Что такое деаэратор: все об устройстве, особенностях, видах и принципе работы устройства

Отопление

Деаэратор в котельной – это оборудование, которое позволяет удалить из воды диоксид углерода и растворенный кислород. Дело в том, что данные вещества способствуют образованию коррозии на стальных элементах системы, которая в конечном счете приведет к выходу их из строя. 

Деаэраторы зачастую монтируются на ТЭС и АЭС для того, чтобы привести к нужным показателям питательную воду, используемую в паровых генераторах. В тепловых же сетях эти агрегаты применяются для котельных с целью снижения количества газов в подпиточной жидкости.

Что такое деаэратор в котельной

Конструкции котельного оборудования, которые производят нагрев воды для систем отопления, состоят из стали. А основным тепловым носителем в них является вода, насыщенная излишками кислорода и углекислоты.

Как уже было сказано выше, такое сочетание для стальных элементов конструкции представляет собой агрессивную среду, которая приводит к запуску коррозионных процессов с последующим образованием ржавчины. А это значительно снижает время работы прибора.

Обезопасить конструкции от разрушения и загрязнения позволяют деаэрационные установки. Они способны снизить концентрацию вредных газовых примесей и, как следствие, продлить срок эксплуатации оборудования. 

В котельной они монтируются для сбора и очистки подпиточной воды, а еще они не менее активно применяются в системах отопления. При этом цель использования остается аналогичной.

Понятие деаэратора и типовая схема оборудования
Понятие деаэратора и типовая схема оборудования

Зачем он нужен

С помощью деаэраторов можно накопить определенные запасы подготовленной воды, которая способна обеспечивать безопасный рабочий режим для водогрейных котлов отопительной системы. Но перед тем как попасть в накопительные деаэраторные баки, обычная вода должна пройти сложный процесс, дающий возможность удалить из ее состава агрессивные элементы.

Так для котельных, работающих по-разному принципу, устанавливают устройства, позволяющие обеспечить безопасность теплового носителя в конкретных рабочих режимах.

По принципу работы деаэраторы делятся на 2 основных типа:

  • Первый — атмосферный деаэратор, работающий на пару и воде. Он считается более универсальным.
  • Второй — вакуумный, подходящий не для всех котлов. Вакуумная деаэрация возможна только в паровых установках.

При этом принцип действия всех деаэраторов схож. Для них характерна так называемая система двухступенчатого типа подачи воды, при которой жидкость, поступающая в прибор, проходит через мембраны, где удаляются вредные примеси.

Затем она попадает в емкость для реакции с химическими средствами, которые исключают последующее соединения теплового носителя с агрессивными веществами.

Устройство и принцип работы деаэратора

Газы, находящиеся в воде, могут иметь различные формы. Отличают 3 состояния, которые позволяют сохранять их в жидкости:

  • в составе соединений, разрушающихся в процессе подогрева воды, вследствие этого образуется газ;
  • виде микро-пузырей, формирующихся возле гидрофобных примесей;
  • форме растворенных молекул.

На начальном этапе деаэрации жидкость поступает в нагреватель. После этого пропускается через фильтры, которые производят химическую чистку. Далее на линии следования теплоносителя расположены деаэрационные колонки, они предусмотрены в схеме для высвобождения газов. На завершающем этапе подпиточный насос отправляет деаэрированную воду в накопительную емкость, из которой жидкость передается непосредственно в систему отопления.

Если объяснять максимально кратко, то деаэраторы работают по следующему принципу: с их помощью производится кипячение воды с применением пара для высвобождения чрезмерного количества газов.

Принцип и путь движения жидкости при процессе деаэрации
Принцип и путь движения жидкости при процессе деаэрации

Но, все же, этого не достаточно для устранения всех активных веществ из теплового носителя. Потому на дальнейшем этапе деаэрации используются разные химические реагенты, способные связывать кислород. В условиях нагретой жидкости обычно применяется сульфит натрия, так как его реакция значительно усиливается под действием высокой температуры.

Сфера использования

Так как основное назначение этого прибора заключается в дегазации рабочей воды, устанавливают его в системах с котлами, сделанными из стали, что обосновывается непереносимостью данного материала к излишкам газов.

Но как мы уже выяснили, существуют разные типы деаэраторов, предназначенные для определенных систем отопления. При этом выбор того или иного прибора связан с конструктивными особенностями и назначением, причем не только рассматриваемого оборудования, но и вида самой системы. Например:

  • атмосферные деаэраторы применяются в ГВС;
  • то же касается отопительных систем;
  • водогрейные котлы, как правило, оборудуются вакуумными конструкциями;
  • приборы с повышенным и пониженным давлением монтируется, в основном, в системах, которые работают за счет парового котла, что объясняется их конструктивным соответствием.

Последний вид деаэраторов (давление в них составляет 0,025-0,2 МПа) устанавливается в системах средней мощности, рассчитанных на небольшое количество пользователей. Применяются они в тепловых конструкциях с котлами, выдающими значительный объем пара.

Виды деаэраторов

Деаэраторы изготавливаются в различных модификациях, несмотря на то, что по мнению многих обывателей качественная деаэрация воды от газообразных примесей возможна лишь путем применения повышенных температур. Но на данный момент существуют приборы, работающие несколько по иному принципу. При этом качество деаэрации не ухудшается.

Тарельчатый

Такой прибор обеспечивает так называемое двухступенчатое деаэраторное очищение от газов, представленное барботажным этапом (производиться в баке) и струйным (в колонне). На первом шаге очистка производится за счет пребывания в конструкции затопленного барботажного оборудования, из которого жидкость поступает в колонну, где она подвергается воздействию горячего пара. Затем она переходит в бак, выдерживается здесь определенное время и переводится назад в систему. 

Деаэратор тарельчатого типа: общий принцип работы
Деаэратор тарельчатого типа: общий принцип работы

Пар изначально подается в БДА. Когда внутренний объем становится провентилированным, он переходит в колонну. Пройдя сквозь отверстия барботажной тарелки, пар нагревает жидкость до температуры насыщения.

Струйным способом из теплоносителя убираются все газы. Вместе с этим, пар конденсирует. Его оставшаяся часть перемешивается с образовавшимся газом и выводится в охладитель. Конденсат, в свою очередь, переливается в дренажный бак. А остаточные газовые микропузырьки выводятся при оттаивании жидкости в емкости. На завершительном этапе теплоноситель переходит в сборный резервуар, и на этом работу деаэраторной системы можно считать оконченной.

Горизонтальный бак может применяться лишь для отстаивания. В этом оборудовании обе ступени деаэрации находятся в колонне.

Деаэратор подпиточной воды

При деаэрации питательной воды тепловой носитель в отопительной системе циркулирует постоянно. Однако объем его вследствие протечек все-таки постепенно снижается, поэтому в отопительную систему подают подпиточную воду.

Деаэратор подпиточной (перегретой) воды
Деаэратор подпиточной (перегретой) воды

Как и основная жидкость, она проходит все этапы деаэрации. Изначально вода закачивается в нагреватель, после пропускается через фильтры химической чистки. Затем попадает в деаэрационную колонку и, уже освобожденная от газов, перетекает в резервуар для хранения или в коллектор.

Устройство для химической деаэрации

Чтобы дополнительно очистить теплоноситель, в него добавляются различные реагенты, связывающие кислород. В этом случае, для деаэрации нужен нагрев. Иначе реакция будет происходить крайне медленно.

В некоторых случаях химической деаэрации жидкость обрабатывают с применением стружки металлов.

Распылительные установки

Такие деаэраторы применяются нечасто. Они представляют собой большую горизонтальную накопительную емкость. Характерным отличием распылительных установок является отсутствие колонны. А еще они работают несколько по иному принципу, что обосновано конструктивными особенностями. 

Струйное оборудование, не содержащее колонну
Струйное оборудование, не содержащее колонну

Пар в этом оборудовании подходит снизу из находящейся в накопителе гребенки. Непосредственно бак делится на зону нагрева и деаэрации. Питающая жидкость попадает в первое отделение из расположенного сверху распылителя. Тут вода прогревается до точки кипения и переходит в зону деаэрирования, в которой паром из воды удаляют кислород.

Использование вакуумного деаэратора в распылительных установках целесообразно в случае, если температура жидкости составляет меньше 100°С. В этом случае, основной сферой применения являются тепловые пункты и водогрейные установки ( особенно это актуально для котлов в блочном изготовлении). 

Для вакуумного деаэратора принцип работы немного отличается. Здесь деаэрации подвержены потоки воды, необходимые для подпитки магистрали горячего водоснабжения, контура котла, а также теплосети.

Гидрозатвор

Предохранитель, или гидрозатвор деаэратора находится в комплекте атмосферных устройств. В его конструкции всегда есть две заслонки, объединенные в единую гидравлическую схему, и расширительная емкость. Первый гидрозатвор предохраняет от повышенного давления в деаэраторе, второй – от критического увеличения водного уровня в деаэраторной емкости.

Гидрозатвор деаэратора схема устройства
Гидрозатвор деаэратора схема устройства

Расширительный бак требуется для забора жидкости, необходимой для автоматической заливки в оборудование после выхода из строя устройства. Размер гидрозатвора ДСА определяется с учетом максимально возможного давления и расхода пара.

В определенных моделях вместо гидрозатвора ставят деаэраторную этажерку и конденсатоотводчик, монтируемый к сливному штуцеру.

ДАПР

Отдельно стоит обратить внимание на разновидность котельного оборудования, относящегося к группе ДАПР. Оно представляет собой устройства со встроенным блоком сепарации-теплоутилизации постоянной продувки котлов (аналогов нет) – ДАПР-УТК. Такие колонки дают возможность на 35-45% снизить потребление пара, заметно упростить конструкцию, а также уменьшить в габаритах и удешевить деаэратор.

В схеме ДАПР-УТК находится:

  • блок сепарации постоянной продувки с выводом образовавшегося пара в емкость деаэрации;
  •  установленный охладитель выпара;
  • вмонтированная струйно-капельная ступень нагрева жидкости.

Так, ДАПР может заменить охладитель выпара, деаэратор с резервуаром и гидрозатвором, сепаратор постоянной продувки и нагреватель ХОВ. Данное оборудование дает возможность исключить необходимость применения барботажных приборов, теплообменников и барботера. 

Возле колонки ДАПР можно установить сепаратор-теплоутилизатор серии УТК.

Деаэрация в различных отопительных системах

Сейчас существуют разные приборы для деаэрации теплоносителя. Но самыми распространенными являются термические атмосферные деаэраторы пониженного и повышенного давления (0,6 МПа).  

Система высокого давления

Такая система применяется в котельном оборудовании, обладающим повышенной мощностью подачи. Подобные устройства могут образовывать большой объем пара, создавая необходимый режим температуры в рабочей центральной отопительной системе, где концентрация постоянно передается под высоким давлением.

Возможное давление в этих устройствах составляет 0,6 МПа и выше. Этот прибор имеет термические свойства, дающие возможность выделяться газам в процессе нагрева жидкости. В качестве защиты от чрезмерного давления используют гидрозатворы.

Система низкого давления

Для этой системы оборудования используют атмосферный или вертикальные прибор, имеющий в конструкции барботажный бак, который способен обеспечить проход охладителя выпара. 

Для запуска процесса в очищаемую жидкость, находящуюся в корпусе прибора, добавляют реагент, требующийся для химической чистки. Затем вода проходит через мембраны и тарелки, в которых очищается от разных добавок. 

Для водогрейных котлов при этом используется исключительно вакуумный деаэратор, позволяющий в принудительном порядке выводить избыточные газовые примеси.

Нарушения в работе деаэраторов

Применение приборов для разных отопительных систем сопровождается периодическими пробами жидкости, фиксированием показаний датчиков давления и термометров. Все показатели отмечаются в специальном журнале и анализируются при необходимости.

К нарушениям в работе оборудования могут приводить такие изменения:

  • температурный режим очищенной жидкости;
  • повышенные затраты теплоносителя;
  • перерасход пара, который поступает в колонку;
  • резкое изменение давления в емкости;
  • снижение уровня воды в баке;
  • излишние затраты пара в емкости для барботажа.

Для избавления от избыточных газовых примесей из жидкости требуется четко выдержать соотношение температурного режима деаэратора с давлением. При этих условиях вывод газов из воды приближается к нулевой точке. Нормальную работу оборудования сможет гарантировать только стабильный показатель давления.

Правила эксплуатации

Для полноценного функционирования котельного оборудования необходимо четко соблюдать правила эксплуатации, продиктованные производителем. Для этого нужно контролировать стабильность: 

  • уровня жидкости в деаэраторном резервуаре;
  • давления непосредственно в системе;
  • условий прохождения заданного режима.

Показания датчиков требуется фиксировать 2-3 раза за смену с целью максимально верного расчета состояния работы деаэраторной установки.

В случае применения химических веществ, придется контролировать правильные соотношения при их добавлении, периодически брать на исследование очищенную жидкость и следить за ее уровнем в емкости.

Чтобы поломки не случались по причине ошибок в показаниях приборов измерений, устройство систематически требуется осматривать. Описание периодичности указано в технической документации.

Технологическая схема деаэрации исходной воды в производственной котельной

Технологические схемы деаэрации жидкости в разных котельных может несколько отличаться. Мы подобрали наиболее эффективную, относительно простую и экономически обоснованную и, разумеется, подходящую для производственных систем.

Сооружение схемы, представленной ниже, помогает решить несколько вопросов:

  • за счет применения в конструкции отечественных корпусов скорых фильтров с импортным управлением и засыпкой, была существенно снижена жесткость исходной жидкости благодаря повышенной ионообменной емкости смолы;
  • а использование дополнительного теплового обменника позволило экономить топливо.
Схема деаэрации питательной воды
Схема деаэрации питательной воды

По этой схеме очищенная вода попадает на нагреватель и с температурой 55-65°С переходит в деаэратор, в котором подогревается за счет барботирования пара до 105°С. Затем питательная жидкость направляется на насос, а затем с помощью экономайзера она попадает в верхний барабан котельного оборудования. Температура выходящих газовых примесей при этом составляет около 150°С.

Назначение и область применения

Атмосферные двухступенчатые деаэраторы группы ДА с барботажным механизмом, расположенным внизу колонки, используются для избавления от коррозионных и агрессивных газовых примесей из питательной жидкости парового котельного оборудования и подпиточной воды котлов любых видов (кроме чисто водогрейных). Деаэраторы производятся с учетом ГОСТ 16860-77.

Техническая характеристика

При выборе устройства деаэраторов нужно учитывать следующие технические характеристики:

  • избыточное рабочее давление;
  • номинальную производительность;
  • диапазон мощности;
  • температурный режим деаэрированной воды;
  • концентрацию углекислоты и кислорода в деаэрированной воде;
  • температуру подогрева воды в деаэраторе (min и max);
  • возможное повышение давления во время срабатывания защитной автоматики;
  • пробное гидравлическое давление;
  • объем аккумуляторного резервуара;
  • расход выпара при номинальном показателе;
  • тип предохранительного прибора;
  • типоразмер охладителя выпара;
  • тип деаэраторной емкости.

Описание конструкции

Колонка для деаэрации фиксируется к самому аккумуляторному резервуару. Это актуально для любого типа оборудования, помимо приборов, имеющих фланцевое крепление с баком. По вертикальной оси колонку ориентируют в произвольном положении с учетом конкретной схемы монтажа.

Корпуса моделей группы ДА производятся из высокоуглеродистой стали, внутренние детали — из нержавейки. Монтаж элементов к каркасу и скрепление друг с другом выполняют с использованием электрической сварки.

Схема подключения деаэрационной установки

Схема подключения должна определяться проектной организацией с учетом предназначения и возможности объекта, в котором монтируется прибор.

На рисунке указан оптимальный способ установки деаэрационного оборудования группы ДА
На рисунке указан оптимальный способ установки деаэрационного оборудования группы ДА

Чтобы защитить деаэратор от критического увеличения давления и уровня пара, в него монтируется комбинированный самозаливающийся предохранитель (на рисунке — №8). Регулярная проверка качества очищенной жидкости на наличие вредных примесей выполняется при помощи теплового обменника для охлаждения проб жидкости (№15).

Охладитель выпара

Для сбора паровой смеси применяют поверхностные охладители выпара деаэратора, состоящие из горизонтального корпуса, в котором устанавливается трубная конструкция.

Охладитель выпара играет роль теплообменника. В него подается химически очищенная жидкость либо охлажденный конденсат из постоянного источника, переходящий в колонку. Паровая смесь отправляется в пространство между трубами, где пар из нее почти полностью конденсируется. Газы, которые остались, выводятся в окружающую среду, а конденсат сливается в дренажную емкость.

Какие основные элементы конструкции включает в себя охладитель выпара
Какие основные элементы конструкции включает в себя охладитель выпара

Процесс дегазации очень важен, тем более, для отопительной системы. Главное, грамотно подобрать непосредственно устройство, рассчитав экономические затраты и дальнейшие выгоды.

 

 

 

Мария Рухлова
Оцените автора
Добавить комментарий

Adblock
detector