Устройство деаэратора
Конструкция по узлам
В деаэраторе струйного типа вода, подлежащая деаэрации, подается в деаэрационную колонку через смесительную камеру на верхнюю распределительную тарелку кольцеобразной формы; через отверстия диаметром 5—8 мм в днище этой тарелки вода падает в виде дождя на следующую, расположенную под ней дискообразную тарелку (сито) и т. д. Применяют от двух до пяти тарелок, размещаемых одна под другой на расстоянии 400—1200 мм. Тарелки выполняют попеременно в виде центрально-расположенных дисков и кольцеобразных, прилегающих к внутренней стенке колонки (рис. 4).
Греющий пар подается в нижнюю часть колонки через горизонтальный коллектор с отверстиями. Поднимаясь, поток пара проходит последовательно через промежутки между центрально расположенными тарелками и внутренней поверхностью стенки колонки и внутри кольцеобразных тарелок, пересекает струи воды, нагревая ее до температуры насыщения. Выделяемые из воды газы вместе с небольшой несконденсированной частью пара — выпаром поднимаются и в виде паровоздушной смеси удаляются из колонки через центральный штуцер в верхней ее части. Необходимая деаэрация воды обеспечивается обязательным нагревом воды до кипения и выделением при этом пара с выпаром в количестве не менее 1,5—3 кг на тонну деаэрируемой воды.
На рис. 4 показан струйный деаэратор атмосферного типа, применяемый преимущественно на ТЭЦ для деаэрации добавочной воды и конденсата греющего пара промышленного отбора.
В деаэрационных колонках с неупорядоченной насадкой (рис. 4, в) вода, подлежащая деаэрации, поступает в объем, содержащий насадку, через водораспределительное устройство и верхнюю перфорированную тарелку и сливается после деаэрации через сетку из нержавеющей проволоки и нижнюю опорную решетку. Греющий пар подается снизу через распределительный коллектор.
Из-за заполнения рабочей части деаэрационной колонки неупорядоченной насадкой различной, иногда сложной, например омегаобразной, формы вода и нагревающий ее пар проходят длинный извилистый путь; в связи с этим возрастают площадь поверхности и продолжительность контакта воды и пара, сокращается высота рабочей части деаэрационной колонки.
Деаэраторы смешивающего типа снабжаются большей частью охладителями паровоздушной смеси (выпара), включенными на подводе деаэрируемой воды. В охладителе выпара пар конденсируется и конденсат его возвращается в деаэратор; воздух удаляется в атмосферу непосредственно, если в деаэраторе поддерживается избыточное давление, или через паровоздушный эжектор, если деаэратор вакуумный.
Деаэрированная вода собирается под деаэрационной колонкой в деаэраторном (аккумулирующем) баке горизонтальной цилиндрической формы. Деаэраторные баки предназначены в основном для аккумулирования запаса питательной (подпиточной) воды, обеспечивающего надежное питание паровых котлов в течение некоторого определенного времени, т. е. выполняют функцию демпфирующей емкости в пароводяном тракте. Ещё в деаэраторном баке заканчивается процесс дегазации воды — выделения дисперсных газов и разложения бикарбонатов. Для этого в нижней части деаэрационной колонки и в баках некоторых деаэраторов применяют барботажные устройства.
Для надежной работы питательных насосов уровень воды в баках поддерживается постоянным регулятором уровня. Для деаэраторов повышенного давления выпускаются баки вместимостью 65, 100, 120, 150 и 185 м³.
Холодные потоки конденсата через штуцера ввода поступают в кольцевой приемный короб и далее через прямоугольные окна на внутренней обечайке в смесительное устройство.
Из смесительного устройства при достижении определенного уровня конденсат равномерным потоком по всему периметру поступает на перфорированное днище верхнего блока.
Из верхнего блока конденсат, пройдя через отверстия перфорированного днища, дробится на тонкие струи. Проходит через струйный отсек. Конденсат нагревается до температуры, близкой к температуре насыщения, и попадает на нижний блок. Сначала на переливной лист, затем через сегментный вырез переливного листа поступает на перфорированный лист барботажного устройства. По барботажному листу вода движется слева направо и обрабатывается паром, проходящим через отверстия щита. Происходит нагрев до температуры насыщения и окончательное удаление растворенных газов.
В конце барботажного листа вода через четыре сливные трубки, верхние концы которых, для обеспечения постоянного слоя воды, выступают на 100 мм над листом, поступает в нижнюю часть колонны и далее через сливную горловину сливается в деаэраторный бак.
Сливная горловина обеспечивает постоянный уровень воды в нижней части колонны перед поступлением ее в деаэраторный бак. Слив воды из сливных трубок происходит под этот уровень, что препятствует прохождению пара через сливные трубы в обход барботажного устройства.
Греющий пар из перфорированного коллектора подается под барботажный лист. Степень перфорации листа выбрана такой, что при минимальной нагрузке под листом создается устойчивая паровая подушка, исключающая провал воды через отверстия листа. На барботажном листе происходит интенсивная паровая обработка слоя воды, движущейся в сторону сливных труб, и глубокая и стабильная дегазация. Не сконденсировавшийся пар и выделившиеся из воды газы поднимаются вверх и через горловину переливного листа поступают в струйный отсек.
С увеличением производительности и расхода пара давление в паровой подушке возрастает, и пар в обход барботажного листа через паро-перепускной патрубок гидрозатвора поступает в струйный отсек. В струйном отсеке пар, двигаясь вверх, пересекает и омывает падающие вниз с перфорированного днища струи воды. При этом происходит перемешивание воды с паром, подогрев ее до температуры, близкой к температуре насыщения при данном давлении в колонке, и предварительная дегазация воды. Конденсат греющего пара присоединяется к струям воды, а несконденсированный греющий пар и выделившийся из воды газ по периферии, через кольцевой зазор между корпусом и верхним блоком, проходят в верхнюю часть колонки, обеспечивая ее вентиляцию и подогрев встречных потоков воды, поступающих из смесительного устройства, и далее через штуцер выпара отводятся из колонки.
Рисунок 6. Деаэрационные колонки повышенного и атмосферного давления струйного типа и пленочные с неупорядоченной насадкой
а — струйного типа повышенного давления, б — струйного типа атмосферного давления, в — пленочного типа с неупорядоченной насадкой: 1 — подвод основного конденсата; 2 — подвод конденсата сетевых подогревателей; 3 — смесительное устройство; 4—8 — дырчатые тарелки; 9, 10 — подвод конденсата ПВД; 11, 12 — пар от перегородки; 15 — перегородка; 16 — отверстия для выхода воды; 17 — перфорированные тарелки; 18 — сетка с фиксированной ячейкой; 19 — кольца; 20 — решетка; 21 — обечайка; 22 — патрубки в водяной распределительной камере; 23 — патрубки в смесительном устройстве для отвода выпара с периферии колонки; 24 — трубы
Типы деаэраторов
| Тип деаэратора | Давление | Температура воды | Применение |
|---|---|---|---|
| Атмосферный | ~0,1 МПа | 104 °C | малые котельные |
| Вакуумный | 7,5–50 кПа (абс.) | 40–80 °C | без сильного нагрева |
| Повышенного давления | 0,6 МПа | 158 °C | ТЭС |
Частые вопросы
Зачем нужна деаэрация в системе отопления?
Растворённый кислород в воде вызывает коррозию котла, насоса и радиаторов изнутри. Деаэрация удаляет кислород — оборудование служит дольше.
Как работает деаэратор?
Вода нагревается до температуры кипения при данном давлении: растворённые газы (кислород, углекислота) выделяются из воды и отводятся через воздухоотводчик.
Как устроена струйно-барботажная ступень в деаэраторе?
Вода струями стекает через тарелки, навстречу подаётся пар: струи нагреваются до кипения, газ выделяется, а барботажный слой перемешивает воду для полного удаления кислорода.
Какой остаточный кислород допустим после деаэратора?
Для котлов с чугунным теплообменником — не более 50 мкг/л, для стальных — не более 30 мкг/л. Деаэратор обеспечивает эти значения при правильной настройке.
Отличается ли деаэратор для вакуумной деаэрации от атмосферного?
Да: вакуумный деаэратор работает при давлении ниже атмосферного (7,5–50 кПа в абсолютном выражении), где вода кипит уже при 40–80 °C — это позволяет деаэрировать воду без сильного нагрева.
