Деаэратор: устройство и принцип работы

Жесткие соли часто становятся причиной выхода из строя приборов и оборудования, но избавиться от них легко. Значительно сложнее дело обстоит с растворенными в жидкости газами, особенно кислородом, из-за которого возникает коррозия, в том числе при высокой температуре. Как удалить из воды газы? Использовать деаэратор.

Это специальное устройство для удаления кислорода подогревом паром. Применяется в теплосетях котельных и выполняет одновременно очистительную и термическую функции. Оборудование устанавливается на ТЭС, АЭС, чтобы привести параметры питательной воды в генераторах пара к заданным.

Для чего нужен деаэратор

Он участвует в процессе подготовки необходимого запаса жидкости, способной обеспечить безопасность нагревательных агрегатов отопительной системы. Но прежде чем поступить в накопительный резервуар, обычная вода из трубопровода подвергается многоэтапному подготовительному процессу, в результате которого исключаются содержащиеся в ней агрессивные вещества. То есть принцип деаэратора как термического очистителя необходим для стабильной работы котлов. В ряде случае термической деаэрации недостаточно, тогда задействуются реагенты, приводящие насыщенность растворенных газов в норму.

Устройство и работа деаэратора

Конструкция газового котла, подогревающего теплоноситель для систем отопления, по большей части состоит из металлических (стальных) элементов. В качестве теплоносителя используется техническая вода, в которой присутствует кислород и углекислый газ. Это небезопасное сочетание для стальной поверхности, вызывающее коррозионные процессы с образованием ржавчины, что существенно сокращает срок эксплуатации оборудования.

Для защиты металла от разрушения и засоров необходима работа деаэратора, позволяющая снизить концентрацию газов. Они могут принимать разные формы и удерживаться в воде в трех видах:

• растворенные молекулы;
• микропузырьки, формирующиеся рядом с гидрофобными примесями;
• соединения, распадающиеся при нагревании жидкости, в результате чего выделяются газообразные вещества.

Все деаэраторы принципом действия не отличаются от кипячения воды паром для последующего удаления избыточных газов. На начальном этапе жидкость поступает в нагреватель и пропускается через фильтрующие элементы, выполняющие химическое очищение. Затем вода переходит в деаэрационную колонну, предназначенную для высвобождения газов. На завершающей стадии очищенная жидкость при помощи подпиточного насоса подается в накопительную емкость, откуда и поступает в систему.

Для полного освобождения активных газов в теплоносителе зачастую недостаточно – того, как работает деаэратор в чистом виде, не всегда хватает. Поэтому используют сульфит натрия, хорошо связывающий кислород, или металлическую стружку. При контакте воды с последней освобождается лишний кислород, а окисленная стружка становится ржавчиной.

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.

Эксплуатация

Стабильная работа теплового оборудования и сведение к минимуму риска возникновения аварий возможны только при правильной эксплуатации деаэраторов. Необходимо контролировать через водоуказательное стекло уровень воды в емкости, показатели автоматики и приборов несколько раз в смену. Все установки оснащаются гидрозатворами во избежание повышения давления до критической отметки. Они должны иметь плавный ход, чтобы в аварийной ситуации легко приводиться в рабочее положение.