Деаэрированная вода это: Деаэрация воды это | Процесс получения питательной воды

Деаэрация воды это | Процесс получения питательной воды

12 мар 2021 в 00:00

Содержание статьи:

Способы деаэрации

По форме деаэраторы выпускают

Что может привести к нарушению (сбою) работы деаэраторных установок

Меры безопасности

Эксплуатация деаэраторных установок.

Виды деаэраторов

Атмосферный

Вакуумный

Вихревой

Деаэрация воды представляет собой процесс очищения жидкости от газообразных коррозионно-агрессивных примесей из теплоносителя.

Деаэратор — техническое устройство, где происходит деаэрация питательной и подпиточной воды или жидкого топлива от углекислого газа СО2, азота N и кислорода O2.

Наличие в воде газовых смесей приводит к коррозии оборудования. Удаление газов из воды увеличивает срок службы узлов и деталей конструкции, а также всего оборудования и трубопроводов  отопительной системы.

Первые разработки устройств деаэрации воды в нашей стране начали проводить с шестидесятых годов прошлого века Центральным котлотурбинным институтом (ЦКТИ). Были сконструированы первые барботажные и пленочно-струйные установки атмосферного типа (ДА) и вакуумного типа (ДВ). В те времена они отлично справлялись с поставленной задачей. Но с течением времени, пришли более экономичные современные технологии и появились новые типы деаэраторов. 

Деаэраторы выпускаются для применения во многих сферах, с учетом условий работы. Они бывают горизонтальные и вертикальные. 

Деаэраторы можно разделить на: 

• 
  Устройства для инженерных сетей и связанного с ней оборудования. Антикоррозионная защита происходит при удалении пузырьков газа. Оборудование может работать без выхода из строя частей и узлов. 

• 
  Системы для обеспечения хранения подготовленной воды. Гидрозапас необходим для создания безопасной работы нагревательных приборов отопительной системы.  

Чтобы лучше разобраться с деаэрацией, нужно посмотреть, как ведут себя газы в жидкостях. 

В жидкости газы образуются в виде молекулы, микроскопических пузырьков и в виде соединений, при прохождении химических процессов. 

Для удаления газообразных соединений из жидкости применяются следующие физические процессы — нагрев и увеличение давления. При нагреве разрушаются молекулы, пузырьки и соединения газа, образуется пар, который поступает в парообменник или в атмосферу.

Способы деаэрации.

Можно выделить два способа:

• 
  Химическая деаэрация. В жидкость добавляют специальные реагенты: сульфит натрия, гидразин или таннат натрия, благодаря которым происходит связывание молекул кислорода. Этот метод имеет много недостатков. Требуются большие объемы реагентов, появляются соли жесткости, нужно применять катализаторы. Область применения ограниченна и высокая затратная часть.

• 
  Термическая деаэрация. Самый востребованный метод. Термические деаэраторы просты в использовании, их не сложно производить, имеют невысокую стоимость, можно применять практически во всех отопительных системах.

Термические деаэраторы бывают:

1. 
   Атмосферные деаэраторы. Устанавливаются на линии подачи добавочной воды на ТЭС и испарителях. Они работают при естественном давлении, с температурой до 107 градусов. Газовая смесь и пар удаляются самостоятельно

2. 
   Вакуумные деаэраторы. Устанавливаются на подпитке теплосети для деаэрации подпиточной воды. Возможна работа без пара, требуется эжектор и большая толщина стенок. Работают при температуре 40-99 градусов, при пониженном давлении.

3. 
   Повышенного давления деаэраторы. Устанавливают на основном потоке конденсата, обрабатывают питательную жидкость котлов, где давление пара от 9,8 МПа. Работают при высоких температурах от 158 до 188 градусов.

От вида теплообмена такие устройства подразделяются на: деаэраторы перегретой воды, смесительные и поверхностные

Деаэрационное устройство — это деаэрационная колонна, где нагреваемая жидкость течет сверху вниз, а в обратном направлении подается подогретый пар. Колонна монтируется на бак-аккумулятор, куда стекает вся очищенная жидкость.

 Деаэрационные установки отличаются по типу покрытия и по связи воды и пара:

• 
  Струйные, барботажные и пленочные.

• 
  И более современные вихревые, щелевые, струйные вихревые, и центробежно-вихревые деаэраторы. 

В струйном — подача воды осуществляется небольшими струями. В пленочном — пленки нужны для разделения потока жидкости и обволакивания колонны. 

В барботажном деаэраторе очистка воды происходит в баке паром. Крупные газовые соединения подхватывают мелкие и выносят их на поверхность. 

Работа вихревых деаэраторов основана на центробежном эффекте закрученного потока жидкости в горизонтальной трубе. В середине трубы образуется ниша с газом, откуда газовые смеси удаляются в атмосферу через патрубок. 

В щелевых устройствах подогретая жидкость поступает через тонкую щель на закручивающуюся пластину, затем в области пониженного давления происходит ее закипание, а газ устраняется из жидкости благодаря небольшой толщины пленки и центробежного эффекта. Водяной вихрь совершает неполный оборот,  скорость постепенно падает и вода течет вниз.

Центробежно-вихревые деаэрационные установки разработаны Б.А. Зиминым. Здесь очень быстро закипает вода, О2 и CO2 не имеют время для вступления в реакцию с металлом. Они сразу выводятся из устройства. Такого типа установка деаэрации работает без ремонта более тридцати лет на Каширской ГРЭС.

По форме деаэраторы выпускают:

• 
  Тарельчатые. Мембрана в таком деаэраторе выполнена в виде тарелки с отверстиями. Бак для подготовленной воды располагается горизонтально, а над ним вертикально устанавливается бак с тарелками для деаэрации. Жидкость для очистки поступает через вертикальный бак сверху и выходит через тарелки с отверстиями. Пар низкого давления поступает в установку снизу вверх через дырочки в тарелках. Результат — газ выводится наружу, а подготовленная вода поступает в горизонтальный резервуар.

• 
  Распылительные. Представляет собой горизонтальный бак без колонны. Бак делится перегородкой на зону очистки от газов и зону подогрева. Попадая в зону подогрева, жидкость нагревается до определенной температуры и поступает в зону деаэрации, где снизу подается пар, и происходит очищение воды от агрессивных газов. Такие устройства используют не часто.

Эти установки имеют надежные и устойчивые конструкции. Чтобы не возникали нарушения в работе устройств, все датчики должны быть исправны и их показатели не должны отклоняться от действующих норм.  

Деаэрацию можно использовать в разных системах отопления. В системе высокого давления применяют в котлах с высокой мощностью подачи. Они способны создавать под высоким давлением большую концентрацию пара, поддерживать определенную температуру в системе отопления. В системе низкого давления применяют в основном атмосферные деаэраторы вертикального типа с барботажным баком. Для котельных, которые греют воду и подают ее в систему, применяют  вакуумный деаэратор, где принудительно удаляются все газовые примеси.

Кроме вышеперечисленных методов деаэрации существует ультразвуковая и мембранная, с применением азота деаэрация. Такие методы не нашли широкого применения.

Что может привести к нарушению (сбою) работы деаэраторных установок:

1. 
   Изменения расхода воды;

2. 
   повышение или понижение температуры очищенной воды;

3. 
   скачки или даже незначительные изменения давления в деаэраторе;

4. 
   изменение количества пара, подающего в колонку деаэрации;

5. 
   изменение объема пара для барботажа;

6. 
   понижение или повышение определенного уровня воды в баке.

Чтобы устранить агрессивные газовые смеси из теплоносителя в деаэраторе, требуется соблюдать конкретное соотношение температура/давление в устройстве. При таких условиях растворимость газов станет около нуля. Для работы деаэратора на должном уровне, необходимо стабильное давление.

 Меры безопасности

Деаэраторные установки должны в обязательном порядке проходить осмотры снаружи и внутри каждые четыре года. Гидравлические испытания проводят раз в восемь лет в специальных условиях с соблюдением норм и правил, установленных ГОСТ.

Эксплуатация деаэраторных установок.

Для безаварийной работы котла необходимо знать, как правильно применять деаэратор. 

Строго следить за уровнем воды в баке, она должна быть на определенном уровне при понижении давления, периодически следить за условиями необходимого режима и зарегистрировать показание приборов. 

Смотреть за объемом реагентов в воду и контролировать ее качество, смотреть за уровнем очищенной воды.

Необходимо, чтобы гидрозатворы легко открывались и закрывались. Все оборудование обязано иметь метрологический аттестат. Необходимо контролировать показания манометра. 

Подведем итоги. Все методы имеют как недостатки, так и достоинства. Но самая экономически выгодная, с высоким качеством очистки от газов жидкости является термическая деаэрация. Она применяется для подготовки жидкости паровых котлов теплоэлектроцентралей, теплоэлектростанций и различных котельных. Имеющий остаточный выпар используют для обмена теплом и энергией между системами, что позволяет снизить затраты на производство.

__________

г. Тольятти, улица Комсомольская, 86А

[email protected]

 8 (800) 302-79-37 (звонок по России бесплатный)

 https://teh-g.ru/

ТЭХ-Групп: всё для промышленной водоподготовки и водоочистки

Деаэрация умягченной воды и нормы качества питательной и подпиточной воды

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

Таблица 9

‘Для котлов, работающих на мазуте.

Вас может заинтересовать следующая продукция:

Pentair — Деаэрация и распределение воды — Применение

Выберите язык

• Английский

• немецкий

ВАЖНОСТЬ ЭФФЕКТИВНОЙ ДЕАЭРАЦИИ ВОДЫ

Влияние кислорода в напитках всегда играло важную роль, и повышенные требования к качеству предъявляют более высокие требования к остаточному содержанию кислорода. Нежелательное пенообразование в процессе розлива, плохие результаты карбонизации, а также негативные органолептические изменения вызваны недостаточно деаэрированной водой.

Pentair предлагает специализированные блоки для эффективной деаэрации воды и передового распределения технологической воды с ее компонентами.

Преимущества

• Оптимизированная безопасность и качество продукта
• Более длительный срок хранения
• Стабильное и стабильное пивоварение
• Способность соответствовать самым строгим правилам
• Менее трудоемкий
• Простота использования и низкие эксплуатационные расходы

ДЕАЭРАЦИЯ ВОДЫ

Система деаэрации воды Pentair — WDS — это полностью автоматизированная система, использующая технологию отпарки на основе CO ₂ . Деаэрируемая вода подается в верхнюю часть отпарной колонны, проходит через специальные уплотнения из нержавеющей стали и встречается с противотоком CO ₂ . Регулировка парциального давления позволяет CO ₂ более эффективно растворять кислород из воды и помогает удалить кислород из деаэрационного резервуара. Доступны две конструкции наших Pentair WDS: WDS Hot (зачистка при температуре > 70°C) и WDS Cold (зачистка при комнатной температуре).

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ДЕАЭРИРОВАННОЙ ВОДЫ

Гигиенические и асептические клапаны Pentair Südmo используются для максимально безопасного распределения деаэрированной воды.

ВЫСОКОПЛАВНОЕ ПИВОВАРЕНИЕ – КАК ЭТО РАБОТАЕТ

загрузки

Сопутствующие продукты

Посетите наш новый веб-сайт Pentair Biogas Upgrading Solutions и узнайте, как достичь целевых показателей выбросов. — biogas.pentair.com

Все указанные товарные знаки и логотипы Pentair являются собственностью Pentair. Зарегистрированные и незарегистрированные товарные знаки и логотипы третьих лиц являются собственностью их соответствующих владельцев. © 2022 Пентаир. Все права защищены.

|
Регистрация и товарные знаки
|
Условия эксплуатации
|
Уведомление о конфиденциальности

Зачем деаэрировать? – Промышленный пар

Пять основных причин, по которым следует рассмотреть возможность установки деаэратора

Деаэрация питательной воды котла может привести к увеличению срока службы оборудования, снижению затрат на замену трубопроводов и оборудования, а также снижению общего объема технического обслуживания, независимо от размера котельной установки.

В этой статье обсуждаются пять основных причин для включения деаэрации в цикл котла/пара/конденсата:
• Удаление кислорода.
• Удаление углекислого газа (CO2).
• Улучшена работа.
• Улучшенная теплопередача.
• Энергосбережение.

Удаление кислорода

Растворенный кислород до 10 раз более агрессивен, чем двуокись углерода, особенно при более высоких температурах. Например, вода в 2,5 раза агрессивнее при 195°F, чем при 140°F.

Кислородная коррозия, или непрерывное разрушение структуры черного металла, может быть продемонстрировано химическими уравнениями. При контакте с водой (h3O) железо (Fe) растворяется, образуя растворимое соединение гидроксид железа (Fe[OH]2):
Fe + 2h3O = Fe(OH)2 + 2H+

Эта реакция будет продолжаться до достижения равновесия, после чего она прекратится, если предположить, что вода не содержит кислорода. При наличии в системе растворенного кислорода он будет соединяться с гидроксидом железа (Fe[OH]2) с образованием нерастворимого соединения гидроксида железа (ржавчины) (Fe[OH]3):

4Fe(OH)2 + O2 + h3O = 4Fe(OH)3

Циркуляция растворенного кислорода препятствует равновесию, так как гидроксид железа непрерывно удаляется из раствора. Реакция будет продолжаться до полного удаления кислорода из воды или полного растворения металла.

Кислородная коррозия обычно проявляется в виде точечной коррозии. Несмотря на то, что теряется лишь относительно небольшая часть металла, сбои все же могут происходить.

Удаление двуокиси углерода

Действуя одновременно, двуокись углерода и кислород могут быть на 40 % более агрессивными, чем те же количества двух газов, действующих по отдельности. Гидроксид железа представляет собой щелочное соединение, скорость его растворения зависит от pH воды, с которой он находится в контакте. Чем ниже рН воды, тем быстрее гидроксид железа переходит в раствор. Конденсат может содержать углекислый газ в растворе, образуя угольную кислоту (h3CO3):

CO2 + h3O = h3CO3

Углекислый газ является обычной причиной коррозии паровых и обратных трубопроводов, характеризующейся общим утончением стенки трубы или образованием бороздок на дне трубы.

Основным источником углекислого газа является бикарбонатная (HCO3) и карбонатная (CO3) щелочность подпиточной воды котла. При воздействии температуры котла гидрокарбонатная и карбонатная щелочность подвергается термическому разложению с выделением углекислого газа, который уносится с паром:

2(HCO3) + теплота = (CO3) + CO2 + h3O

Чрезвычайно важно, чтобы углекислый газ, высвобождающийся при термическом разложении в котле, немедленно деаэрировался и не допускал повторного использования или концентрации в пароконденсатном цикле.

Благодаря эффективной деаэрации питательной воды свободный газообразный диоксид углерода, растворенный в большей части природной воды, изначально почти полностью удаляется и, таким образом, обычно не является основным фактором.

Улучшенная работа

Помимо удаления свободного кислорода и двуокиси углерода, деаэратор, использующий пар в качестве промывочного газа, обеспечивает нагрев питательной воды котла. Добавление горячей питательной воды в котел значительно снижает вероятность теплового удара, вызванного расширением и сжатием поверхностей нагрева.

В системах с циклами перекачивания насосов производительность насоса должна быть значительно выше — как для компенсации упущенной выгоды, так и для поддержания потребности в паре. Эти циклы включения-выключения, даже в деаэрированных системах, нарушают тепловую циркуляцию из-за помпажа или затопления котлов избыточной водой, схлопывая активные пузырьки пара. Это может вызвать нестабильный уровень воды и колебания скорости стрельбы.

Система включения-выключения создает нестабильную нагрузку на деаэратор, заставляя его реагировать циклически и работать с мощностью, возможно, в два-три раза превышающей проектную мощность в течение половины или двух третей времени. Это похоже на попытку разогнаться до средней скорости 50 миль в час в долгой поездке, двигаясь со скоростью 100 миль в час в один час и отдыхая в следующий.

Все деаэраторы должны быть оборудованы центробежными насосами, пригодными для работы в режиме плавного регулирования, а все котлы должны быть оборудованы регуляторами питательной воды с плавным регулированием. Имеет смысл заливать воду в котел с той же скоростью, что и уходит в виде пара.

Улучшенная теплопередача

Воздух является отличным изолятором. Когда ему позволяют концентрироваться в технологическом оборудовании, он значительно ухудшает теплопередачу. Поскольку воздух не отдает тепло кинетически, он имеет тенденцию образовывать пластины на нагревательных поверхностях. При определенных условиях всего 0,5 процента воздуха по объему может снизить теплопередачу на целых 50 процентов.

Хотя жизненно важно как можно быстрее избавить системы от нежелательных неконденсируемых газов, не менее важно, в первую очередь, не допускать попадания этих газов в системы.

Энергосбережение

Возвраты высокого давления, которые иначе улавливались бы в атмосфере, могут быть уловлены непосредственно обратно в деаэратор. Пар мгновенного испарения из улавливаемой системы среднего высокого давления, извлекаемый деаэратором, может составлять до 20 процентов топлива, необходимого для обеспечения тепла для этого процесса. Отсутствие конденсатоотводчиков в системах низкого давления и перекачка конденсата непосредственно в деаэратор могут сэкономить до 6 процентов топлива. Отработанный пар и пар вторичного вскипания, которые в противном случае выбрасывались бы в атмосферу, могут предпочтительно использоваться деаэратором для предварительного нагрева подпиточной воды.

Экономия энергии также может быть достигнута с помощью эффективной системы рекуперации тепла с продувкой. Возможна экономия топлива до 3 процентов, при этом окупаемость часто достигается в течение нескольких месяцев. Непрерывная рекуперация тепла продувки может быть встроена в деаэраторный цикл с минимальными затратами на установку и без необходимости отключения котловой системы. Большинство новых деаэраторов включают непрерывную рекуперацию тепла продувки.

Заключение

Хотя многие считают, что это часть обычного технического обслуживания, ремонт и замена конденсатопроводов, труб котла и т. д. могут стать ненужными при использовании деаэратора. Немногие инженеры рассматривают установку парового котла без серьезного рассмотрения установки деаэратора.

Требования к деаэрации

Теоретически, когда давление паров воды и давление растворения растворенных газов значительно превышают давление, воздействующее на систему, газы становятся нерастворимыми. Вода просто не может содержать растворенные газы при температурах насыщения, таких как 212°F при атмосферном давлении или 250°F при манометрическом давлении 15 фунтов на квадратный дюйм (при условиях на уровне моря). Однако температура насыщения
сама по себе не обеспечивает полного удаления газа. Если бы это было так, не было бы необходимости в сложных деаэраторах, поскольку открытый резервуар, наполненный водой с температурой 212°F, обеспечил бы полную деаэрацию. Это приводит нас к четырем T и V хорошей механической деаэрации:
• Температура — нагрев до температуры полного насыщения, как описано выше.
• Турбулентность — полное взбалтывание или перемешивание для вытряхивания растворенных газов. Это очищающее действие необходимо для того, чтобы вода преодолела поверхностное натяжение и вязкость, удерживающие растворенные газы.
• Тонкая пленка — для уменьшения расстояния, которое должны пройти растворенные газы. Это также улучшает процесс нагрева.
• Время — чем больше времени отведено для трех указанных выше действий, тем эффективнее будет деаэрация.
• Вентиляция — возможность выхода выделяющихся газов из цикла.

Этот процесс можно продемонстрировать с помощью простого эксперимента: наполните довольно большую кастрюлю холодной водой из-под крана и поставьте ее на плиту на максимальную мощность. По мере того, как вода нагревается, вы заметите, как на стенках и на дне кастрюли скапливаются маленькие пузырьки. Вы можете заключить, что видите пузырьки пара, хотя на самом деле вы видите воздух, выходящий из раствора. По мере приближения температуры к кипению будет образовываться все больше и больше пузырьков, пока всего за несколько градусов до кипения не станут видны буквально тысячи пузырьков.