен.
Водоподготовка
Так как мы рассматриваем тепловые и атомные электрические станции, то и рассмотрим процессы в них протекающие. Любая электрическая станция нужна для получения электроэнергии, которая дальше идет в дома или на предприятия. А откуда она берется? Ее вырабатывает генератор, который приводит в движение турбина, для работы которой нужен пар, а пар вырабатывает парогенератор или сам паровой котел,в зависимости от устройства станции. Но пар должен откуда-то образовываться, а получается он путем испарения питательной воды.
Вода поступающая в реактор или котел должна быть очищена, как от механических примесей, так и от газов, которые могут в ней присутствовать. Вот эти примеси могут откладываться на стенках трубопроводов и самих котлов, тем самым уменьшая процессы протекания жидкостей и теплообмен, а присутствующие в воде газы вызывают коррозию труб стенок котлов. Все это не только приводит к ухудшению эффективности работы, но может вызвать и аварийную ситуацию. Чтобы это не допустить и нужна водоподготовка и водоочистка, в которой непосредственное участие и принимает в нашем случае, который удаляет коррозионно активные газы их питательной воды реакторов и паровых котлов.
Только в аэс имеются два контура. В первый вода подготавливается и заливается. И этот контур работает многие месяцы, а вот второй контур работает несколько иначе, читаем далее. Есть и одноконтурные, тогда теплоноситель вода проходит полный цикл от котла через парогенератор до турбины, потом в конденсатор и снова в реактор.Такие станции дешевле, но оборудование работает в условиях радиации. Поэтому двухконтурные более безопасные, так как радиоактивная вода движется только в замкнутом первом контуре, который находится за кожухом и бетоном, это сам реактор, взаимодействие идет в парогенераторе, но это уже не так сильно.
Процессы протекающие в аэс
Рассмотрим все процессы от начала до конца на примере атомной электрической станции, но только те касаемо нашей темы. И так. Есть сердце станции это реакторный блок, внутри которого находятся стержни, в которых и протекает ядерная реакция. При этом выделяется огромное количество тепла. Эта емкость находится внутри другой емкости, между которыми и находится вода. Т.е. два бака представляют собой ядерный котел, внутри которого протекает ядерная реакция и нагревает воду в промежутке между ними.
Нагретая вода попадает в теплообменник, называемый парогенератор, проходит через него отдавая теплоту, и выходит из него и далее нагнетается циркуляционным насосом снова в котел. Это первый контур. И он замкнутый, т.е. вода заливается туда и циркулирует большое время, конечно иногда пополняясь.
Но есть и второй контур. В теплообменный аппарат- парогенератор, нагнетается насосом вода почти кипящей и в нем уже закипает превращаясь в пар, для этого служит являющийся частью генератора. Пар выходит и бьет по лопаткам турбины приводя ее в движение, вращается ротор, который связан с ротором генератора. А генератор и вырабатывает электрическую энергию. Так вот пар проходя через турбину не рассеивается, зачем его терять, а выходит из турбины и попадает в конденсатор, служащий для конденсации пара и превращения его в жидкость.
Можно более подробно ознакомиться с конденсаторами .
Водоочистка
Конденсат на выходе из конденсатора попадает в деаэрационную колонку сверху. Другая часть пара на выходе из турбины из второго отбора, так же подается в колонку только снизу. Конденсат движет вниз, а пар ему навстречу. В результате этого процесса коррозионные газы их смесь, называемая выпаром, кислород, азот и другие поднимаются на верх и выходят попадая в охладитель выпара , который представляет собой кожухотрубный теплообменник с набором латунных или нержавеющих теплообменных труб. Пар конденсируется и попадает в бак, а газы отводятся в атмосферу. Так выглядит процесс водоочистки, который тесно связан с деаэрацией.
С колонками для атмосферных деаэраторов можно ознакомиться . Там же рассмотрен подробно и принцип ее работы и назначение.
Деаэрация
Деаэрация это процесс подготовки питательной воды для котлов, связанный с удалением газов. И так в колонке вода очищается от газов и сливается в деаэраторный бак, накапливаясь в нем. Далее насос и накачивает ее в теплообменник парогенератор. Вода внутри поднимается и нагревается водой первого контура и попадает в испаритель.
Технические характеристики деаэраторов для АЭС
| Наименование | Производительность номинальная, т/ч | Давление рабочее абсолютное, МПа (кгс/см 2) | Колонка | Количество колонок | Диаметр колонки, мм | Емкость бака, м 3 | Емкость бака полезная мм 3 | Диаметр бака, мм | Длина деаэратора, мм | Высота деаэратора, мм | Масса, кг | Масса деаэратора с водой, мм |
| дп-2000-2х1000/120-А | 2000 | 0.7(7.0) | кдп-10А вертикальная | 2 | 2400 | 150 | 120 | 3400 | 17000 | 8300 | 43200 | 227200 |
| дп-3200-2х1600/185-А | 3200 | 0.69(0.7) | кдп-1600-А вертикальная | 2 | 3400 | 210 | 185 | 3400 | 23415 | 11160 | 93000 | 361000 |
| дп-3200/220-А | 3200 | 1.35(13.8) скользящее | кдп-3200-А горизонтальная | 1 | 3000 | 350 | 220 | 3800 | 32180 | 7900 | 230000 | 710000 |
| дп-6000/250-А | 6000 | 0.82(8.4) | кдп-6000-А горизонтальная | 1 | 3000 | 400 | 250 | 3800 | 32180 | 7900 | 190000 | 74000 |
| дп-6000/250-А-1 таблиц выше. |