Деаэратор в котельной принцип работы

Для качественной работы котла и для предотвращения аварийных ситуаций необходимо правильно использовать деаэратор и всю систему. Для этого необходимо поддерживать воду в баке на определенном уровне при понижении давления, проверять условия требуемого режима, соблюдать все правила использования и проверять работу приборов более 1 раза за смену.

Деаэрация – это процесс очищения жидкости от различных примесей. Например, от углекислого газа и кислорода. Для организации системы водоподготовки в котельной обязательно используют деаэратор. Он помогает улучшить качество работы.

Первым способом является химическая деаэрация. В таком случае в воду добавляют реагенты, вследствие чего из воды удаляются лишние газы. Второй способ называется термическая деаэрация. Воду нагревается до кипения до тех пор, пока она не очистится от газообразных веществ, которые в ней растворились.

Деаэраторы разделяют на атмосферные и вакуумные. Первые применяют с водой или паром. А вакуумные только с паром.

Деаэраторы обладают общим двухступенчатым устройством. Таким образом, в бак попадает вода, где она протекает через мембраны, а затем очищается от примесей. Химическая вода, которая находится в баке, не дает образовываться различным естественным примесям в теплоносителе.

Деаэраторы бывают пониженного и повышенного давления. Так как кислород и углекислый газ относятся к агрессивным газам, то они способствуют образованию коррозии в трубопроводах, а также изнашивают их. Для того чтобы этого не происходила необходимо перед подачей воды по трубопроводам ее подготовить. Именно для этого используют деаэрирущие фильтры.

Из-за загазованности воды возникают различные неисправности в системе. Некоторые из них могут привести к утечке воды или газа или вовсе вывести систему из строя. Наличие газовых пузырей в воде приводит к некачественной работе насосов, форсунков и ухудшает функции гидравлической системы. Установить деаэратор в котельной выйдет дешевле, чем часто ремонтировать систему.

Для блочных котельных, которые активно проектируются и монтируются данное решение на применимо.

Вакуумный деаэратор применяется для деаэрации воды, если ее температура ниже 100 °С (температура кипения воды при атмосферном давлении).

Областью для проектирования, монтажа и эксплуатирования вакуумного деаэратора являются водогрейные котельные (особенно в блочном варианте) и тепловые пункты. Так же вакуумные деаэраторы активно используются в пищевой промышленности для деаэрации воды необходимой в технологии приготовления широкого спектра напитков.

Вакуумной деаэрации подвергаются потоки воды идущей на подпитку тепловой сети, котлового контура, сети горячего водоснабжения.

3 – расширители непрерывной продувки

Приветствую Вас, дорогие и уважаемые читатели сайта “world-engineer.ru”. В этой нашей теме поговорим про паровую котельную и узнаем принцип работы паровой котельной. На чертеже представлена принципиальная схема паровой котельной, работающая на водяную закрытую систему теплоснабжения.

Принцип иальная схема паровой котельной

Паровая котельная состоит из:

1 – паровые котельные установки — котлоагрегаты (котельные агрегаты)

2 – редукционно-охладительные установки (РОУ)

3 – расширители непрерывной продувки

4 – насосы сырой воды

5 – охладитель непрерывной продувки

6 – подогреватель сырой воды

7 – питательные насосы

8 – деаэратор питательной воды

9 – охладитель выпара деаэратора питательной воды

11 – подогреватели химически очищенной воды

12 – охладители подпиточной воды

13 – сетевые насосы

14 – подпиточные насосы

15 – баки-аккумуляторы подпиточной воды

16 – пароводяные сетевые подогреватели

17 – водо-водяные охладители конденсата

18 – бак сбора конденсата

19 – конденсатные насосы

20 – водогрейные котельные агрегаты

21 – рециркуляционные насосы

Работа паровой котельной

В паровых котельных подогрев химически очищенной воды в деаэраторе осуществляется:

1) греющим паром из котельного агрегата;

2) вторичным паром из расширителя непрерывной продувки (3);

3) потоком конденсата из бак сбора конденсата (18).

Подпиточная вода для водяных тепловых сетей при закрытых системах теплоснабжения забирается из этого же деаэратора.

В открытых системах теплоснабжения расход подпиточной воды значителен и поэтому, когда паровая котельная работает на открытую систему теплоснабжения в ней устанавливается два деаэратора: 1 – для приготовления питательной воды; 2 – для подпиточной воды.

Для технологических потребителей теплоты которые используют водяной пар более низких параметров предусматривается наличие редукционно-охладительной установки. В них происходит снижение давления и температуры пара до тех значений, которые необходимы технологическим потребителям теплоты.

Для собственных нужд паровой котельной также устанавливается редукционно-охладительная установка, в которой давление пара снижается до 6-7 атм., а температура пара до 160-180 0 С. Подогрев сетевой воды для систем отопления, вентиляции и ГВС зданий осуществляется в последовательно включенных сетевых подогревателей (в охладителе конденсата и пароводяном сетевом подогревателе (16)).

Сетевая вода из обратного трубопровода тепловой сети сначала поступает в водо-водяной охладитель конденсата (17), где охлаждается поток конденсата до температуры 80-95 0 С. Затем поток сетевой воды поступает в пароводяной сетевой подогреватель (16), где греется за счет теплоты водяного пара до τ₀₁. Охлажденный конденсат после сетевых подогревателей направляется в бак сбора конденсата (18). Туда же поступает конденсат от внешних потребителей теплоты.

Для сглаживания пиков суточного графика тепловых нагрузок, а также создания резервного запаса подпиточной воды в котельной устанавливаются баки-аккумуляторы подпиточной воды (15) в количестве не менее 2-х единиц. Для водяных открытых систем теплоснабжения, а также при отдельных сетях ГВС расчетная вместимость баков-аккумуляторов должна быть равной семикратному (7) расходу сетевой воды для нужд ГВС.

В водяных закрытых системах теплоснабжения должны быть установлены баки–аккумуляторы подпиточной воды, емкость которых должна составлять до 3% от суммарного расхода сетевой воды в тепловых сетях.

Самой сложной является принципиальная схема паро-водогрейной котельной работающая на водяную открытую системы теплоснабжения. Ее схема представлена на чертеже.

8 – деаэраторы подпиточной воды

Надеюсь, что мне удалось подробно объяснить принцип работы паровой котельной.

Реже на паровых котельных используются распылительные деаэраторы, в которых вода распыляется специальным образом, чтобы газообразные примеси ушли в выпар. Использование химически подготовленной воды для очистки от естественных примесей обязательно в таких устройствах.

Системы повышенного давления

Их используют для более мощных котлов, которые должны подавать большее количество пара и под большим давлением, для обеспечения установленного температурного режима централизованного отопления. Для работы системы необходимо давление от 0,6 МПа.

Такие установки, как и деаэраторы пониженного давления, являются термическими, то есть высвобождение газообразных примесей происходит за счет повышения температуры воды и подачи пара.

Во избежание повышения установленного давления в баке устанавливаются гидрозатворы, которые позволяют снизить давление, если изменение режима не повлекло за собой нормализацию в работе.

Об устройстве парового котла читайте статью здесь.

Деаэратор состоит из:

Деаэратор удаляет коррозионно-агрессивные газы из питательной и подпиточной
воды систем теплоснабжения и горячего водоснабжения в котельных с паровыми котлами и на ТЭЦ.

Производительность 5, 15, 25, 50, 100, 200, 300 т/ч.

Устройство деаэратора

Деаэратор состоит из:

1. деаэрационная колонка.
2. деаэрационный бак.
3. гидрозатвор.

Работа деаэратора

1. Вода подается в деаэрационную колонку, проходит обработку.
2. Вода стекает в деаэрационный бак и после выдержки выводится из деаэратора.

Работа деаэратора основана на последовательном отделении и удалении газов из воды обработкой ее паром.

Гидрозатвор предохранительное устройство защищающее от опасного превышения давления и уровня воды в баке.

Можно далее ознакомиться и посмотреть, что из себя представляет деаэрационная колонка и деаэраторный бак емкостью (2, 4, 8, 15, 25 м 3 ).

Вышеописанное оборудование относится к емкостям, предлагаю так же ознакомиться и с другой продукцией нашего предприятия — теплообменные аппараты:

Уральский завод МеталлЭкспортПром выпускает модернизированные теплообменники!

Запрос цены Проектировщикам Заказать —>

Особенности

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.

Все знают, что в воде содержится воздух, а процесс деаэрации позволяет удалить этот воздух из воды. А для чего же это нужно? Возьмём, к примеру, тепловые сети, наличие в воде кислорода и анионов достаточно серьёзно сокращает их срок службы. Для того чтобы увеличить этот срок, вода, прежде чем попасть в систему, проходит процесс деаэрации, при которой из воды удаляются кислород и анионы. За счёт этого повышается сопротивление металла к коррозии, а в итоге продлевается срок службы тепловых сетей.

Принцип работы деаэратора

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.

Помимо прочего, деаэраторы могут быть повышенного и пониженного давления — выбор зависит от ряда факторов.

Зачем нужен деаэратор в котельной?

Углекислый газ и кислород относятся к так называемым «агрессивным» газам, стимулирующим быстрый износ и корродирование трубопроводов котельной системы. Прежде чем пустить воду по трубам, её необходимо подготовить, и именно для этого применяются деаэрирующие фильтры.

Вызванные загазованностью воды неполадки в конечном итоге могут привести к выходу из строя всей системы, к возникновению утечек воды и газа. Газовые пузыри в котельной воде ведут к ухудшению эксплуатационных функций гидравлической системы, отрицательно сказываются на работе форсунков и провоцируют выход насосов из строя.

В долгосрочной перспективе установка надёжного деаэратора в котельную выходит дешевле, чем аварийные ремонтные работы.

Рис. 95. Вакуумный деаэратор: 1 — бак-газоотделитель; 2 — водяной эжектор; 3 — охладитель выпара; 4 — деаэрационные колонки; 5 — водоводяной водоподогреватель; 6 — бак деаэрованной воды; 7 — центробежный насос; 8 — трубопровод городской воды; 9 — трубопровод воды к ХВО; 10- трубопровод заполнения бака- газоотделителя; 11 — змеевик

Рис. 94. Атмосферный деаэратор смешивающего типа: 1 — колонка; 2 — бак-аккумулятор; 3 — водоуказательное стекло; 4 — манометр; 5 — гидрозатвор; 6 — распределительное устройство; 7,8 — тарелки; 9 — распределитель пара; 10 — клапан; 11 — охладитель выпара; 12 — регулятор уровня воды; 13 — выпуск питательной воды из бака-аккумулятора; 14 — вестовая труба.

Рис. 95. Вакуумный деаэратор: 1 — бак-газоотделитель; 2 — водяной эжектор; 3 — охладитель выпара; 4 — деаэрационные колонки; 5 — водоводяной водоподогреватель; 6 — бак деаэрованной воды; 7 — центробежный насос; 8 — трубопровод городской воды; 9 — трубопровод воды к ХВО; 10- трубопровод заполнения бака- газоотделителя; 11 — змеевик

Нормы качества питательной воды для водотрубных котлов с рабочим давлением пара до 4 МПа

распределительную тарелку 12; по другому трубопроводу через ре­гулятор 8 на тарелку 12 подводится в качестве добавки химически очищенная вода; с тарелки питательная вода отдельными и равно­мерными струйками распределяется по всей окружности деаэраторной колонки и стекает вниз последовательно через ряд располо­женных одна под другой промежуточных тарелок 5 и 6 с мелкими отверстиями.

Технологическая схема деаэрации исходной воды в производственной котельной.

Строительство представленной ниже схемы позволило решить две проблемы:

1. В схеме водоподготовки использованы российские корпуса скорых фильтров с импортной насыпкой и управлением, что позволило значительно снизить жесткость исходной воды за счет большей ионообменной емкости смолы.

2. Применение дополнительного теплообменника привело к значительной экономии топлива.

По существующей технологической схеме производственной котельной химически очищенная вода поступает на пароводяной подогреватель и с температурой t = 50 — 60 градусов Цельсия поступает в деаэратор, где догревается барботированием греющего пара до температуры t = 102 — 104 градуса Цельсия. После деаэратора питательная вода поступает на питательный насос и через экономайзер в верхний барабан парового котла. Температура уходящих газов при этом 140 — 160 градусов Цельсия.

Согласно литературы (Д.М. Хзмамен. «Теория горения и топочные устройства», город Москва, Энергия, 1976 год ) для уменьшения низкотемпературной сернистой коррозии температура металла в экономайзере котла должна быть около 75 градусов Цельсия, но не ниже 70.

При установке пластинчатого теплообменника производства ОАО «Альфа Лаваль Поток» марки М15-М мощностью 1000 мкал/час и охладителя выпара деаэратора марки М10-М мы обеспечиваем: во-первых — охлаждение питательной воды из деаэратора до температуры 74 градуса Цельсия; во-вторых — нагрев воды с ХВО вначале на М10-М и затем на М15-М. Предполагаемый тепловой перепад t = 28 градусов Цельсия.

Экономический эффект достигается за счет экономии греющего пара на нагрев исходной воды в деаэраторе. Например, мощность М15-М составляет 1000 мкал/час и соответственно в год составит:

Q год. = 1000 мкал/час * 24 часа * 360 дней = 8,640,000 мкал/год.

Теплота сгорания низшая в пересчете на сухое топливо мазута топочного по ГОСТ 10585-63

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.

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.

Производительность номинальная, т/ч

Давление рабочее избыточное, МПа

Температура деаэрированной воды,°C

Диапазон производительности, т/ч

Максимальный и минимальный подогрев воды в деаэраторе, °C

Концентрация О₂ в деаэрированной воде при его концентрации в исходной воде, С к О₂, мкг/кг:

— соответствующей состоянию насыщенности

— не более 3 мг/кг

Концентрация свободной углекислоты и деаэрированной воды, С к О₂, мкг/кг

Пробное гидравлическое давление, МПа

Допустимое повышение давления при работе защитного устройства, МПа

Удельный расход выпара при номинальной нагрузке, кг/тд.в

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

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):

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.

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