Деаэратор описание принцип работы устройство

Принцип работы деаэратора

Для того чтобы уменьшить количество кислорода в воде достаточно просто нагреть жидкость. А вот для того чтобы удалить весь кислород необходимо довести воду до состояния кипения. Устройство, в котором вода доводится до состояния кипения, называется деаэратором. Нагрев воды до кипения в деаэраторе происходит за счёт пара из турбины. Для того чтобы полностью удалить все возможные газы из воды, она должна обязательно прогреваться до температуры насыщения. Поскольку даже небольшой недогрев воды 1-4 °С приводит к увеличению остатков газа в воде.

Для эффективного процесса деаэрации нужно постоянно удалять газы, которые выделяются в процессе кипения воды. Для этого в деаэраторе есть специальная парогазовая отводимая часть, этот процесс называется выпором. Чем больше будет выпор у деаэратора, тем эффективнее его работа.

Деаэраторы бывают поверхностные, смешанные и перегретой воды. По показателям эффективности и надежности в эксплуатации, наибольшую распространённость получили смешанные деаэраторы.

Деаэраторы бывают разных видов. И делятся по принципу давления: на атмосферные, вакуумные, и на деаэраторы повышенного давления. Атмосферные деаэраторы устанавливают на линиях, которые осуществляют подачу добавочной воды. Вакуумные — на подпитке тепловых сетей, повышенного давления — на основном потоке образующего конденсата.

Устройство деаэратора представляет собой деаэрационную колонку, в которой нагретая воду поступает сверху вниз. Снизу ей навстречу подаётся нагревающий пар. Деаэрационная колонка устанавливается в бак аккумулятор питательной воды, в который в процессе и стекает вода, прошедшая деаэрацию. Вообще, работа деаэратора — это совокупность деаэрационных колонн и деаэрационного бака, на котором они установлены.

Для наиболее эффективного процесса деаэрации в деаэраторах смешанного типа увеличивают поверхность контакта подогреваемой воды с паром. Термические деаэраторы по способам дробления воды делятся на плёночные, сопловые, с насадками, струйные, и барботажные. Наибольшее распространение получили струйные деаэраторы. Для того чтобы увеличить поверхность контакта воды с паром, деаэратор со стройной деаэрацией можно комбинировать с барботажной. Это позволяет наиболее эффективно удалять газы из воды.

Эксплуатация деаэратора

Уровень воды в деаэраторе должен быть фиксированным и контролируемым. Если уровень воды увеличивается, то она должна автоматически сливаться через переливное устройство. Потому как при повышении уровня воды ухудшается сам процесс деаэрации. Давление в деаэраторе должно быть постоянным. Резкое повышение или понижение давление приводит к нарушению работы насосов деаэратора.

Видео

Что представляет собой деаэратор

Конструкции газовых котлов, осуществляющих подогрев воды для отопительных систем, состоят (большей частью) из стальных элементов.

Основным теплоносителем для данных систем отопления служит обычная вода, содержащая излишки кислорода, а также углекислого газа.

Такое сочетание составляет для стальной поверхности агрессивную среду, приводящую к коррозии металла с выделением ржавчины, что существенно сокращает сроки эксплуатации.

Обеспечить безопасность металлических конструкций от преждевременного разрушения и засорения, позволяет специальное оборудование, способное снизить концентрацию активных газов.

Данные установки называют деаэраторами, которые устанавливают в котельных с целью сбора и обработки подпиточной воды, используемой в системе отопления.

Назначение

При помощи деаэратора создается необходимый запас подготовленной воды, способной обеспечить безопасный режим работы для нагревательных агрегатов системы отопления. Однако, прежде чем попасть в накопительную емкость, обычная водопроводная вода проходит сложный подготовительный процесс, позволяющий исключить из ее состава агрессивные составляющие.

Таким образом, для колов, работающих по различным принципам действия, необходимо устанавливать оборудование, обеспечивающее безопасность теплоносителя в соответствующих режимах работы.

По принципу действия все установки разделяют на две группы. К первой относятся атмосферные деаэраторы способные работать как на воде, так и на пару. Вторые – вакуумные способные обслуживать исключительно паровые агрегаты. Устройство двухступенчатого типа характерно для всех типов деаэраторов.

Здесь воду, которая поступает в деаэратор, пропускают через специальные мембраны, там она освобождается от примесей. Далее вода попадает в резервуар для сочетания с химическим составом, исключающим дальнейшие соединения теплоносителя с вредоносными элементами.

Тарельчатый деаэратор: принцип работы

Схема очистки газов в деаэраторах реализуется двухступенчатая: струйная (в колонне) и барботажная (в баке). Помимо этого, в систему включается затопленное барботажное устройство. Вода подается в колонну, где обрабатывается паром. Далее она стекает в бак, выдерживается в нем и отводится обратно в систему. Пар первоначально подается в БДА. После вентиляции внутреннего объема он поступает в колонну. Проходя через отверстия барботажной тарелки, пар подогревает воду до температуры насыщения.

Струйным методом из воды удаляются все газы. Одновременно с этим происходит конденсация пара. Его остатки смешиваются с выделившимся из среды газом и отводятся в охладитель. Конденсат от выпара сливается в дренажную емкость. Во время отстаивания воды в баке из нее выходят остаточные мелкие пузырьки газа. Отводится вода в сборный бак. Иногда горизонтальная емкость используется только для отстаивания. В таких установках обе ступени дегазации размещаются в колонне.

Как установить?

Поскольку температура нагрева воды в деаэраторе обычно меньше 100 градусов, в нём возникает давление чуть ниже атмосферного и формируется вакуум. Таким образом, при создании и обслуживании оборудования встает вопрос о том, как подавать деаэрированную воду после обработки в систему теплоснабжения.

Чаще всего задача решается путем размещения аэратора на значительной высоте — не ниже 15 м. Это позволяет обеспечить нужную разницу между атмосферным давлением и разрежением в деаэраторе. Жидкость самотеком поступает в аккумуляторный бак, размещённый на нулевом положении. Высота монтажа деаэратора выбирается на основе расчета максимальных возможностей вакуума, параметров высоты столба в аккумуляторном баке, а также перепада давлений и показателей сопротивления сливной магистрали.

Однако это вызывает и ряд недостатков, а именно:

• увеличение расходов на строительство;
• риск замерзания воды в сливном отсеке;
• гидравлические удары в трубопроводе;
• сложность в эксплуатации конструкции в холодное время года.

Именно поэтому при установке аэратора рекомендуется использовать промежуточный резервуар запаса деаэрированной воды и насосов подачи жидкости. По сути, вместе с деаэратором он представляет единый сосуд, при этом базовая часть нагрузки приходится на насосы подачи воды, которые забирают из очистительной системы деаэрированную воду и дальше двигают её в тепломагистраль. Во избежание кавитации нужно, чтобы высота водяного столба в месте всасывания насоса была не ниже параметров кавитационного запаса (его величина обычного указана в инструкции по эксплуатации оборудования). В зависимости от марки производителя он колеблется в пределах от 1 до 5 м.

Основное достоинство второго варианта установки деаэраторов — возможность монтировать его на малой высоте в помещениях, поэтому конструкцию можно устанавливать даже в частных домах. Насосы подачи аэрированной воды в данном случае обеспечивают эффективное перекачивание очищенной жидкости на подпитку либо в аккумуляторные баки.

Схема подключения

Вся система имеет способ подключения весьма разнообразный, ведь все зависит от условий, где будет осуществлять свою работу непосредственный котел. Но при этом все система должна положительно сказываться на работе котла.

Схемы в некоторой степени похожи друг на друга, но можно выделить несколько основных и их основное преимущество:

• Первая система представляет собой контур замкнутого типа. Он получает воду с периодическим алгоритмом из центральной системы котла;
• Вторя система – это циркулярное питание котла. В таком случае вся система заранее должна пройти химическую обработку, а также деаэрационную чистку;
• И последний вид системы подразумевает собой двойной контур рециркуляции. В таком случае также следует устанавливать систему, которая осуществит так называемую деаэрацию.

Сразу стоит отметить и тот факт, что система деаэраторов осуществляет свою работу под весьма высоким давлением. В таком случае для всей системы предлагается особый контроль и меры осторожности. Важно применять клапаны, которые будут осуществлять предохранение.

Топливные системы жидкотопливного характера – это устройства, которые отличаются при работе весьма высокой эффективностью.

В таком случае подразумевается работа специального клапана. В случае повышения давления до предельных границ он начинает свою работу и стравливает давление, что позволяет уменьшить его.

В том случае если водяное давление начинает превышать так называемую норму технологического типа, начинают также срабатывать устройства по предохранению. Оно в свою очередь осуществляет сброс воды в систему гидроаккумуляторов.

Сравнение технических характеристик различных моделей деаэраторов

ДА-15	ДВ-15	ДЩ Кварк	Авакс	СВД вакуумный	СВД атмосферный	ЦВДУ вакуумная	ЦВДУ атмосферная
Производительность, м3	15	15	10-18	10-20	8-16	8-16	1,5-18	1,5-18
Вес колонки, кг	223	561	56	30	26	26+12	32
Комплектация охладителем выпара	Да	Да	Нет	Нет	Интегрирован в головку	Интегрированный
Вес эжектора, кг	Не требуется	43	32	45	35	Не требуется	35	Не требуется
Диапазон регулирования мощности	70-110%	70-110%	50-100% с двумя щелевыми устройствами	90-110%	50-100%	10-120%
Автоматизация	Затруднительна	Возможна	Возможна	Имеется	Имеется
Качество деаэрации, мкг/л	<50	<50	<50	30-50	30-50	16-20	5-15	5-15
Температура деаэрации, С0	102,4	55-80	40-95, атмосферный до 104	60-95	60-95	102-104	55-95	102-104
Минимальное давление воды на входе, кгс/см2	>1	>1	3	4	2,5	2,5	>0	>0

Существующие методы химической деаэрации также имеют существенные минусы: реагенты оставляют черный налет на трубах, который необходимо периодически удалять промывкой, расход дорогостоящих реагентов влияет на себестоимость и, конечно, такой метод неприменим для горячего водоснабжения населения, т.к. это опасно для здоровья.

Деаэрация воды в паровой котельной

Деаэрация воды в паровой котельной необходима для защиты всей парогенераторной системы и трубопроводов. При наличии вредных примесей система будет изнашиваться и начнет подвергаться коррозии.

Газообразные и естественные примеси могут вызвать кавитацию насоса. А она в свою очередь может привести к гидравлическим ударам и нарушит работу насосного режима. В худшем случае может произойти разрыв гидравлической системы или вовсе насосы перестанут работать.

Деаэратор, который применяется для парового котла, имеет вид бака со специальными мембранами и тарелками. Они устроены вертикально на емкости для воды. Под маленьким давлением вода поступает из подающей линии в бак, затем протекает через мембраны и тарелки и таким образом происходит очищение от примесей. 

Иногда в паровых котельных применяют распылительные деаэраторы. В них вода распыляется таким образом, чтобы примеси сразу уходили в выпар. 

Нарушения в работе деаэраторов

Использование деаэраторов для различных систем отопления сопровождается систематическими пробами состава теплоносителя и регистрацией показаний датчиков давления, а также термометров, которые отмечаются в эксплуатационном журнале.

К сбоям в работе установки могут привести следующие изменения:

• стабильного расхода воды;
• температуры очищенной воды;
• давления внутри деаэратора;
• расхода пара поступающего в колонку деаэрации;
• расхода пара в баке для барботажа;
• уровня воды, находящейся в баке.

Для удаления избыточных газов из теплоносителя в деаэраторе необходимо выдерживать четкое соотношение температуры деаэратора с давлением. В этих условиях растворимость газов в теплоносителе приблизится к нулевой отметке. Качественную работу установки может обеспечить лишь постоянная величина давления.

Виды оборудования

В современных котельных может устанавливаться деаэратор воды:

• вакуумный;

• атмосферный.

В первом типе деаэраторов удаление газов из воды производится в вакууме. В конструкцию таких установок дополнительно включается паро- или водоструйный эжектор. Последняя разновидность узлов чаще всего используется в системах с котлами средней или малой мощности. Вместо эжекторов для создания вакуума могут применяться специальные насосы. Некоторым недостатком такого оборудования, как вакуумный деаэратор, является то, что пар из него нужно удалять принудительно, в то время как из атмосферных он выходит естественным путем — под давлением.

Виды деаэраторов

Оборудование различается по конструкции, давлению греющего пара, способу контакта воды с паром.

По конструкции деаэраторы объединяются в две группы:

1. Тарельчатые. Главным элементом в установке является вертикальная колонка, монтируемая на цистерне с питательной жидкостью, расположенной горизонтально. Вода попадает в верхний отсек и стекает вниз, где встречается с паром, находящимся под низким давлением. Чтобы увеличить площадь контакта, применяют отдельные тарелки и мембраны. Нагреваясь, вода выпускает содержащийся в ней газ, который поднимается наверх и выходит через специальный клапан. Деаэрированная жидкость поступает в горизонтальный резервуар и подвергается дообработке малым количеством пара.
2. Распылительные. В этих агрегатах вода поступает в бак через распылитель. Затем сюда же подается пар через специальные гребенки. В зону очистки вода поступает уже в состоянии кипения, и под действием пара из нее удаляется лишний газ, выходящий через вентиляционные отверстия.

В зависимости от давления греющего пара установка бывает:

• атмосферной – назначение деаэратора заключается в применении для котлов низкого и среднего давления в пределах 0,11-0,12 МПа;
• повышенного давления – для основного потока конденсата на котлах высоких и сверхвысоких показателей 0,6-0,8 МПа;
• вакуумной – допустимая норма 7,5-50 МПа.

Типы деаэраторов по контакту жидкости с паром:

1. Капельные. Установки оснащены форсунками, через которые подается вода. Такой способ считается наиболее эффективным, но его главные недостатки – частые засоры системы и большой расход электроэнергии – делают оборудование не очень надежным и затратным.
2. Струйные. Жидкость поступает в верхний отсек и через него – в распределитель, под которым находятся элементы, напоминающие сито. Проходя сквозь них, вода постепенно греется паром из нижней зоны колонны.
3. Пленочные. В конструкции предусмотрены вертикальные листы, на которых распределяется жидкость, входящая через сопло деаэратора. Тонкий пласт воды нагревается поднимающимся вверх паром.
4. С насадками. Единый водный поток попадает на специальную насадку, разбивающую его на струи и водяные пленки. Пар проходит через насадки и подогревает температуру воды.
5. Барботажные. Конструктивные характеристики деаэраторов позволяют обеспечить большую площадь контакта жидкости с паром, чем при разделении на струи или пленочном способе.

Теги