Деаэрация питательной воды. Деаэрация воды в котельных без подвода пара

Заключительной стадией технологического процесса приготовления питательной воды для паровых котлов является удаление растворенных в ней агрессивных га­зов, в первую очередь кислорода, а также углекислоты, вызывающих коррозию металла теплосиловых установок. Кислородная коррозия является наиболее опасной, так как она проявляется на отдельных участках поверхнос­ти металла в виде небольших язвин и развивается в глу­бину металла вплоть до образования сквозных свищей. Для современных паровых котлов большой паропроизво - дительности даже самая незначительная концентрация растворенного в питательной воде кислорода может быть причиной нарушения нормальной работы и выхода из строя отдельных элементов их, из которых в первую очередь обычно подвергается коррозии экономайзер.

Таким образом, для обеспечения надежной эксплуа­тации современных паровых котлов необходимо стре­миться к практически полному отсутствию в питательной воде растворенного кислорода.

Процесс удаления из воды растворенных газов носит название дегазации или деаэрации. В настоящее время известно несколько способов деаэрации-термический и химический.

Наибольшее распространение получил термический способ деаэрации воды. Этот способ основывается на том, что растворимость в воде газов с повышением ее температуры уменьшается, а при температуре, равной температуре кипения, газы почти полностью удаляют­ся из воды. Таким способом газы удаляются из воды в специальных устройствах, которые принято называть тер­мическими деаэраторами.

Для дегазации воды применяются преимущественно деаэраторы атмосферного типа, работающие при абсо­лютном давлении 0,1 МПа (1 кгс/см2), и вакуумные деа­эраторы, работающие при абсолютном давлении от 0,0007 до 0,05 МПа (от 0,075 до 0,5 кгс/см2), т. е. при темпера­турах деаэрированной воды от 40 до 80 °С. Деаэрация воды основана на законе Генри, согласно которому ко­личество газа, растворенного в единице объема воды, пропорционально парциальному давлению этого газа в газовой или парогазовой смеси над поверхностью воды. Для полного удаления газов из воды необходимо создать условия, при которых парциальные давления этих газов над поверхностью воды будут равны нулю, что возмож­но при температуре кипения воды, т. е. при доведении ее до температуры насыщения при давлении в деаэраторе и отводе газов из парового пространства деаэратора.

В паровых котельных наибольшее применение полу­чили деаэраторы атмосферного типа - ДСА (рис. 3.1). Двуступенчатый барботажный деаэратор состоит из ма­логабаритной деаэрационной колонки и бака-аккумуля­тора со встроенным барботажным устройством и пере­городками, образующими специальные отсеки. Деаэра - ционная колонка имеет две тарелки с отверстиями, через которые вода стекает в бак-аккумулятор. На первой по ходу воды тарелке смонтировано устройство для луч­шего перемешивания поступающих в деаэратор потоков конденсата и химически обработанной воды. Эти по­токи поступают во внешнее кольцо смесительного уст­ройства, после чего вода через два водослива попадает на перфорированную часть первой тарелки.

После колонки деаэрируемая вода поступает в бак - аккумулятор, в нижней части которого у противополож­ного торца размещается затопленное барботажное уст­ройство. Греющий пар по трубе подается в паровую ко­робку и через отверстия дырчатого листа барботирует через слой воды, медленно движущейся над листом в сто-

Рону патрубка для отвода воды из деаэратора. Вода, вы­ходящая из барботажного устройства, поступает в подъ­емную шахту. Вскипание объясняется наличием неболь­шого перегрева воды относительно температуры насыщения, которая соответствует давлению в паровом пространстве бака-аккумулятора. Перегрев определяется высотой столба жидкости над барботажным листом.

Пар, проходящий через барботажное устройство и столб воды, попадая в паровое пространство, движется над поверхностью воды в сторону колонки. Размещение колонки на противоположной стороне от барботажного устройства обеспечивает четко выраженное противоточное движение потоков воды и пара и хорошую вентиляцию парового пространства бака.

Пар, необходимый для деаэрации, подается в барбо­тажное устройство от регулятора давления: давления пара перед регулятором 0,6-0,7 МПа (6-7 кгс/см2), после регулятора - 0,05-0,07 МПа (0,5-0,7 кгс/см2). На деаэраторах производительностью более 50 т/ч пре­дусмотрен патрубок для подвода низкотемпературного пара с давлением 0,02-0,03 МПа (0,2-0,3 кгс/см2) (от расширителей непрерывной продувки, от поршневых па­ровых насосов, турбонасосов) непосредственно в паро­вое пространство деаэратора для лучшей вентиляции па­рового объема деаэратора и на первую ступень деаэра­ции в деаэрационной колонке.

Выпар из деаэрационной колонки отводится в охлади­тель выпара и из него в канализацию, а газы - через воздушник в атмосферу. Деаэраторы комплектуются гид­розатворами для защиты от превышения давления.

Деаэраторы атмосферного типа рассчитаны на ра­боту при давлении 0,01-0,02 МПа (0,1-0,2 кгс/см2) и температуре воды 102-104 °С. Согласно ГОСТ 16860-71 «Деаэраторы термические» изменение подогрева воды в деаэраторах должно быть не более 10-40 °С.

НПО ЦКТИ разработана новая конструкция двухсту­пенчатых барботажных деаэраторов (типа ДА) атмос­ферного типа. Эти деаэраторы отличаются тем, что бар - ботажное устройство в них располагается в нижней час­ти деаэрационной колонки. Колонка устанавливается на деаэрационный бак старой конструкции. Подвод хими­чески очищенной воды и конденсата осуществляется в верхнюю часть колонки, пар подводится в паровое про­странство деаэраторного бака со стороны, противопо­ложной колонке. Такой подвод пара обеспечивает на­дежную вентиляцию парового объема бака. Отвод воды из деаэратора осуществляется со стороны, противопо­ложной колонке.

Преимущества новых деаэраторов сравнительно с де­аэраторами типа ДСА: повышенная заводская готов­ность, снижение металлоемкости, упрощение монтажа, повышение эксплуатационной надежности, уменьшение коррозии деаэраторных баков. Общая высота по срав­нению с ДСА увеличилась на 600-700 мм.

Вакуумные деаэраторы применяются в основном в во­догрейных котельных.

Вакуумная деаэрационная установка представляет собой вакуумную колонку (деаэратор) и аккумулятор­ный бак, находящийся под атмосферным давлением.

Вакуумная колонка имеет две ступени дегазации: струйную и барботажную.

Подогретая вода поступает на верхнюю тарелку, ко­торая секционирована с таким расчетом, что при мини­мальных нагрузках работает только часть отверстий во внутреннем секторе. При увеличении нагрузки в работу включаются дополнительные ряды отверстий, это позво­ляет избежать гидравлических перекосов по воде и пару при колебаниях нагрузки. Под барботажный лист по­дается пар или перегретая вода (120-140°С), при вски­пании которой образуется паровая подушка и происхо­дит процесс парового барботажа.

Вакуумные деаэраторы укомплектованы охладителя­ми выпара, водо-водяными эжекторами, системой авто­матического регулирования и контроля и соответствую­щими регулирующими клапанами.

Дегазация воды химическим способом осуществляет­ся путем сульфигирования, т. е. введения в нагретую (до 80°С) питательную воду раствора сульфита натрия Na2S0.5. Этот способ по сравнению с термической дега­зацией более дорогой и поэтому не получил широкого распространения.

Способ обработки воды для конкретной котельной установки должен определяться специализированной (проектной, наладочной) организацией. Согласно требо­ваниям Правил по котлам все котлы паропроизводитель­ностью 0,7 т/ч и более должны быть оборудованы уста­новками для докотловой обработки воды.

В котельных с котлами паропроизводительностью ме­нее 0,7 т/ч установка водоподготовительных устройств не обязательна, но периодичность проведения очистки котлов должна быть такой, чтобы к моменту остановки котла на очистку толщина отложений на наиболее тея - лонапряженных участках его поверхности нагрева не превышала 0,5 мм.

Для каждой котельной с котлами паропроизводи­тельностью 0,7 т/ч и выше должна быть разработана про­ектной, наладочной или другой специализированной ор­ганизацией и утверждена администрацией предприятия инструкция (режимные карты) по водоподготовке. В ин­струкции должны быть указаны нормы качества пита­тельной и котловой воды для данной котельной уста­новки, режим непрерывной и периодической продувок, порядок выполнения анализов котловой и питательной воды и обслуживания водоподготовительного оборудо­вания, сроки остановки котла на очистку и промывку и порядок осмотра остановленных котлов. В необходимых случаях в инструкции следует предусматривать также проверку агрессивности котловой воды.

Чтобы исключить случаи питания котла сырой водой, на резервных линиях сырой воды, присоединенных к ли­ниям питательной воды, должны устанавливаться два запорных органа и контрольный кран между ними. За­порные органы следует опломбировать в закрытом поло­жении (контрольный кран открыт), а каждый случай питания сырой водой записывать в журнал по во - доподготовке с указанием причин.

Деаэратор -- техническое устройство, реализующее процесс деаэрации некоторой жидкости (обычно воды или жидкого топлива), то есть её очистки от присутствующих в ней нежелательных газовых примесей. На многих электрических станциях также играет роль ступени регенерации и бака запаса питательной воды.

Устройство деаэратор предназначено:

* Для защиты насосов от кавитации.

* Для защиты оборудования и трубопроводов от коррозии.

* Для защиты системы от попадания в нее воздуха, который нарушает гидравлику и нормальную работу форсунок.

Рис.2.

1 -- бак (аккумулятор), 2 -- выпуск питательной воды из бака, 5 -- водоуказательное стекло, 4 -- манометр, 5, 6 и 12 -- тарелки, 7 -- спуск воды в дренаж, 8 -- автоматический регулятор подачи химически очищенной воды, 9 -- охладитель пара, 10 -- выпуск пара в атмосферу, 11 я 15 -- трубы,13 -- деаэраторная колонка, 14 -- парораспределитель, 16 -- впуск воды в гидравлический затвор,17 -- гидравлический затвор, 18 -- выпуск лишней воды из гидравлического затвора

Термический деаэратор основан на принципе диффузионной десорбции, когда жидкость, находящаяся в системе нагревается до момента кипения. Во время такого процесса в термическом деаэраторе, растворимость газов равняется нулю. Образующийся пар уносит газы из системы, а коэффициент диффузии растет.

В вихревом деаэраторе используются гидродинамические эффекты, которые вызывают принудительную десорбцию, то есть приводят к разрыву жидкости в самых слабых местах - под действием разности плотности. В данном случае не происходит обогрев жидкости.

По давлению, термические деаэраторы классифицируются на:

* Вакуумные (ДВ)

* Атмосферные (ДА).

* Повышенного давления (ДП).

Деаэратор атмосферный - используется в наименьшей толщине стенок. Под действием избытка давления над атмосферным - пар удаляется из стенок самотеком. Атмосферный деаэратор ДСА предназначен для вывода агрессивных газов из системы паровых котлов и котельных установок. Деаэраторы атмосферного типа устанавливаются, как на открытых площадках, так и в помещениях. Числа, обозначенные на деаэраторе атмосферного типа ДСА 75 и деаэраторе ДА 25 - определяют производительность устройства.

Деаэратор вакуумный - используются в условиях, когда у котельных нет выпускаемого пара. Вакуумные деаэраторы ДВ - вынуждены работать совместно с устройствами для отсоса выпара. Деаэратор ДВ питательной воды обладает большой толщиной стенок, а также позволяют разлагать бикарбонаты при низком давлении. В зависимости от производительности обозначаются цифрами (Пример: Вакуумный деаэратор ДВ 25).

Деаэраторы ДП (высокого давления) - обладают большой толщиной стенок, зато деаэраторы ДП позволяют использовать выпар, как легкую рабочую среду для эжекторов конденсатора. Также деаэраторы избыточного высокого давления позволяют сократить количество металлоемких ПВД.

Устройство деаэратора и принцип работы

В деаэраторной колонке осуществляется нагрев и обработка воды паром. После прохождения двух ступеней дегазации (1-ая ступень - струйная, 2-ая - барботажная) из колонки вода струями стекает в деаэраторный бак БДА.

Конструкция деаэратора обеспечивает удобство внутреннего осмотра деаэрационной колонки. Материал перфорированных листов внутренних устройств колонки деаэратора - коррозионно-стойкая сталь.

Бак деаэрационный размещает в себе третью ступень дегазации после деаэрационной колонки в виде затопленного барботажного устройства.

В деаэраторном баке происходит выделение из воды мельчайших пузырьков газов за счет отстоя.

Охладитель выпара деаэратора служит только для утилизации тепла конденсации выпара. Внутри трубок охладителя выпара проходит химочищенная вода и направляется в деаэрационную колонку. В межтрубное пространство поступает парогазовая смесь (выпар), где пар из нее практически полностью конденсируется. Оставшиеся газы отводятся в атмосферу, конденсат выпара сливается в деаэратор или дренажный бак

Материал трубок - латунь либо коррозионно-стойкая сталь.

Работа деаэратора осуществляется автоматически. Давление в деаэраторе постоянно регулируется на уровне 0,02 МПа. Водный уровень в деаэраторе так же поддерживается постоянно. Пуск и остановка деаэраторов производится вручную

Рис.3.

Деаэрационная установка состоит из:

· Деаэратор вакуумный;

· ОВВ(охладитель выпара, кожухотрубный теплообменник, предназначенный для конденсации максимального количества пара и утилизации его тепловой энергии);

· ЭВ (эжектор водоструйный, воздухоотсасывающее устройство).

В ДВ применяется двухступенчатая система дегазации. 1-я ступень струйная, 2-я -- барботажная, непровальная дырчатая тарелка.

В производственных и отопительных котельных для защиты от коррозии поверхностей нагрева, омываемых водой, а также трубопроводов необходимо из питательной и подпиточной воды удалять коррозионно-агрессивные газы (кислород и углекислый газ), что наиболее эффективно обеспечивается термической деаэрацией воды. Деаэрацией называется процесс удаления из воды растворённых в ней газов.

При подогреве воды до температуры насыщения при данном давлении парциональное давление удаляемого газа над жидкостью снижается, и растворимость его снижается до нуля.

Удаление коррозионно-агрессивных газов в схеме котельной установки осуществляется в специальных устройствах – термических деаэраторах.

Назначение и область применения

Двухступенчатые деаэраторы атмосферного давления серий ДА с барботажным устройством в нижней части колонки, предназначены для удаления коррозионно-агрессивных газов (кислорода и свободной углекислоты) из питательной воды паровых котлов и подпиточной воды систем теплоснабжения в котельных всех типов (за исключением чисто водогрейных). Деаэраторы изготавливаются в соответствии с требованиями ГОСТа 16860-77. Код ОКП 31 1402.

Модификации

Пример условного обозначения:

ДА-5/2 – деаэратор атмосферного давления производительностью колонки 5 м³/час с баком ёмкостью 2 м³. Серийные типоразмеры – ДА-5/2; ДА-15/4; ДА-25/8; ДА-50/15; ДА-100/25; ДА-200/50; ДА-300/75.

По желанию заказчика, возможно, поставить деаэраторы атмосферного давления серий ДСА, с типоразмерами ДСА-5/4; ДСА-15/10; ДСА-25/15; ДСА-50/15; ДСА-50/25; ДСА-75/25; ДСА-75/35; ДСА-100/35; ДСА-100/50; ДСА-150/50; ДСА-150/75; ДСА-200/75; ДСА-200/100; ДСА-300/75; ДСА-300/100.

Деаэрационные колонки, возможно, комбинировать с баками большей вместимости.

Рис. Общий вид деаэраторного бака с экспликацией штуцеров.

Техническая характеристика

Основные технические характеристики деаэраторов атмосферного давления с барботажем в колонке приведены в таблице.

Деаэратор				ДА-50/15	ДА-100/25	ДА-200/50	ДА-300/75
Производительность номинальная, т/ч
Давление рабочее избыточное, МПа
Температура деаэрированной воды,°C
Диапазон производительности, %
Диапазон производительности, т/ч
Максимальный и минимальный подогрев воды в деаэраторе, °C
Концентрация О 2 в деаэрированной воде при его концентрации в исходной воде, С к О 2 , мкг/кг: - соответствующей состоянию насыщенности Не более 3 мг/кг
Концентрация свободной углекислоты и деаэрированной воды, С к О 2 , мкг/кг
Пробное гидравлическое давление, МПа
Допустимое повышение давления при работе защитного устройства, МПа
Удельный расход выпара при номинальной нагрузке, кг/тд.в
Диаметр, мм Высота, мм Масса, кг
Полезная емкость аккумуляторного бака, м 3
Тип деаэраторного бака
Типоразмер охладителя выпара
Тип предохранительного устройства

* - конструктивные размеры деаэрационных колонок могут отличаться в зависимости от завода-изготовителя.

Описание конструкции

Термический деаэратор атмосферного давления серии ДА состоит из деаэрационной колонки, установленной на аккумуляторном баке. В деаэраторе применена двухступенчатая схема дегазации 1 ступень - струйная, 2 - барботажная, причем обе ступени размещены в деаэрационной колонке, принципиальная схема которой приведена на рис. 1. Потоки воды, подлежащей деаэрации, подаются в колонку 1 через патрубки 2 на верхнюю перфорированную тарелку 3. С последней вода стекает струями на расположенную ниже перепускную тарелку 4, откуда узким пучком струи увеличенного диаметра сливается на начальный участок непровального барботажного листа 5. Затем вода проходит по барботажному листу в слое, обеспечиваемом переливным порогом (выступающая часть сливной трубы), и через сливные трубы 6 сливается в аккумуляторный бак, после выдержки в котором отводится из деаэратора по трубе 14 (см. рис. 2), весь пар подается в аккумуляторный бак деаэратора по трубе 13 (см. рис. 2), вентилирует объем бака и попадает под барботажный лист 5. Проходя сквозь отверстия барботажного листа, площадь которых выбрана с таким расчетом, чтобы исключить провал воды при минимальной тепловой нагрузке деаэратора, пар подвергает воду на нем интенсивной обработке. При увеличении тепловой нагрузки давление в камере под листом 5 возрастает, срабатывает гидрозатвор перепускного устройства 9 и избыточный пар перепускается в обвод барботажного листа через пароперепускную трубу 10. Труба 7 обеспечивает залив гидрозатвора перепускного устройства деаэрированной воды при снижении тепловой нагрузки. Из барботажного устройства пар через отверстие 11 направляется в отсек между тарелками 3 и 4. Парогазовая смесь (выпар) отводится из деаэратора через зазор 12 и патрубок 13. В струях происходит подогрев воды до температуры, близкой к температуре насыщения; удаление основной массы газов и конденсация большей части пара, подводимого в деаэратор. Частичное выделение газов из воды в виде мелких пузырьков идет на тарелках 3 и 4. На барботажном листе осуществляется догрев воды до температуры насыщения с незначительной конденсацией пара и удаление микроколичеств газов. Процесс дегазации завершается в аккумуляторном баке где происходит выделение из воды мельчайших пузырьков газа за счет отстоя.

Деаэрационная колонка приваривается непосредственно к аккумуляторному баку, за исключением тех колонок, которые имеют фланцевое соединение с деаэраторным баком. Относительно вертикальной оси колонка может быть ориентирована произвольно, в зависимости от конкретной схемы установки. Корпуса деаэраторов серии ДА изготавливаются из углеродистой стали, внутренние элементы - из нержавеющей стали, крепление элементов к корпусу и между собой осуществляется электрической сваркой.

В комплект поставки деаэрационной установки входит (завод-изготовитель согласует с заказчиком комплектность поставки деаэрационной установки в каждом отдельном случае):

деаэрационная колонка;

регулирующий клапан на линии подвода химически очищенной воды в колонку для поддержания уровня воды в баке;

регулирующий клапан на линии подвода пара для поддержания давления в деаэраторе;

мановакууметр;

вентиль запорный;

указатель уровня воды в баке;

манометр;

термометр;

предохранительное устройство;

охладитель выпара;

вентиль запорный муфтовый;

водосливная труба;

техдокументация.

Рис. 1 Принципиальная схема деаэрационной колонки атмосферного давления с барботажной ступенью.

Схема включения деаэрационной установки

Схема включения атмосферных деаэраторов определяется проектной организацией в зависимости от условий назначения и возможностей объекта, на котором они устанавливаются. На рис. 2 приведена рекомендуемая схема деаэрационной установки серии ДА.

Химически очищенная вода 1 через охладитель выпара 2 и регулирующий клапан 4 подается в деаэрационную колонку 6. Сюда же направляется поток основного конденсата 7 с температурой ниже рабочей температуры деаэратора. Деаэрационная колонка устанавливается у одного из торцов деаэраторного бака 9. Отвод деаэрированной воды 14 осуществляется из противоположного торца бака с целью обеспечения максимального времени выдержки воды в баке. Весь пар подводится по трубе 13 через регулирующий клапан давления 12 в торец бака, противоположный колонке, с целью обеспечения хорошей вентиляции парового объема от выделяющихся из воды газов. Горячие конденсаты (чистые) подаются в деаэраторный бак по трубе 10. Отвод выпара из установки осуществляется через охладитель выпара 2 и трубы 3 или непосредственно в атмосферу по трубе 5.

Для защиты деаэратора от аварийного повышения давления и уровня устанавливается самозаливающее комбинированное предохранительное устройство 8. Периодическая проверка качества деаэрированной воды на содержание кислорода и свободной углекислоты производится с помощью теплообменника для охлаждения проб воды 15.

Рис. 2 Принципиальная схема включения деаэрационной установки атмосферного давления:
1 - подвод химочищенной воды; 2 - охладитель выпара; 3, 5 - выхлоп в атмосферу; 4 - клапан pегулировки уровня, 6 - колонка; 7 - подвод основного конденсата; 8 - предохранительное устройство; 9 - деаэрационный бак; 10 - подвод деаэрированной воды; 11 - манометр; 12 - клапан регулировки давления; 13 - подвод горячего пара; 14 - отвод деаэрированной воды; 15 - охладитель проб воды; 16 - указатель уровня; 17- дренаж; 18 -мановакууметр.

Охладитель выпара

Для конденсации парогазовой смеси (выпара), используют охладитель выпара поверхностного типа состоящий из горизонтального корпуса, в котором размещена трубная система (материал трубок – латунь либо коррозионно-стойкая сталь).

Охладитель выпара является теплообменником, в трубную систему которого подаётся химочищенная вода или холодный конденсат из постоянного источника, направляющийся в деаэрационную колонку. Парогазовая смесь (выпар) поступает в межтрубное пространство, где пар из нее практически полностью конденсируется. Оставшиеся газы отводятся в атмосферу, конденсат выпара сливается в деаэратор или дренажный бак.

Охладитель выпара состоит из следующих основных элементов (см. рис. 3):

Номенклатура и общая характеристика охладителей выпара

Охладитель выпара
Давление, МПа В трубной системе В корпусе
В трубной системе В корпусе	пар, вода	пар, вода	пар, вода	пар, вода
Температура среды, °С В трубной системе В корпусе
Масса, кг

Предохранительное устройство (гидрозатвор) деаэраторов атмосферного давления

Для обеспечения безопасной эксплуатации деаэраторов предусматривается их защита от опасного повышения давления и уровня воды в баке с помощью комбинированного предохранительного устройства (гидрозатвор), которое должно быть установлено в каждой деаэраторной установке.

Гидрозатвор должен подключаться к подводящему паропроводу между регулирующим клапаном и деаэратором или к паровому пространству деаэраторного бака. Устройство состоит из двух гидрозатворов (см. Рис.4)., один из которых защищает деаэратор от превышения допустимого давления 9 (более короткий), а другой от опасного повышения уровня 1, объединенных в общую гидравлическую систему, и расширительного бака. Расширительный бак 3, служит для накопления объёма воды (при срабатывании устройства), необходимого для автоматической заливки устройства (после устранения нарушения в работе установки), т.е. делает устройство самозаливающимся. Диаметр переливного гидрозатвора определяется в зависимости от максимально возможного расхода воды в деаэратор в аварийных ситуациях.

Диаметр парового гидрозатвора определён, исходя из наибольшего допустимого давления в деаэраторе при работе устройства 0,07 МПа и максимально возможного в аварийной ситуации расхода пара в деаэратор при полностью открытом регулирующем клапане и максимальном давлении в источнике пара.

Для ограничения расхода пара в деаэратор в любых ситуациях до максимально необходимого (при 120%-ной нагрузке и 40-градусном подогреве) на паропроводе следует дополнительно устанавливать дроссельную ограничительную диафрагму.
В некоторых случаях (для снижения строительной высоты, установки деаэраторов в помещениях), вместо предохранительного устройства устанавливают клапаны предохранительные (для защиты от превышения давления) и конденсатоотводчик к штуцеру перелива.

Изготавливаются комбинированные предохранительные устройства шести типоразмеров: для деаэраторов ДА – 5 - ДА – 25, ДА – 50 и ДА – 75, ДА – 100, ДА – 150, ДА – 200, ДА – 300.

Рис. 4 Принципиальная схема комбинированного предохранительного устройства.
1 - Переливной гидрозатвор; 2 – подвод пара из деаэратора; 3 – расширительный бачок; 4 – слив воды; 5 – выхлоп в атмосферу; 6 – труба для контроля залива; 7 – подвод химически очищенной воды для заливки; 8 - подвод воды из деаэратора; 9 – гидрозатвор от повышения давления; 10 – дренаж.

Монтаж деаэрационных установок

Для выполнения монтажных работ монтажные площадки должны быть оснащены основным монтажным оборудованием, приспособлениями и инструментом в соответствии с проектом производства работ. При приемке деаэраторов следует проверить комплектность и соответствие номенклатуры и количества мест отправочным документам, соответствие поставленного оборудования установочным чертежам, отсутствие повреждений и дефектов оборудования. Перед монтажом производится внешний осмотр и расконсервация деаэратора, и устраняются обнаруженные дефекты.

Монтаж деаэратора на объекте выполняется в следующем порядке:

установить бак-аккумулятор на фундаменте в соответствии с установочным чертежом проектной организации;

приварить к баку водосливную горловину;

обрезать нижнюю часть деаэрационной колонки по наружному радиусу корпуса деаэрационного бака и установить ее на бак в соответствии с установочным чертежом проектной организации, при этом тарелки должны быть расположены строго горизонтально;

приварить колонку к деаэраторному баку;

установить охладитель выпара и предохранительное устройство согласно установочному чертежу проектной организации;

присоединить к штуцерам бака, колонки и охладителя выпара трубопроводы в соответствии с чертежами обвязки деаэратора, выполненными проектной организацией;

установить запорную и регулирующую арматуру и контрольно-измерительные приборы;

провести гидравлическое испытание деаэратора;

установить тепловую изоляцию по указанию проектной организации.

Указание мер безопасности

При монтаже и эксплуатации термических деаэраторов должны соблюдаться меры безопасности, определенные требованиями Госгортехнадзора, соответствующими нормативно-техническими документами, должностными инструкциями и т. д.

Термические деаэраторы должны подвергаться техническим освидетельствованиям (внутренним осмотрам и гидравлическим испытаниям) в соответствии с правилами устройств и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением.

Эксплуатация деаэраторов серии ДА

1. Подготовка деаэратора к пуску:

убедиться, что все монтажные и ремонтные работы закончены, временные заглушки из трубопроводов удалены, люки на деаэраторе закрыты, болты на фланцах и арматуре затянуты, все задвижки и регулирующие клапаны исправны и закрыты;

Поддерживать номинальный расход выпара из деаэратора при всех режимах его работы и периодически его контролировать с помощью мерного сосуда или по балансу охладителя выпара.

Основные неполадки в работе деаэраторов и их устранение

1. Повышение концентрации кислорода и свободной углекислоты в деаэрированной воде выше нормы может происходить по следующим причинам:

а) неправильно производится определение концентрации кислорода и свободной углекислоты в пробе. В этом случае необходимо:

проверить правильность выполнения химических анализов в соответствии с инструкцией;

проверить правильность отбора пробы воды, ее температуру, расход, отсутствие в ней пузырьков воздуха;

проверить плотность трубной системы - холодильника отбора проб;

б) значительно занижен расход выпара.

При этом необходимо:

проверить соответствие поверхности охладителя выпара проектному значению и при необходимости установить охладитель выпара с большей поверхностью нагрева;

проверить температуру и расход охлаждающей воды, проходящей через охладитель выпара, и при необходимости снизить температуру воды или увеличить ее расход;

проверить степень открытия и исправность задвижки на трубопроводе отвода, паровоздушной смеси из охладителя выпара в атмосферу;

в) температура деаэрированной воды не соответствует давлению в деаэраторе, в этом случае следует:

проверить температуру и расход поступающих в деаэратор потоков и повысить среднюю температуру исходных потоков или уменьшить их расход;

проверить работу регулятора давления и при неисправности автоматики перейти на дистанционное или ручное регулирование давления;

г) подача в деаэратор пара с повышенным содержанием кислорода и свободной углекислоты. Необходимо определить и ликвидировать очаги заражения пара газами или взять пар из другого источника;

д) не исправен деаэратор (засорение отверстий в тарелках, коробление, поломка, обрыв тарелок, установка тарелок с уклоном, разрушение барботажного устройства). Необходимо деаэратор вывести из работы и произвести ремонт;

е) недостаточен расход пара в деаэратор (величина среднего подогрева воды в деаэраторе меньше 10°С). Необходимо понизить среднюю температуру исходных потоков воды и обеспечить подогрев воды в деаэраторе не менее, чем на 10°С;

ж) в деаэраторный бак направляются дренажи, содержащие значительное количество кислорода и свободной углекислоты. Необходимо ликвидировать источник заражения дренажей или подать их в колонку в зависимости от температуры на верхнюю или переливную тарелки;

з) понижено давление в деаэраторе;

проверить исправность регулятора давления и в случае необходимости перейти на ручное регулирование;

проверить давление и достаточность расхода жара в источнике питания.

2. Повышение давления в деаэраторе и срабатывание предохранительного устройства может происходить:

а) вследствие неисправности регулятора давления и резкого увеличения расхода пара или снижения расхода исходной воды; в этом случае следует перейти на дистанционное или ручное регулирование давления, а при невозможности снизить давление - остановить деаэратор и проверить регулирующий клапан и систему автоматики;

б) при резких повышениях температуры при уменьшении расхода исходной воды или снизить ее температуру, или уменьшить расход пара.

3. Повышение и понижение уровня воды в деаэраторном баке сверх допустимого может происходить из-за неисправности регулятора уровня, необходимо перейти на дистанционное или ручное регулирование уровня, при невозможности поддержания нормального уровня остановить деаэратор и проверить регулирующий клапан и систему автоматики.

4. В деаэраторе нельзя допускать гидравлических ударов. При возникновении гидравлических ударов:

а) из-за неисправности деаэратора, его следует остановить и произвести ремонт;

б) при работе деаэратора в режиме «захлебывания» необходимо проверить температуру и расход исходных потоков воды, поступающий в деаэратор, максимальный подогрев воды в деаэраторе не должен превышать 40 °С при 120 °С на грузке, в противном случае необходимо повысить температуру исходной воды или уменьшить ее расход.

Ремонт

Текущий ремонт деаэраторов выполняется один раз в год. При текущем ремонте производятся работы по осмотру, очистке и ремонту, обеспечивающие нормальную эксплуатацию установки до следующего ремонта. С этой целью деаэрационные баки снабжены лазами, а колонки смотровыми лючками.

Плановые капитальные ремонты должны производиться не реже 1 раза в 8 лет. При необходимости ремонта внутренних устройств деаэрационной колонки и невозможности его выполнения с помощью люков, колонка может быть разрезана по горизонтальной плоскости в наиболее удобным для ремонта месте.

При последующей сварке колонки должна быть обеспечена горизонтальность тарелок и сохранены вертикальные габариты. После завершения ремонтных работ должно быть выполнено гидравлическое испытание давлением 0,2941 МПа (абс.) (3 кгс/см2).

Деаэрация воды в котельных - это докотловая , во время которой из воды удаляются растворенный кислород и углекислота. Дело в том, что при нагревании воды в котельных именно растворенный кислород оказывает отрицательное влияние на оборудование. Но необходимо сказать, что даже после проведения деаэрации может потребоваться применение специальных химических реагентов, чтобы снизить концентрацию растворенных газообразных веществ.

Для связывания в сетевой и питательной среде кислорода можно применять комплексные реагенты, с помощью которых можно не только уменьшить концентрацию углекислоты и кислорода до приемлемого уровня, но также и привести в норму уровень рН котельной воды, а также предотвратить образование известковых отложений. Таким образом, в некоторых случаях приемлемого качества воды в котельных можно достичь даже без использования оборудования для деаэрации.

Химическая деаэрация заключается в добавлении в котловую воду реагентов, с помощью которых можно связать присутствующие там растворенные газообразные вещества, провоцирующие возникновение коррозии. Для водогрейных котлов рекомендуется применять комплексные реагенты - ингибиторы отложений и коррозий. Для удаления растворенного кислорода можно воспользоваться реагентами, специально предназначенными водоподготовки паровых котлов, при этом можно даже обойтись без деаэрации. В некоторых случаях, если оборудование деаэрации работает некорректно, то для нормализации можно использовать специальные реагенты.

В любой воде в больших количествах имеются агрессивные растворенные газы, в основном углекислота и кислород, которые и способствуют появлению коррозии трубопроводов и оборудования. Термическая деаэрация воды в котельных позволяет существенно снизить количество газов. Коррозионно-активные газы проникают в питательную воду из окружающей атмосферы, либо в процессе ионного обмена. Но самое большое негативное воздействие оказывает кислород, являясь причиной коррозии. Что касается углекислоты, то она выступает в качестве своеобразного катализатора, усиливая действие кислорода. Но она и сама в состоянии оказывать негативное воздействие.

Термическая деаэрация используется чаще всего. Во время нагрева воды в котельной при постоянном давлении происходит выделение растворенных газов. По мере увеличения температуры, когда она доходит до кипения, концентрация газов постепенно снижается до минимума, вследствие чего вода полностью от них освобождается. Если воду в котельной не нагреть до температуры кипения, остаточное содержание в ней газов будет увеличиваться. Причем, влияние данного параметра довольно существенное. Существуют определенные нормы, регламентирующие состояние воды в котельных, и если недогреть воду хотя бы на один градус, добиться соответствия этим нормам не удастся.

Поскольку концентрация растворенных газов в воде котельных очень маленькая, то недостаточно просто удалить их из воды - очень важно полностью освободить от них установку деаэрации. Для того, чтобы этого добиться, приходится подавать избыточный пар в установку, в количестве гораздо большем, чем требуется для доведения воды до кипения. Если взять расход пара в количестве обрабатываемой воды в пределах 15-20 кг/т, то выпар будет составлять 2-3 кг/т, а его снижение может привести к значительному ухудшению воды в котельной. Помимо этого емкость установки деаэрации должна быть достаточно большой, чтобы вода могла пробыть в ней не менее 20-30 минут. Такой длительный промежуток времени требуется не только для выведения газов, но и для полного разложения карбонатов.

Вакуумная деаэрация воды в котельных применяется тогда, когда в котельных установлены водогрейные котлы. В этом случае деаэраторы могут работать при температуре в пределах 40-90 градусов.

Но при всех своих положительных качествах путем вакуумной деаэрации обладают и существенными недостатками - высокая металлоемкость, очень много вспомогательного оборудования (вакуумные эжекторы и насосы, баки и т.д.), необходимость монтировать их на возвышенности.

Н.Н. Громов, главный инженер АП «Теплосеть» Красногорского района

В последнее время большое количество паровых котлов (ДКВр, ДЕ, Е и т.д.) переводится в водогрейный режим, при этом деаэраторы котельных остаются без пара. Эффективный метод, разработанный и апробированный в течение 10 лет в АП «Теплосеть» Красногорского района, позволяет без переделок деаэратора дегазировать воду без подвода пара и без недостатков вакуумной деаэрации.

Термическая деаэрация

В воде всегда содержатся растворенные агрессивные газы, прежде всего кислород и углекислота, которые вызывают коррозию оборудования и трубопроводов. Коррозионно-активные газы попадают в исходную воду в результате контакта с атмосферой и других процессов, например, ионном обмене. Основное коррозионное воздействие на металл оказывает кислород. Углекислота ускоряет действие кислорода, а также обладает самостоятельными коррозионными свойствами.

Для защиты от газовой коррозии применяется деаэрация (дегазация) воды. Наибольшее распространение нашла термическая деаэрация. При нагреве воды при постоянном давлении растворенные в ней газы постепенно выделяются. Когда температура повышается до температуры насыщения (кипения), концентрация газов снижается до нуля. Вода освобождается от газов.

Недогрев воды до температуры насыщения, соответствующей данному давлению, увеличивает остаточное содержание в ней газов. Влияние этого параметра весьма существенно. Недогрев воды даже на 1 °С не позволит достичь требований «Правил...» для питательной воды паровых и водогрейных котлов.

Концентрация растворенных в воде газов очень мала (порядка мг/кг), поэтому недостаточно выделять их из воды, а важно еще удалить их из деаэратора. Для этого приходится подавать в деаэратор избыточный пар или выпар, сверх количества, необходимого для нагрева воды до кипения. При общем расходе пара 15-20 кг/т обрабатываемой воды, выпар составляет 2-3 кг/т. Снижение выпара может существенно ухудшить качество деаэрированной воды. Кроме того, бак деаэратора должен иметь значительный объем, обеспечивающий пребывание в нем воды не менее 20 ... 30 минут. Длительное время необходимо не только для удаления газов, но и для разложения карбонатов.

Деаэраторы атмосферного типа с подводом пара

Для деаэрации воды в котельных с паровыми котлами применяются в основном термические двухступенчатые деаэраторы атмосферного типа (ДСА), работающие при давлении 0,12 МПа и температуре 104 °С. Такой деаэратор состоит из деаэрационной головки, имеющей две или более перфорированные тарелки, или другие специальные устройства, благодаря которым исходная вода, разбиваясь на капли и струи, падает в аккумуляторный бак, встречая на своем пути движущийся противотоком пар. В колонке происходит нагрев воды и первая стадия ее деаэрации. Такие деаэраторы требуют установки паровых котлов, которые усложняют тепловую схему водогрейной котельной и схему химводоподготовки.

Вакуумная деаэрация

В котельных с водогрейными котлами, как правило, применяются вакуумные деаэраторы, которые работают при температурах воды от 40 до 90 °С.

Вакуумные деаэраторы имеют множество существенных недостатков: большая металлоемкость, большое количество дополнительного вспомогательного оборудования (вакуумные насосы или эжекторы, баки, насосы), необходимость расположения на значительной высоте для обеспечения работоспособности подпиточных насосов. Главным же недостатком является наличие существенного количества оборудования и трубопроводов, находящихся под разряжением. В результате через уплотнения валов насосов и арматуры, неплотности во фланцевых соединениях и сварных стыках в воду поступает воздух. При этом эффект деаэрации полностью пропадает и даже возможен рост концентрации кислорода в подпиточной воде по сравнению с исходной.

Атмосферная деаэрация без подвода пара

В последнее время большое количество паровых котлов переводится в водогрейный режим. Эффективный способ деаэрации в котельных с такими котлами разработан и прошел длительную проверку в АП «Теплосеть» Красногорского района.

Вода после натрий-катионитной установки подогревается до 106-110 °С и впрыскивается в головку атмосферного деаэратора, где капли воды за счет снижения давления вскипают. При кипении из воды вместе с паром удаляются и коррозионно-агрессивные газы, причем более активно, чем в деаэраторах с подводом пара. Схема реализована на оборудовании, которое эксплуатировалось в паровой котельной с тремя котлами ДКВр 10/13, при переводе в водогрейный режим с параметрами теплоносителя 115/70 °С. При этом деаэратор типа ДСА не требует доработок. Для нагрева подпиточной воды использованы паровые сетевые подогреватели, доработанные для работы на греющей воде с температурой 110-113 °С, а не на паре. На технические решения, примененные в котельных Красногорского района, получен патент РФ.

Данная схема исключает недостатки вакуумной деаэрации и деаэрации с подводом пара. Достоинством новой схемы деаэрации является ее простота и надежность, позволяющая ей устойчиво работать в любой водогрейной котельной.

Кроме того

При переводе в водогрейный режим котлов ДКВр 10/13 с параметрами теплоносителя 115/70 °С по схеме ЦКТИ мы столкнулись с уменьшением теплопроизводительности котлоагрегата (она не уменьшается при графике 150/70). Такое уменьшение было недопустимо по нагрузке на теплосеть, поэтому нами были разработаны и внедрены изменения в схему ЦКТИ. Конструктивно изменения не значительны, но позволили улучшить циркуляцию в задних экранах и увеличить теплопроизводительность котла до требуемой. Схема движения воды в контуре котла запатентована. Котлы эксплуатируются уже 10 лет без нареканий.