Что такое деаэрация?

Для котельных, обслуживающих теплосети, деаэрация воды является подготовительным процессом. Это мероприятие позволяет обезопасить теплоноситель, исключая из его состава вредоносные компоненты, которые снижают срок службы оборудования.

Деаэраторы предусматривают три группы очистки:

  1. К первой группе относят термические аппараты, они выделяют из воды избыток газов посредством ее нагрева.
  2. Ко второй – можно отнести устройства с химическим способом очистки. Здесь избыток газов выводится при помощи определенных реагентов.
  3. Третья группа – сталестружечная, она эффективна для небольших тепло установок, производительность которых составляет не более 2-х тонн в час. Принцип работы таких приспособлений предполагает использование химической реакции с применением металлической стружки, которая поглощает кислород при окислении.

В некоторых случаях термической деаэрации оказывается недостаточно для преобразования подпитывающей воды в безопасный теплоноситель. По этой причине возникает необходимость применения химических реагентов, способствующих приведению насыщенности растворенных газов к допустимой пропорции.

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.

Что такое деаэрация?

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.

Чертеж

Чертеж деаэратора ДА-50/15

Обозначение Назначение
А Выход выпара 50
Б Подвод химически очищенной воды 80
В Подвод конденсата от подогревателя 80
Г Подвод конденсата от производства 50
Д Подвод основного пара 200
Е Подвод от сепаратора непрерывной продувки 65
Ж Подвод перегретого конденсата 65
З Штуцер регулятора уровня воды 15
И Рециркуляция питательных насосов 50
К Подвод пара на гидрозатвор 100
Л Патрубок указателя уровня воды 15
М Отвод деаэрированной воды 150
Н Дренаж 50
П Перелив 100
Р Поток от бака нижних точек 50

Верхняя часть пароперепускной трубы сообщается с паровым объёмом над барбатажной тарелкой, а нижняя часть – с водяным объёмом поддона. Водоперепускные трубы соединяют водяной объём барбатажной тарелки с водяным объёмом поддона и бака.

Колонки устанавливаются на баках в противоположной отводу деаэрированной воды стороне с целью обеспечения максимального времени выдержки воды и необходимой вентиляции парового объёма бака.

В деаэраторе ДА-50/15 применяются гидрозатворы:

  • гидрозатвор от повышения давления – защищает деаэратор от повышения допустимого давления;
  • гидрозатвор переливной – от опасного повышения уровня воды в баке.

Комбинированное предохранительное устройство состоит из двух самостоятельных гидрозатворов, объединённых в общую гидравлическую систему, и расширительного бачка. Расширительный бачок предназначен для накопления объёма воды, необходимого для автоматического заливания воды в устройство после устранений нарушений в работе деаэрационной установке.

Диаметр гидрозатвора от повышения давления выбирается в зависимости от наибольшего допустимого давления в деаэраторе, при работе гидрозатвора 0,17 МПа и максимального возможного в аварийной ситуации расхода пара в деаэратор при полностью открытом регулирующем клапане, и максимальном давлении в источнике пара.

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 оборудования - фотография 5

Современные типы деаэраторов

В настоящее время, на смену барботажным и пленочно-струйным деаэраторам приходят новые вихревые деаэраторы, деаэраторы щелевые (ДЩ), струйные вихревые деаэраторы (СВД), и деаэраторы центробежно-вихревые (ЦВД), в которых используется принцип вихревой центробежной интенсификации массообмена.

Читайте также:  Дровница своими руками: простые и сложные варианты, материалы, пошаговые инструкции, 200+ реальных фото

В ЦВД вода подается, приобретая сильное вращательное движение. Действие центробежных сил на периферии выше, чем в середине вихря, поэтому в центре образуется область пониженного давления, куда Архимедова сила выталкивает из жидкости пузырьки выделяющегося газа.

Все вышеперечисленные деаэраторы являются термическими, для их нормальной работы требуется доведение воды до температуры кипения. Для атмосферных деаэраторов это 102-104 °С, для вакуумных – от 60 до 95 °С. Известно, что чем глубже вакуум, тем ниже температура кипения. Обычно вакуумные деаэраторы работают при оптимальной температуре 60-80 °С, с точки зрения затрат на поддержания вакуума и температурного режима водогрейных котлов. Атмосферныедеаэраторы, чаще всего применяются в системах с паровыми котлами, так как с помощью пара воду проще нагреть до 1020-1040 С.

Деаэраторы щелевые

В ДЩ нагретая вода подается через тонкую щель на закручивающуюся пластину, попадая в область пониженного давления, вода вскипает, газ удаляется из воды за счет малой толщины пленки и центробежного эффекта. Вихрь воды не делает полный оборот. Теряя скорость, вода просто стекает вниз. Поскольку деаэрация воды происходит очень короткое время, поэтому даже незначительное изменение параметров процесса, приводит кснижению эффекта деаэрации.

Но даже незначительное уменьшение напора воды снижает скорость струи, протекающей через щель, вода просто стекает вниз, пленка не образуется по всей пластине, центробежный эффект уменьшается, струи брызги при течении вдоль закругленного края пластины не образуются и эффект деаэрация не достигается.

Производительность деаэратора ДЩ изменяется количеством щелевых устройств, т.к. давление, при котором ДЩ эффективен, имеет узкие граничные условия. Это ограничение усложняет конструкцию и систему автоматизации, поскольку каждый щелевой аппарат, установленный в корпусе, требует свою арматуру и свой блок автоматики с управляющими клапанами.

Простые вихревые деаэраторы

Простые вихревые деаэраторы используют центробежный эффект закрученного потока воды в горизонтальной трубе. В центре трубы образуется газовая полость, откуда газы удаляются в атмосферу через специальный патрубок. Вихревые деаэраторы работают значительно эффективнее ДЩ, но и они обладают целым рядом конструктивных недостатков:

– деаэрационная труба расположена горизонально – при незначительном снижении давления в трубопроводе, центробежных сил не хватает для образования вихря, недеаэрированная вода засасывается в патрубок отсоса выпара, аппарат захлебывается, процесс деаэрирования не идет.

– один типоразмер эжекторов – производители используют вакуумные эжекторы только одного, типоразмера с циркуляцией рабочей воды в 18 м3, а его газопроизводительность составляет всего 3 кг/ч. Такой эжектор великоват для малых деаэраторов, а с большими нагрузками не справляется. Размеры эжектора превосходят размеры деаэратора с расходом воды 5 м3/ч, а для деаэратора с расходом 50 м3/ч нужен эжектор, газопроизводительность которого в три раза больше. Эти ограничения позволяют производить эффективную деаэрацию на моделях в узком постоянном диапазоне производительности, при температуре воды 90-95 °С;

– производительность деаэратора не регулируется:

– отсутствие средств автоматизации – простые вихревые деаэраторы в настоящее время не имеют рекомендованных схем автоматизации, необходимых для его эффективной работы. Установочная схема предусматривает деаэраторный бак 1,5 м3, а высота колонки над деаэрационным баком не должна превышать 1 метр, что . позволяет регулировать производительность в пределах 10%, т.е. практически работать в двух режимах: вкл/выкл.. Поэтому, н.р. для системы с расходом 40 м3/часпотребуется включать/выключать деаэратор, каждые 2 минуты. Увеличение объема бака может привести к гидроударам.

– отсутствие охладителя выпара – весь выпар из простых вихревых деаэраторов уходит в атмосферу, что ведет к обычным потерям тепла в 2-3%.

Струйно-вихревые деаэраторы

Деаэраторы СВД используют центробежный вихревой эффект в вертикальной трубе. За счет действия центробежных сил пузырьки газа вытесняются в центральную полость, откуда удаляются в атмосферу, а деаэрированная вода стекает вниз.

СВД производится в атмосферном исполнении, в комплекте с паровым струйным подогревателем (ПСА), размещаемым перед деаратором. ПСА подогревает воду и интенсифицирует процесс выделения кислорода, поэтому на деаэрацию можно подавать воду температурой от 5 °С, а содержание кислорода в деаэрированной воде снижается в 2,5 раза, но часто значительно превышает нормы по содержанию агрессивных газов в подпиточной воде.

Вертикальное расположение деаэрационной камеры позволяет деаэратору работать при более низком давлении воды без «захлебывания», вода совершает достаточное количество витков, находится в зоне деаэрации достаточный период времени, поэтому такой деаэратор имеет более компактные размеры.

Центробежно-вихревые деаэрационные установки (ЦВДУ

Отечественный продукт, изобретенный инженером Борисом Алексеевичем Зиминым в процессе работы над повышением эффективности и долговечности установок типа ДА и ДВ.

В установке не происходит коррозия узлов в силу того, что вскипание воды происходит достаточно быстро, кислород и CO2 просто не успевают вступать в реакцию с металлом. Они выходят из установки до того момента, как успевают начать взаимодействовать друг с другом. На бытовом уровне это можно проиллюстрировать опытом, когда кусок сахара быстро опускается в чашку с кофе и сразу вытаскивается: сахар только окрашивается, растворения не происходит.

Читайте также:  Печь Булерьян - описание, цена и рекомендации по установке

Факт остается фактом: первые установки такой конструкции (н.р. на Каширской ГРЭС) работают свыше 30 лет, все это время они находятся в отличном состоянии, за весь срок службы не требовали никакого ремонта.

Принцип работы центробежно-вихревой деаэрационной установки прост: вода подается в колонку под напором тангенциально и закручивается внутри, равномерно распространяясь по стенкам. В центре установки образуется паровая смесь, которая, в виде выпара, легко удаляется.

Сама установка, по габаритам, в три раза меньше установки ДА (ДВ) сопоставимой производительности. Важным преимуществом центробежно-вихревой деаэрационной установки является возможность ее размещения в удобном месте котельной, а не только непосредственно над баком, как это было с установкой ДА, а ДВ вообще требует монтажа на высоте 13 м.

Совершенно уникальным преимуществом центробежно-вихревой деаэрационной установки является широчайший диапазон производительности, на котором достигается эффективная деаэрация. ЦВДУ устойчиво работает уже на 10% максимальной мощности, что делает установку, работающую на этом принципе удачным решением для современных систем водоподготовки.

Центробежно-вихревая деаэрационная установка имеет вторую ступень, в которой удаляются остатки газов в капельном режиме. Вода в этой ступени также подается тангенциально, но при этом распыляется через форсунки. Содержание кислорода после первой ступени центробежно-вихревой деаэрационной установки составляет ~ 200 мг, после прохождения второй ступени уменьшаясь до 10 мкг/л.

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.

Сфера использования

Чаще всего деаэраторы используются в системах отопления и ГВС. Котельные с водогрейными котлами обычно оснащаются установками вакуумного типа. Также в таких схемах могут использоваться деаэраторы атмосферные. Установки пониженного и повышенного давления применяются по большей мере в системах, функционирующих благодаря работе парового котла. Первая разновидность (на 0.025-0.2 МПа) монтируется в не слишком мощных системах, рассчитанных на малое количество потребителей. Установки повышенного давления используются в тепловых схемах с котлами, подающими большое количество пара.

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.

Что такое деаэрация?

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.

Что такое деаэрация?
Что такое деаэрация?

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.

Что такое деаэрация?
Что такое деаэрация?

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.

Порядок монтажа и подготовка к работе


Для того, чтобы правильно смонтировать установку на объекте, необходимо соблюдать порядок действий:

ЭтапВид работы

1 цементный пьедестал
2 закладка деаэратора
3 установка клапанов
4 проверка системы
  • сначала подготавливается цементный пьедестал, куда вмуровывается гидроаккумулятор, так как все остальные емкости установлены на гидроаккумуляторе с помощью герметичных фланцевых или сварных соединений;
  • после производится закладка деаэратора и его обвязка – соединение со всеми агрегатами в единую систему;
  • когда установка стала частью единой системы, необходимо приступить к установке предохранительных клапанов. Эти устройства предназначены для резкого аварийного разряжения давления воздуха или сброса воды в емкость, когда возникает превышение номинальных характеристик;
  • если все системы функционируют правильно, предохранители срабатывают в ходе испытаний, то установка готова к работе.

Правила эксплуатации деаэратора

Для стабильной эксплуатации котла и снижения риска аварийных ситуаций необходимо соблюдать правила использования деаэрационного оборудования. Нужно следить за уровнем воды в баке с помощью водоуказательного стекла, проверять работу автоматики и приборов несколько раз за смену. Для предотвращения критических показателей давления установки снабжаются гидрозатворами. Эти элементы должны иметь плавный ход, чтобы при необходимости их можно было легко привести в рабочее положение.

Нормы безопасности


Так, как дегазатор представляет собой систему сосудов, работающих под давлением, то необходимо соблюдать правила техники безопасности и регламенты по работе с системами, образующими области высокого или экстренного низкого давления (вакуум):

  • если нарушается герметичность системы, то установка должна быть остановлена и отремонтирована. После ремонта необходимо провести новые испытания герметичности прессовкой всей системы и испытания предохранительных клапанов;
  • при работе необходимо соблюдать осторожность: все ремонтные работы (подтяжка фланцев, замена патрубков, кранов, клапанов и пр. ) производятся только на выключенной установке.

Деаэраторы вакуумного типа представляют собой вид деаэрационных установок, которые прекрасно зарекомендовали себя высокой эффективностью в подготовке технической воды.

Стабильное повышение стоимости традиционных энергоресурсов приводят к тому, что многие потребители вынуждены искать комбинированные котлы отопления.

Что такое комбинированные отопительные котлы газ-дрова, вы можете узнать тут.

Это существенно повысило качество и долговечность рабочих агрегатов, позволило увеличить уровень экономии при отсутствии затрат на частый ремонт котельного оборудования.

источник

Принцип работы охладителей выпара

В теплоснабжающей цепочке деаэраторы выполняют функцию подготовки воды. Результатом работы является не только подготовка воды, но и образование большого объема насыщенного влажного пара, или парогазовой смеси. Освободившийся из деаэраторов пар имеет высокую температуру нагрева, поэтому тепло от пара можно использовать в дальнейших целях.

Для того, чтобы сконденсировать и выделить тепло, применяются охладители выпара. Например, температуры парогазовой смеси будет достаточно для нагрева воды, идущей на горячее водоснабжение.

Охладители выпара ОВА и ОВВ относятся к охладителям поверхностного типа, так как теплообмен происходит через нагретую от источника тепла поверхность.

Источники:

  • https://kotle.ru/kotelnye/chto-takoe-deaerator
  • https://alteps.ru/deaerator-da-50-15.html
  • https://principraboty.ru/princip-raboty-deaeratora/
  • https://www.rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=3246
  • https://stroy-podskazka.ru/otoplenie/deaerator-v-kotelnoj/
  • https://emkost.pro/promyshlennye/deajerator-atmosfernyj.html
  • https://carmen62.ru/deaeratsionnaya-ustanovka-vakuumnogo-tipa/
  • https://www.SKSD.ru/articles/chto-takoe-deaerator/
  • https://tdsarrz.ru/produktsiya/teploobmennoe_oborudovanie/ohladiteli_vypara.html
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Котлы и отопление