Как работает деаэратор: удаление растворённых газов из воды
Деаэратор работает на принципе термической десорбции: растворимость газов в воде падает при нагреве, поэтому нагрев питательной воды до температуры кипения вытесняет из неё кислород и углекислый газ. Без деаэрации содержание кислорода в питательной воде котла может достигать 8–12 мг/л, что за несколько лет разрушает трубы котла и теплообменников. После деаэрации остаточное содержание кислорода не превышает 0,02–0,05 мг/л согласно требованиям российских стандартов для котельных установок.
Конструкция деаэрационной колонки
Типовой деаэратор состоит из деаэрационной колонки и бака-аккумулятора, расположенного под ней. В колонке происходит непосредственный контакт воды с греющим паром. Вода поступает сверху через распределительное устройство: тарелки, насадку или струйные форсунки дробят поток на мелкие капли и тонкие плёнки, увеличивая площадь контакта с паром. Пар подаётся снизу навстречу водяному потоку. В верхней части колонки установлен выпарной патрубок, через который смесь выделившихся газов и части пара выбрасывается в атмосферу или направляется в конденсатор выпара для возврата тепла. Бак-аккумулятор объёмом 5–100 м3 хранит запас деаэрированной воды на 15–30 минут работы котла.
Этапы процесса деаэрации
На первом этапе исходная вода подаётся через регулирующий клапан в верхнюю часть колонки. Распределительное устройство разбивает поток на мельчайшие капли диаметром 1–3 мм. Большая удельная поверхность капель ускоряет теплообмен. На втором этапе поднимающийся пар нагревает капли воды до температуры насыщения, соответствующей рабочему давлению. При атмосферном давлении это 102–104 градуса Цельсия. При давлении 0,12 МПа (режим повышенного давления, применяемый на теплоэлектростанциях) температура деаэрации составляет около 120 градусов Цельсия. На третьем этапе растворённые газы выделяются из воды и вместе с небольшим количеством пара поднимаются через выпарной патрубок. Деаэрированная вода стекает в бак-аккумулятор, откуда питательный насос подаёт её в котёл.
Типы деаэраторов
Атмосферные деаэраторы работают при давлении, близком к атмосферному, и температуре 102–104 градуса Цельсия. Они широко применяются в котельных жилых кварталов и промышленных предприятий производительностью от 5 до 300 т/ч. Деаэраторы повышенного давления (0,12–0,7 МПа) устанавливают на тепловых электростанциях в схемах регенеративного подогрева питательной воды. Вакуумные деаэраторы работают при остаточном давлении 0,003–0,05 МПа и температуре 40–80 градусов Цельсия. Их применяют там, где нет пара нужных параметров, например в системах теплоснабжения с подпиткой холодной водой. Комбинированные деаэраторы сочетают два режима работы для обеспечения деаэрации при переменных нагрузках.
Эксплуатация и обслуживание
Эффективность деаэрации контролируют по содержанию кислорода в деаэрированной воде с помощью электрохимических датчиков или химического анализа. Пробы берут не реже одного раза в сутки при нормальной эксплуатации. Уровень воды в баке-аккумуляторе поддерживается регулятором в диапазоне 50–80% номинального объёма. При снижении уровня ниже 30% срабатывает сигнализация. Распределительные тарелки и форсунки деаэрационной колонки осматривают при плановом останове котельной раз в 1–2 года, очищая от отложений солей и продуктов коррозии. Срок службы деаэраторов на российских котельных при надлежащем обслуживании составляет 25–40 лет.
