Что такое атмосферный деаэратор и принцип его работы

Автор статьи:

Инженер-конструктор Башмаков Андрей и
Технический директор Завацкий Виктор

Дата публикации:

23.01.2025

Время чтения:

10 минут

Деаэратор – это устройство для удаления коррозионно-активных газов из питательной воды паровых котлов и подпиточной воды систем теплоснабжения.

Для чего же нужно удалять коррозионно-активные газы?

Это необходимо для защиты поверхностей нагрева котла, ТО оборудования, внутренней поверхности трубопроводов от коррозии для обеспечения их нормативного срока службы.

Содержание в воде этих газов приводит к электрохимическим реакциям, которые приводят к образованию таких элементов как оксид железа и пр., что в конечном итоге разрушает поверхности нагрева.

Факторами ускорения коррозии металла являются:

• увеличение температуры;
• увеличение содержания О₂;
• увеличение содержания СО₂;
• снижение рН

Зависимость скорости коррозии от температуры представлена на рис.1

Из Рис 1 этого графика мы видим, что скорость коррозии при увеличении температуры растет

Из Рис 2 этого графика мы видим, что идет интенсивная коррозия металла при содержании в воде О₂ и СО₂. Причем при содержании в воде обоих газов коррозия идет значительно интенсивнее и дольше

В нашем случае, когда надо подать воду в паровой котел или систему теплоснабжения невозможно ее не нагревать, поэтому в борьбе с коррозией мы обращаем внимание на другие три фактора (О₂, СО₂, рН) и корректируем их.

Таким образом, анализируя графики Рис.3 и Рис.4 мы видим, что при повышении рН воды скорость коррозии стали снижается, поэтому рекомендовано дозировать в деаэратор реагенты повышающие рН воды.

Для удаления коррозионно-активных газов из воды есть несколько методов. В котельных мы используем два: химическая и термическая деаэрации

При химической деаэрации происходит химическое связывание газовых примесей за счет подачи химических реагентов в воду.

Достоинства:

• эффективность (но зависит от дозировок)
• пассивирующие свойства.

Возможные недостатки метода:

• стоимость;
• сложности с управлениями запасами реагентов.
• токсичность;
• избирательность;
• повышение солесодержания.

Примеры реагентов: сульфит натрия, гидразин, диэтилгидроксиламин и пр.

В нашей нормативной документации указано, что чисто химическую деаэрацию можно применять для водогрейных котельных и паровых котельных до 2т/ч, т.е. там, где расход воды на подпитку не высокий. Для остальных котельных требуется применение термических деаэраторов.

Термическая деаэрация основана на зависимости растворимости газов в воде при изменении температуры. При снижении температуры воды, растворимость (адсорбция) увеличивается, при нагреве (десорбция) уменьшается.

Десорбция газа в деаэраторе — процесс, при котором происходит переход растворенного газа из жидкости, находящийся с ней в контакте, в пар. Удаление газов при термической деаэрации происходит в результате диффузии и дисперсного выделения.

При этом должны быть созданы условия перехода газов из воды в паровое пространство.

Одним из таких условий является увеличение площади поверхности контакта воды с паром, чтобы максимально приблизить частицы потока деаэрируемой воды к поверхности раздела фаз.

Это достигается дроблением потока воды на тонкие струи, капли или пленки, а также при барботаже паром слоя воды в деаэраторном баке. В целом, доведение воды до состояния кипения не является достаточным для полного удаления из нее растворимых газов.

По Рис.5. мы видим, что О₂ и СО₂ теоретически полностью удаляются из воды при температуре 100 град.С. На этом и основан метод термической деаэрации. На практике также рекомендовано дозирование реагента для связывания остаточного кислорода.

Деаэратор атмосферный

от 1301146 руб.

ЗаказатьПодробнее

Деаэратор повышенного давления (ДПД)

-

ЗаказатьПодробнее

Типы термических деаэраторов:

1. По назначению:

• деаэраторы питательной воды;
• деаэраторы добавочной воды и обратного конденсата внешних потребителей;
• деаэраторы подпиточной воды тепловых сетей.

2. По давлению греющего пара:

• деаэраторы повышенного давления (ДП), работающие при давлении 0,6 – 0,8 МПа;
• атмосферные деаэраторы (ДА), работающие при давлении 0,12 МПа;
• вакуумные (ДВ), в которых деаэрация происходит при давлении ниже атмосферного: 7,5 – 50 кПа

3. По способу обогрева деаэрируемой воды:

• деаэраторы смешивающего типа со смешением греющего пара и обогреваемой деаэрируемой воды
• деаэраторы перегретой воды с внешним предварительным нагревом воды паром.

4. По конструктивному выполнению (по принципу образования межфазной поверхности в процессе движения пара и воды):

• барботажного типа;
• пленочного типа с неупорядоченной насадкой;
• струйного (тарельчатого) типа с фиксированной поверхностью контакта фаз;
• струйно-барботажного типа.

Для паровых котельных наиболее распространённым типом является деаэратор атмосферного типа с двухступенчатой схемой термической дегазации: первая – струйная, вторая барботажная.

Принцип работы деаэратора атмосферного типа

Деаэраторный бак представляет собой горизонтальный сосуд цилиндрической формы с установленными на нем патрубками, штуцерами и барботажным устройством.

1. Химически очищенная вода и возвратный конденсат, подлежащие деаэрации, подводятся к верхней части деаэрационной колонки. В объеме колонки ступенчато установлены распределительные тарелки.
2. Обрабатываемая вода стекает вниз, при этом разделяясь на струи и распределяясь по сечению деаэрационной колонки.
3. На тарелках осуществляется нагрев воды до температуры насыщения с незначительной конденсацией пара и удаление газов.
4. Процесс дегазации завершается в аккумуляторном баке, где происходит выделение из воды мельчайших пузырьков газа за счет отстоя.

Состав атмосферного деаэратора

• деаэраторный бак;
• деаэрационная колонка.

Деаэраторный бак представляет собой, как правило, горизонтальный сосуд цилиндрической формы с установленными патрубками, штуцерами, затопленным барботажным устройством, а также патрубком присоединения деаэрационной колонки.

Деаэрационная колонка – вертикальный сосуд, оснащенный патрубками и внутренними распределительными перфорированными тарелками, расположенными в виде каскада (см. рис.6).

Процесс дегазации

• Химически очищенная вода и возвратный конденсат, подлежащие деаэрации, подводятся к верхней части деаэрационной колонки.
• Обрабатываемая вода стекает вниз, разделяясь на струи, капли, обеспечивая максимальную поверхность контакта с паром.
• Осуществляется нагрев воды до температуры насыщения с значительной конденсацией пара и удалением существенной части растворенных газов.
• Процесс дегазации завершается в аккумуляторном баке, где происходит выделение из объема воды мельчайших пузырьков растворенных газов за счет барботажа и выдержки.

• Основной пар подается в паровое пространство деаэратора.
• Патрубок подвода пара расположен в баке деаэратора.
• Пар заполняет все надводное пространство, а также и пространство деаэрационной колонны, распределяясь по всему сечению.
• В колонне пар проходит через струи воды и нагревает ее до температуры близкой к температуре насыщения. В результате этих процессов происходит активная деаэрация воды.
• В баке деаэратора установлен затопленное барботажное устройство барботажная труба.
• Подаваемый в нее пар распределяется по полости трубы и выходит в воду сквозь барботажные отверстия, нагревая воду до установленной температуры и поддерживая рабочую температуру воды до момента выхода питательной воды из деаэратора.

Для защиты деаэратора от превышения давления или сильного разряжения внутри деаэратора на баке предусмотрены предохранительные клапаны прямого и обратного действия.
Для защиты от превышения максимально допустимого уровня в нижней части бака установлен патрубок перелива.
Деаэратор снабжен подвижной и не подвижной опорой для установки на фундамент, смотровым люком и дренажным патрубком

Атмосферные деаэраторы являются важнейшим узлом в любой паровой котельной. От корректности работы деаэратора зависит безаварийность работы паровых котлов и их срок службы.