Деаэрация воды: «Деаэрация воды, принцип работы деаэраторов»

«Деаэрация воды, принцип работы деаэраторов»

14 декабря, 2021

Деаэрация воды – удаление газов с целью предотвращения кислородной и углекислотной коррозии металла оборудования и трубопроводов.

Термодинамический принцип деаэрации: минимальная растворимость газов в воде при температуре насыщения (кипения воды).

Технический принцип деаэрации: подогрев воды до температуры кипения при установленном давлении (вакууме) и удаление выделяющихся газов. Отсутствие глубокой деаэрации воды снижает надёжность и экономичность работы оборудования и ведёт к значительному увеличению окислов железа в воде, это приводит к отложению вторичных накипей на поверхностях нагрева    и повышению цветности теплосетевой воды.

В теплоэнергетике применяются два типа деаэраторов, которые по цели и принципам работы не отличаются и соответствуют основным законам, но имеют различные параметры и конструкцию:   

Вакуумный деаэратор используется в схемах подготовки теплосетевой воды для отопления и горячего водоснабжения, реже в схемах подготовки питательной воды котлов. За последние годы ЦКТИ (центральный котло-турбинный институт) разработал вакуумные деаэраторы производительностью от 5 до 3200 т/ч и рациональные схемы их включения, обеспечивающие при высокой технико-экономической эффективности глубокую деаэрацию воды и исключение возможности её повторного заражения газами воздуха.                                       ГОСТ 16860 – 71 регламентирует номенклатуру вакуумных деаэраторов.                     

Принцип работы: в цилиндрическом горизонтальном корпусе деаэратора создаётся вакуум специальным насосом или эжектором от 0,0075 до 0,05 МПа.

Исходная вода подаётся сверху на деаэрационный дырчатый лист внутри корпуса, cбоку вниз подаётся греющий поток (подогретая сетевая вода), которая испаряется при разряжении и греющий пар поднимается навстречу падающим струям воды. Общий поток, после смешения, должен иметь температуру кипения воды при достигнутом вакууме 40 – 80 ^оС.   Указанные условия обеспечивают выход газов из воды и их удаление вакуумным насосом (эжектором) через линию отсоса. Процесс выделения газов долгосрочный, в динамике он достигает 90%. Остаточная величина, должна соответствовать установленным нормативам:

О₂ = 50 мкг/дм³, СО₂ = 0 для подпиточной воды теплосети (ПТЭ приложение 16),

О₂ = 20 (10) мкг/дм³, СО₂ = 0 для питательной воды котлов (ПТЭ приложение 10).

Атмосферный деаэратор серии ДА состоит из деаэрационной колонки, установленной на аккумуляторном баке. В деаэраторе двухступенчатая схема дегазации 1 ступень – струйная, 2 – барботажная, (количество ступеней   в деаэраторах других серий может быть иным).    Греющий пар, как правило, имеет давление Р = 0,12 МП или 0,6 Мпа, которым соответствует температура насыщения t_н = 104 ^оС и 159 ^оС.

Принцип работы: потоки воды, подлежащие деаэрации, подаются в колонку через патрубки на верхнюю перфорированную тарелку.   Далее вода стекает струями на расположенную ниже перепускную тарелку,    оттуда узким пучком струй увеличенного диаметра сливается на начальный участок непровального барботажного листа. Затем вода проходит по барботажному листу в слое, обеспечиваемом переливным порогом (выступающая часть сливной трубы), и через сливные трубы попадает в аккумуляторный бак, после выдержки в котором отводится из деаэратора по трубе на всас насоса.                                                            

Весь пар подаётся в аккумуляторный бак деаэратора, вентилирует его   и попадает под барботажный лист. Проходя сквозь отверстия барботажного листа, площадь которых выбрана с таким расчётом, чтобы исключить провал воды при минимальной тепловой нагрузке деаэратора, пар подвергает воду на нём интенсивной обработке. При увеличении тепловой нагрузки давление в камере под листом возрастает, срабатывает гидрозатвор перепускного устройства и избыточный пар перепускается в обвод барботажного листа через пароперепускную трубу. Труба обеспечивает залив гидрозатвора перепускного устройства деаэрированной воды при снижении тепловой нагрузки. Из барботажного устройства пар направляется в отсек между тарелками. Парогазовая смесь (выпар) отводится из деаэратора через зазор и патрубок.

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 идёт на тарелках. 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 счёт отстоя.                                                                                                   

Подвод к деаэратору чистых конденсатов с температурой выше температуры насыщения, отвечающей давлению в деаэраторе, осуществляется в паровое пространство деаэраторного бака. Деаэрационные колонки привариваются непосредственно к баку и не имеют фланцевых соединений. Корпуса колонок и баков изготавливаются из углеродистой стали, все внутренние элементы из нержавеющей стали. Крепление элементов к корпусу и между собой осуществляется электрической сваркой.

Для более детального изучения вопросов деаэрации воды, процессов, оборудования и режимов работы утверждена «Типовая инструкция по эксплуатации автоматизированных деаэрационных установок подпитки теплосети» ТИ 34-70-032-84.

Деаэрация воды это | Процесс получения питательной воды

12 мар 2021 в 00:00

Содержание статьи:

Способы деаэрации

По форме деаэраторы выпускают

Что может привести к нарушению (сбою) работы деаэраторных установок

Меры безопасности

Эксплуатация деаэраторных установок.

Виды деаэраторов

Атмосферный

Вакуумный

Вихревой

Деаэрация воды представляет собой процесс очищения жидкости от газообразных коррозионно-агрессивных примесей из теплоносителя.

Деаэратор — техническое устройство, где происходит деаэрация питательной и подпиточной воды или жидкого топлива от углекислого газа СО2, азота N и кислорода O2.

Наличие в воде газовых смесей приводит к коррозии оборудования.

Удаление газов из воды увеличивает срок службы узлов и деталей конструкции, а также всего оборудования и трубопроводов  отопительной системы.

Первые разработки устройств деаэрации воды в нашей стране начали проводить с шестидесятых годов прошлого века Центральным котлотурбинным институтом (ЦКТИ). Были сконструированы первые барботажные и пленочно-струйные установки атмосферного типа (ДА) и вакуумного типа (ДВ). В те времена они отлично справлялись с поставленной задачей. Но с течением времени, пришли более экономичные современные технологии и появились новые типы деаэраторов. 

Деаэраторы выпускаются для применения во многих сферах, с учетом условий работы. Они бывают горизонтальные и вертикальные. 

Деаэраторы можно разделить на: 

• Устройства для инженерных сетей и связанного с ней оборудования. Антикоррозионная защита происходит при удалении пузырьков газа. Оборудование может работать без выхода из строя частей и узлов.

   

• Системы для обеспечения хранения подготовленной воды. Гидрозапас необходим для создания безопасной работы нагревательных приборов отопительной системы. 

Чтобы лучше разобраться с деаэрацией, нужно посмотреть, как ведут себя газы в жидкостях. 

В жидкости газы образуются в виде молекулы, микроскопических пузырьков и в виде соединений, при прохождении химических процессов. 

Для удаления газообразных соединений из жидкости применяются следующие физические процессы — нагрев и увеличение давления. При нагреве разрушаются молекулы, пузырьки и соединения газа, образуется пар, который поступает в парообменник или в атмосферу.

Способы деаэрации.

Можно выделить два способа:

• Химическая деаэрация. В жидкость добавляют специальные реагенты: сульфит натрия, гидразин или таннат натрия, благодаря которым происходит связывание молекул кислорода. Этот метод имеет много недостатков. Требуются большие объемы реагентов, появляются соли жесткости, нужно применять катализаторы. Область применения ограниченна и высокая затратная часть.

• Термическая деаэрация. Самый востребованный метод. Термические деаэраторы просты в использовании, их не сложно производить, имеют невысокую стоимость, можно применять практически во всех отопительных системах.

Термические деаэраторы бывают:

1. Атмосферные деаэраторы. Устанавливаются на линии подачи добавочной воды на ТЭС и испарителях. Они работают при естественном давлении, с температурой до 107 градусов. Газовая смесь и пар удаляются самостоятельно

2. Вакуумные деаэраторы. Устанавливаются на подпитке теплосети для деаэрации подпиточной воды. Возможна работа без пара, требуется эжектор и большая толщина стенок. Работают при температуре 40-99 градусов, при пониженном давлении.

3. Повышенного давления деаэраторы. Устанавливают на основном потоке конденсата, обрабатывают питательную жидкость котлов, где давление пара от 9,8 МПа. Работают при высоких температурах от 158 до 188 градусов.

От вида теплообмена такие устройства подразделяются на: деаэраторы перегретой воды, смесительные и поверхностные

Деаэрационное устройство — это деаэрационная колонна, где нагреваемая жидкость течет сверху вниз, а в обратном направлении подается подогретый пар. Колонна монтируется на бак-аккумулятор, куда стекает вся очищенная жидкость.

 Деаэрационные установки отличаются по типу покрытия и по связи воды и пара:

• Струйные, барботажные и пленочные.

• И более современные вихревые, щелевые, струйные вихревые, и центробежно-вихревые деаэраторы. 

В струйном — подача воды осуществляется небольшими струями. В пленочном — пленки нужны для разделения потока жидкости и обволакивания колонны. 

В барботажном деаэраторе очистка воды происходит в баке паром. Крупные газовые соединения подхватывают мелкие и выносят их на поверхность. 

Работа вихревых деаэраторов основана на центробежном эффекте закрученного потока жидкости в горизонтальной трубе. В середине трубы образуется ниша с газом, откуда газовые смеси удаляются в атмосферу через патрубок. 

В щелевых устройствах подогретая жидкость поступает через тонкую щель на закручивающуюся пластину, затем в области пониженного давления происходит ее закипание, а газ устраняется из жидкости благодаря небольшой толщины пленки и центробежного эффекта. Водяной вихрь совершает неполный оборот,  скорость постепенно падает и вода течет вниз.

Центробежно-вихревые деаэрационные установки разработаны Б.А. Зиминым. Здесь очень быстро закипает вода, О2 и CO2 не имеют время для вступления в реакцию с металлом. Они сразу выводятся из устройства. Такого типа установка деаэрации работает без ремонта более тридцати лет на Каширской ГРЭС.

По форме деаэраторы выпускают:

• Тарельчатые. Мембрана в таком деаэраторе выполнена в виде тарелки с отверстиями. Бак для подготовленной воды располагается горизонтально, а над ним вертикально устанавливается бак с тарелками для деаэрации. Жидкость для очистки поступает через вертикальный бак сверху и выходит через тарелки с отверстиями. Пар низкого давления поступает в установку снизу вверх через дырочки в тарелках. Результат — газ выводится наружу, а подготовленная вода поступает в горизонтальный резервуар.

• Распылительные. Представляет собой горизонтальный бак без колонны. Бак делится перегородкой на зону очистки от газов и зону подогрева. Попадая в зону подогрева, жидкость нагревается до определенной температуры и поступает в зону деаэрации, где снизу подается пар, и происходит очищение воды от агрессивных газов. Такие устройства используют не часто.

Эти установки имеют надежные и устойчивые конструкции. Чтобы не возникали нарушения в работе устройств, все датчики должны быть исправны и их показатели не должны отклоняться от действующих норм. 

Деаэрацию можно использовать в разных системах отопления. В системе высокого давления применяют в котлах с высокой мощностью подачи. Они способны создавать под высоким давлением большую концентрацию пара, поддерживать определенную температуру в системе отопления. В системе низкого давления применяют в основном атмосферные деаэраторы вертикального типа с барботажным баком. Для котельных, которые греют воду и подают ее в систему, применяют  вакуумный деаэратор, где принудительно удаляются все газовые примеси.

Кроме вышеперечисленных методов деаэрации существует ультразвуковая и мембранная, с применением азота деаэрация. Такие методы не нашли широкого применения.

Что может привести к нарушению (сбою) работы деаэраторных установок:

1. Изменения расхода воды;

2. повышение или понижение температуры очищенной воды;

3. скачки или даже незначительные изменения давления в деаэраторе;

4. изменение количества пара, подающего в колонку деаэрации;

5. изменение объема пара для барботажа;

6. понижение или повышение определенного уровня воды в баке.

Чтобы устранить агрессивные газовые смеси из теплоносителя в деаэраторе, требуется соблюдать конкретное соотношение температура/давление в устройстве. При таких условиях растворимость газов станет около нуля. Для работы деаэратора на должном уровне, необходимо стабильное давление.

 Меры безопасности

Деаэраторные установки должны в обязательном порядке проходить осмотры снаружи и внутри каждые четыре года. Гидравлические испытания проводят раз в восемь лет в специальных условиях с соблюдением норм и правил, установленных ГОСТ.

Эксплуатация деаэраторных установок.

Для безаварийной работы котла необходимо знать, как правильно применять деаэратор. 

Строго следить за уровнем воды в баке, она должна быть на определенном уровне при понижении давления, периодически следить за условиями необходимого режима и зарегистрировать показание приборов. 

Смотреть за объемом реагентов в воду и контролировать ее качество, смотреть за уровнем очищенной воды.

Необходимо, чтобы гидрозатворы легко открывались и закрывались. Все оборудование обязано иметь метрологический аттестат. Необходимо контролировать показания манометра. 

Подведем итоги. Все методы имеют как недостатки, так и достоинства. Но самая экономически выгодная, с высоким качеством очистки от газов жидкости является термическая деаэрация. Она применяется для подготовки жидкости паровых котлов теплоэлектроцентралей, теплоэлектростанций и различных котельных. Имеющий остаточный выпар используют для обмена теплом и энергией между системами, что позволяет снизить затраты на производство.

__________

г. Тольятти, улица Комсомольская, 86А

[email protected]

 8 (800) 302-79-37 (звонок по России бесплатный)

 https://teh-g.ru/

ТЭХ-Групп: всё для промышленной водоподготовки и водоочистки

Pentair — Система деаэрации воды — WDS — Pentair

Выберите язык

• Английский
• немецкий

Преимущества

Безупречный контроль процесса и продукции
• Низкий уровень O _{2 значения}
• Гигиенический дизайн

Экономия средств
• Низкие эксплуатационные расходы
• Менее трудоемкий (полностью управляемый ПЛК)
• Не требуется сверхмощный сосуд или вакуумный насос

Система деаэрации воды монтируется на салазках, состоит из проверенных компонентов и включает в себя все необходимые трубопроводы, электропроводку и системы управления. Гигиеничная, полностью автоматизированная и надежная конструкция гарантирует простоту в обращении, низкие эксплуатационные расходы и длительный срок службы.

Вода поступает в верхнюю часть отпарной колонны и проходит через специально разработанную насадку с большой площадью контакта. CO ₂ впрыскивается снизу и движется в противотоке, что приводит к высокоэффективному удалению воздуха. Затем деаэрированную воду охлаждают до температуры 2 °C.

 

Автоматизированная и надежная деаэрация технической воды в пищевой промышленности.

Скачиваний

Информационный проспект		Система деаэрации воды Haffmans

Титул
Информационный проспект
Система деаэрации воды Haffmans

Скачать PDF
Информационный проспект

Избранные кейсы

Сопутствующие товары

Посмотреть продукт

Посетите наш новый веб-сайт Pentair Biogas Upgrading Solutions и узнайте, как достичь целевых показателей выбросов. – biogas.pentair.com

Все указанные товарные знаки и логотипы Pentair являются собственностью Pentair. Зарегистрированные и незарегистрированные товарные знаки и логотипы третьих лиц являются собственностью их соответствующих владельцев. © 2023 Пентаир. Все права защищены. | Регистрация и товарные знаки | Условия эксплуатации | Уведомление о конфиденциальности

Четыре лучших способа деаэрации воды для пивоварения в зависимости от вашего бюджета — ProBrewer

Тема экспертов» Ингредиенты для напитков» Waterposted 22 ноября 2021 г. Тара Нурин

Если вы работали пивоваром в Sierra Nevada Brewing ок. В 2005 году вы могли бы позволить себе роскошь деаэрации воды для пивоварения с помощью дорогой деаэрационной колонны, чтобы уменьшить количество ужасного растворенного кислорода (DO) в процессах холодной стороны.

Скотт Дженнингс, инновационный пивовар Sierra Nevada, работал там в то время. Он говорит: «Преимущество колонной системы для деаэрации воды заключается в том, что такая система удаляет кислород из воды в очень высокой степени (<5 частей на миллиард кислорода), вода в процессе стерилизуется, а затем вода может быть газирована. если это желательно».

Сегодня колонна остается золотым стандартом деаэрационного оборудования и по-прежнему не входит в бюджет большинства пивоваров. В то время как большинство независимых американских пивоварен либо выбирают несколько менее интенсивные системы, либо используют кипяченую воду и углекислый газ (CO2), многие мелкие пивовары вообще не деаэрируют воду для пивоварения.

Это ошибка, предупреждает Грант Вуд, бывший главный пивовар Boston Beer и соучредитель Revolver Brewing в Техасе.

«Большинство (холодная сторона, предварительная упаковка) проблем с DO возникают из-за плохих уплотнений на насосах и фитингах. Заполнение линий деаэрированной водой перед пивом и продавливание деаэрированной водой для очистки линий к резервуару — это основные способы снижения DO и защиты пива», — говорит он.

Совладелец Russian River Brewing Винни Силурзо соглашается: «Поскольку DAW (деаэрированная вода) полностью промывает транспортную линию, это лучший способ удаления кислорода».

Наука о деаэрации воды опирается в первую очередь на принцип, называемый законом Генри, который разъясняется в статье, опубликованной в августе Национальным центром биотехнологической информации, следующим образом: «Когда смесь газов находится в контакте с раствором, количество любого газа в эта смесь, которая растворяется в растворе, прямо пропорциональна парциальному давлению этого газа».

Итак, чтобы практически исключить количество кислорода в газовой смеси, пишут соавторы книги Ассоциации пивоваров «Вода: полное руководство для пивоваров», «Соотношения парциальных давлений (газов) должны быть сдвинуты чтобы парциальное давление кислорода было как можно меньше. Этого можно добиться, увеличив парциальное давление другого компонента газа, чтобы компенсировать его, увеличив давление паров воды или уменьшив общее давление в системе».

Пивовары могут максимально снизить содержание кислорода в своем пиве, удалив его деаэрированной водой во многих точках производства пива, включая: продувочные трубы, системы фильтрации, центрифуги и наполнители банок/бутылок; разбавление крепости пива высокой плотности; и уборка на месте.

Метод деаэрации на любой бюджет. Вот несколько наиболее распространенных:

Деаэратор колонны $$$$$

Высокая колонна заполнена структурированным насадочным материалом (Denwel, например, использует нержавеющую сталь) с высоким уровнем поверхности, чтобы обеспечить максимальную площадь контакта между водой и отпарным газом — CO2 или газообразным азотом (N2). В модели Денвела вода заполняет колонку сверху, а CO2 или N2 впрыскиваются снизу.

В месте встречи отпарного газа и воды давление газа пропорционально снижает давление DO в воде. CO2 или N2 растворяются, в то время как очищенный кислород становится менее растворимым и выходит через клапан в верхней части вместе с любым остаточным отпарным газом.

Существуют системы колонн как с холодной, так и с горячей водой, при этом горячая вода обычно превосходит результаты своей сестры с холодной водой. Камински и Палмер называют преимуществом колонн низкое энергопотребление, высокие скорости потока и низкие эксплуатационные расходы.

Вакуумный/мембранный деаэратор $$$$

В типичном вакуумном деаэраторе отдувочный газ поступает в резервуар для воды, часто заполненный материалом для увеличения площади контакта с поверхностью, а затем отсасывается с достаточной силой, чтобы вскипятить воду и вытеснить DO и любой оставшийся CO2 или N2. Мембранная версия наполняет множество микропористых гидрофобных волокон, составляющих мембрану, десорбирующим газом, который затем отсасывается вакуумом. Снаружи волокон поток воды создает противоток, а перепад парциальных давлений десорбирующего газа и O2 вытесняет кислород из раствора.

«В Revolver Brewing мы использовали мембранную систему от Powerflow, в которой используется мембранная технология 3M. Он маленький, простой в использовании и эффективный», — говорит Вуд. «Нам помогала команда инженеров Molson Coors (которая купила Revolver в 2016 году). Они проверили устройство для использования в небольшом производстве».

«У нас есть установки DAW уже много лет, и мы полагаемся на них для эффективного, недорогого производства DAW по требованию на наших пивоварнях», — добавляет мастер-пивовар New Belgium Brewing Кристиан Холбрук, который в настоящее время работает с вакуумом. система.

Блок питательной воды DAW $$$

Менеджер по качеству упаковки Cilurzo и Bell’s Brewery Тим Лозен полагаются на блоки питательной воды для своих DAW. Блок питательной воды – это хитроумное устройство, которое монтирует или конструктивно поддерживает резервуар для воды поверх деаэратора определенного типа для непрерывной подачи воды через машину.

Предоставляет «DAW по требованию», — говорит Лозен.

«Если бы я начинал с нуля с новой пивоварней, я бы, по крайней мере, планировал будущий блок DAW», — говорит Силурзо. «Я бы также встроил в пивоварню дополнительный резервуар для пива, который можно использовать для приготовления партий DAW».

Деаэратор питательной воды работает в линию, когда вода проходит через систему в накопительный бак. Отдувочный газ, CO2 или N2, разбивается на крошечные пузырьки и впрыскивается в движущийся поток воды. По мере того, как вода выходит из секции нагнетания и попадает в сборный резервуар, O2 выбрасывается вместе с отпарным газом.

Д-р Мурти Тата из QuantiPerm говорит, что разработанная его компанией автоматизированная технология xFlow предназначена для обеспечения непрерывного разрушения пузырьков с использованием как можно меньшего количества газа. Кроме того, в накопительном резервуаре имеется вакуум для более тщательного отвода отпарного газа и оставления DAW с содержанием O2 ≤10 частей на миллиард.

Электронная почта Tata: «Деаэраторы питательной воды, если они спроектированы правильно, как правило, обеспечивают экономию как в краткосрочной перспективе (использование газа), так и в долгосрочной перспективе (отсутствие необходимости обслуживания мембран или колонн)».