Вакуумная деаэрация

Вакуумная деаэрация — удаление растворённых газов из воды при давлении ниже атмосферного: в вакуумных деаэраторах (тип ДВ) процесс идёт при 7,5–50 кПа, и температура насыщения падает до 25–70 °C — воду не нужно греть до кипения при атмосферном давлении. Способ основан на той же физике, что и вся деаэрация: понижая общее давление газовой смеси над водой, понижают парциальные давления газов — и они выходят из раствора.

Зачем понижать давление

Есть два пути убрать газ из воды по закону Генри: перераспределить парциальные давления при постоянном общем давлении (термическая деаэрация — греть до насыщения) или понизить само общее давление. Второй путь незаменим, когда горячий греющий пар взять неоткуда или вода холодная: в вакуумных деаэраторах при потоках конденсата с температурой 70–80 °C специальный источник греющего пара вообще не нужен. Вакуум в колонке создают водяными или паровыми эжекторами.

Температура воды, при которой идёт деаэрация, определяется вакуумом в колонке и колеблется в пределах 25–70 °C: глубже вакуум — холоднее насыщение.

Где применяют вакуумные деаэраторы

• Подпитка тепловых сетей на ТЭС — основное применение: сетевую воду подпитывают химочищенной, и её деаэрируют в вакуумных деаэраторах без греющего пара высокого давления.
• Предварительная деаэрация добавки химически очищенной воды на станциях высокого давления (до основной ступени).
• Конденсатор турбины — естественный вакуумный деаэратор: в нём поддерживается глубокий вакуум, и конденсат контактирует с поступающим паром. Но для электростанций высокого давления этого недостаточно: из-за «переохлаждения» конденсата содержание кислорода превышает допуски — конденсатосборники оборудуют барботажным деаэрирующим устройством (см. термин барботаж).

Аппараты просты по конструкции; температура насыщения ниже — меньше и тепловые потери процесса, но и скорость диффузии газов из капли хуже, поэтому конструкция уделяет внимание поверхности контакта (тарелки, насадка).

Пример: температура насыщения от вакуума

Два режима одной колонки: при 7,5 кПа насыщение — около 40 °C; при 50 кПа — около 81 °C по таблицам насыщенного пара, но рабочий диапазон деаэраторов ограничен 25–70 °C (оценки температур — по таблицам состояния воды, для ориентира: чем глубже вакуум, тем ниже насыщение — это соотношение и есть рабочая логика аппарата). Практический вывод: подводимая вода должна быть близка к температуре насыщения — холодная вода в глубоком вакууме = недогрев = остаточный кислород, тот же закон, что и для атмосферного деаэратора.

Типичные ошибки

1. Эжектор не обслуживают. Вакуум создаётся водяным или паровым эжектором: подсос воздуха через уплотнения или изношенный эжектор — давление растёт, насыщение «уезжает», газ остаётся в воде.
2. Холодная подпитка в горячий режим. Скачок температуры воды вниз при том же вакууме — недогрев до насыщения — остаточный кислород.
3. Ожидание, что конденсатор заменит деаэратор на станции высокого давления. «Переохлаждённый» конденсат несёт кислород сверх допуска — нужна барботажная ступень и/или отдельный деаэратор.
4. Слишком глубокий вакуум «для качества». Ниже насыщения — выпар воды и срыв режима: вакуум держат в рабочем диапазоне, а не «чем глубже, тем лучше».

Частые вопросы

При каком давлении идёт вакуумная деаэрация?

Ниже атмосферного: 7,5–50 кПа в вакуумных деаэраторах (тип ДВ); температура насыщения при этом 25–70 °C и задаётся глубиной вакуума.

Чем создаётся вакуум в деаэраторе?

Водяными или паровыми эжекторами. От их исправности зависит весь режим: подсос воздуха поднимает давление в колонке и останавливает газовыделение.

Зачем вакуумная деаэрация, если есть термическая при атмосферном давлении?

Там, где нет дешёвого греющего пара или вода холодная: при конденсате 70–80 °C вакуумному деаэратору греющий пар не нужен вообще. Основное применение на ТЭС — деаэрация подпиточной воды тепловых сетей.

Почему конденсатор турбины не заменяет деаэратор?

Он и есть естественный вакуумный деаэратор, но из-за переохлаждения конденсата кислород в нём выше допуска для питательной воды станции высокого давления — конденсатосборники доводят барботажным устройством.

Источники

1. Материалы сайта: виды деаэраторов (давления и температуры ДВ, области применения), вакуумный деаэратор, струйно-барботажный деаэратор (барботажное устройство конденсатосборника).