Барботаж

Барботаж — продувка пара через слой воды: пузырьки пара перемешивают воду, снимают с поверхности капель насыщенный «пограничный слой» и уносят выделившиеся газы в выпар. В деаэраторах барботажная ступень ставится после струйной и доводит остаточный кислород до нормы: струйная ступень на тарелках удаляет основную массу растворённых газов, а барботаж «зачищает» остаток. Аппарат, где объединены обе ступени, — струйно-барботажный деаэратор; его ставят на электростанциях и в котельных в атмосферном (0,12 МПа, около 104 °C) и повышенном (0,6–0,7 МПа, 158–165 °C) исполнении.

Как работает связка двух ступеней

Струйная ступень. Вода распределяется по тарелкам с отверстиями и стекает струями с тарелки на тарелку навстречу греющему пару: на каждой тарелке тонкий слой воды прогревается до насыщения и из струй выходят пузырьки газа. У малогабаритных атмосферных колонок две тарелки с отверстиями диаметром 6 мм; у колонок повышенного давления — пять.

Барботажная ступень. В нижней части бака-аккумулятора у конца, противоположного колонке, размещено барботажное устройство: пар продувается сквозь столб деаэрированной воды. Мелкие пузырьки имеют огромную суммарную поверхность контакта — даже следовые количества кислорода переходят из воды в пар и уходят в выпар. Итог: вода с остаточным кислородом в норме питательного контура.

Барботаж как приём используется и вне колонок: конденсатосборники конденсаторов турбин оборудуют барботажным деаэрирующим устройством — конденсатор работает как естественный вакуумный деаэратор (см. вакуумную деаэрацию), но из-за переохлаждения конденсата его кислород выше допуска, и барботаж доводит газовыделение до нормы.

Пример: почему одной струйной ступени мало

Атмосферная колонка греет воду до насыщения ~104 °C — по физике деаэрации при насыщении равновесное парциальное давление газов равно нулю. На практике струя проводит на тарелке секунды, и за это время газ из ядра капли не успевает выйти: выходят только поверхностные слои. Барботажная продувка перемешивает весь столб воды и обновляет поверхность — остаточный кислород падает до нормы питательной воды. Численно это видно по режимам: аппараты со струйно-барботажной схемой держат норму кислорода на выходе при тех же габаритах, где чисто струйная схема норму не обеспечивает (качественно, по назначению ступеней в конструкции аппарата).

Типичные ошибки

1. Считать барботаж «лишним паром». Продувку урезают ради экономии — остаточный кислород растёт, питательный тракт корродирует: стоимость коррозии несравнимо выше расхода пара.
2. Барботажное устройство вынесено от колонки к неподготовленному концу бака. Конструктивно его ставят у противоположного колонке конца бака — поток воды должен пройти весь аккумулятор; самовольный перенос меняет время контакта.
3. Забытый отбойный конус у выпара. Барботаж поднимает в выпар капли воды: без отбойного конуса пар уносит воду из бака.
4. Барботаж при недостаточном давлении греющего пара. Продувающий пар должен иметь давление выше давления в баке: иначе вместо продувки — подсос пароводяной смеси в паровую линию.

Частые вопросы

Что такое барботаж простыми словами?

Продувка пара сквозь слой воды: пузырьки перемешивают воду и забирают растворённые газы. В деаэраторе — финальная ступень «зачистки» воды от кислорода после струйной.

Зачем барботаж, если вода уже нагрета до кипения?

Струйная ступень успевает удалить только газ у поверхности струй: в ядре капель газ остаётся. Барботажные пузырьки проходят через весь столб воды и снимают этот остаток.

Чем струйно-барботажный деаэратор отличается от обычного?

Наличием барботажного устройства в баке-аккумуляторе: струйная колонка греет и частично дегазирует, барботаж доводит остаточный кислород до нормы. Ставятся в атмосферном (0,12 МПа, ~104 °C) и повышенном (0,6–0,7 МПа) исполнении.

Где ещё применяется барботаж в энергетике?

В конденсатосборниках конденсаторов турбин: конденсатор — естественный вакуумный деаэратор, но из-за переохлаждения конденсата кислород выше допуска, и барботажное устройство доводит его до нормы.

Источники

1. Материалы сайта: струйно-барботажный деаэратор (конструкция ступеней, давления и температуры), принцип действия деаэратора, виды деаэраторов (барботажное устройство конденсатосборника).