Деаэрированная вода это дистиллированная
ДЕАЭРАЦИЯ ВОДЫ В ИНДУСТРИИ НАПИТКОВ
Автор: Павел Гюнтер, инженер проекта GEA Diessel GmbH в Хильдесхайм
Перевод: Демьяненко Е.В.
Источник: Материалы фирмы GEA Diessel GmbH
В се напитки чутко реагируют на присутствие кислорода в продукте. Кислород имеет долгосрочное воздействие на вкус, цвет и срок годности. Кроме того, кислород, растворенный в продукте оказывает отрицательное воздействие на процесс разлива и упаковки, так как напиток имеет тенденцию пениться. Деаэрация (в данном случае удаление растворенного кислорода), в сочетании с большим акцентом на стабильность вкуса и нежелание добавить антиоксиданты (аскорбиновую кислоту или диоксид серы) все более становится актуальной.
Ранее, достаточными показателями деаэрации являлось значение прибл. 0,1 мг/л , в настоящее время требуется остаточное содержание кислорода 0,0,2 мг/л и выше. Теоретической основой для деаэрации воды является закон Дальтона, который гласит, что общее давление газовой смеси равно сумме парциальных давлений составляющих газов (р = рА + р B + pC ).
Это означает, что кислород может растворяться в воде только до точки, в которой существует баланс между общим давлением и парциальными давлениями. Для деаэрации воды, отношение парциальных давлений должно быть смещено таким образом, что парциальное давление кислорода должно быть как можно меньше. Это может быть достигнуто путем снижения общего давления, повышения давления пара воды или увеличения парциального давления другого компонента.
Деаэрация процессов
По сути, процесс деаэрации можно разделить на следующие категории:
Вакуумная деаэрация
В процессе вакуумной деаэрации, вода попадает в сосуд через мелкие сопла. Это тонкое распределение увеличивает площадь вода / газ передачи поверхности. Вакуум выпускает кислород, и затем система экстрагирует из системы отсоса. Этот эффект оказывает помощь полосе газа. При этом, однако, размер передающей поверхности и времени контакта ограничены конструкцией оборудования. Как правило, содержание остаточного кислорода будут достигнуты прибл. От 0,07 до 0,1 мг/л. Использование насоса гидравлического затвора, которые создает вакуум, делает деаэрационную установку дорогостоящей.
Термическая деаэрация
В этом процессе, воду, которая должно быть деаэрированной, нагревают до температуры чуть ниже температуры кипения. Так как эта процедура в основном используется для удаления воздуха котловой воды, упоминается здесь только ради полноты, и не будет рассматриваться дальше.
Деаэрация в колонке
Деаэрация достигается за счет большой поверхности передачи и длительном времени контакта. Полосу газа вводят против потока воды, тем самым, повышают выделение кислорода и удаление его из колонки. Колонка заполнена насадкой, которая увеличивает поверхность контакта. Очень хорошее остаточное содержание кислорода ок. 0,01 мг / л может быть достигнуто с этим процессом. Колонка систем деаэрации просты по конструкции и, следовательно, в значительной степени не требуют сложного технического обслуживания. Их недостатком является их большая высота, до 8 м и более.
Мембранные деаэрации
Мембранная деаэрация использует физический эффект полупроницаемой мембраны, которые проницаемы только для определенных веществ. Используемые мембраны состоят из полых волокон, которые обеспечивают очень большую поверхность переноса. Дополнительный вакуум на стороне газа создает большую разность парциальных давлений. Использование нескольких мембран последовательно позволяет достичь хорошую производительность деаэрации с остаточным содержанием кислорода прибл. 0,02 мг/л. Тем не менее, сами мембраны являются относительно дорогими . Кроме того, ввиду их структуры с множеством отверстий, мембраны кажутся гигиенически сомнительными, и их пригодность для CIP ограничено.
Всем этим процессам способствует подача газа. Подача газ имеет задачи сдвига соотношения парциальных давлений и удаления кислорода из системы. Используются такие газы как азот и диоксид углерода. На практике, обычно используется диоксид углерода.
Системы деаэрации воды
Системы GEA Diessel были разработаны специально для требований пивоваренной промышленности и производства напитков. Они полностью CIP-совместимы и просты в эксплуатации и при их использовании достигается малое содержание кислорода 0,01 мг / л.
DIOX-2
На первом этапе, вакуумную деаэрацию используют, чтобы удалить большую часть кислорода. Затем, частично деаэрированная вода передается на вторую стадию, когда она обогащается диоксидом углерода. Двуокись углерода приводит к выделению дополнительного кислорода. Диоксид углерод / кислород смесь всасывается из сосуда с помощью вакуумного насоса в направлении, противоположном направлению струи распыления, повышая тем самым эффект деаэрации на первом этапе. Деаэрированная вода транспортируется к месту потребления с помощью насоса.
Использование гидрозатвора сводится к минимуму благодаря интегрированным контролем температуры. Оборудование управляется и контролируется с помощью датчиков давления, уровня, и, если требуется кислородомеров.
Производственная линия также используется устройства для очистки оборудования деаэрации воды.
Особенности:
Остаточное содержание кислорода 0,1 (0,07) мг О2 / л
Низкие эксплуатационные расходы
Низкий расход CO2
Компактный дизайн
На заводе-изготовителе блока
Может поставляться для скоростей потока от 5000 до 65000 л / ч
Опция: вакуумный насос без уплотнения воды
Опция: мониторинг измерения O2
VARIDOX-C
Эта система деаэрации воды работает по принципу капельной деаэрации. Деаэрируемую воды подают в верхнюю часть колонки деаэратора. Полосы газа, низкой реактивности (углекислый газ, азот) вводят у подножия колонны. Вода стекает в направлении, противоположном направлению потока газа полосы, на упаковке колонны, который имеет большую площадь поверхности для того, чтобы произвести ускорение переноса веществ. Колонка состоит из структурированной высокопроизводительной нержавеющей стальной упаковки, которая полностью CIP-совместима. Подача газа приводит к снижению парциального давления кислорода, растворенного в воде, так что кислород будет выведен. Подача газ также имеет другую задачу — продувки кислорода из системы.
Воды обогащенны диоксидом углерода или азота, когда они выходят из системы. Это легко и недорого повысить степень карбонизации воды на выходе из оборудования для конкретного заданного значения. Для правильного функционирования система контролируется датчиками расхода, уровня и кислородомерами. Производственная линия используется также для очистки системы.
Этот процесс позволяет достичь остаточного содержания кислорода прибл. 0,03 мг О2 /л.
Особенности:
Остаточное содержание кислорода. 0,03 мг О2 / л
Низкие эксплуатационные расходы
Низкий износ
Простота в эксплуатации
На заводе-изготовителе блока
Может поставляться для скоростей потока от 5000 до 80000 л / ч
Может быть установлена версия Twin-колонки, если недостаточно высоты в месте установки
Опция: предварительно карбонизации
Опция: мониторинг Измерения O2
VARIDOX-H
Эта система деаэрации воды работает по тому же принципу, что и VARIDOX-C, за исключением того, что в этом случае вода нагревается в теплообменнике до прибл. 72 ° С перед подачей в деаэрационную колонку.
Повышенная температура резко снижает растворимость кислорода в воде. Таким образом, достигается повышенная производительность деаэрационной колонки, в то время подача газа не требуется. Другое преимущество состоит в одновременной пастеризации воды. На стадии регенерации в теплообменнике, около 90 процентов энергии восстановили при охлаждении. В дополнительном этапе, вода охлаждается до нужной температуры. Холодильный контур снабжен защитой от замерзания. Для правильного функционирования, система контролируется датчиками расхода, уровня и кислородомерами. Производственная линия используется также для очистки системы.
Этот процесс позволяет остаточное содержание кислорода прибл. 0,01 мг О2 / л должны быть достигнуты.
Особенности:
Остаточная содержанием кислорода. 0,01 мг О2 / л
Низкие эксплуатационные расходы
Низкий износ
Простота в эксплуатации
На заводе-изготовителе блока
Может поставляться для скоростей потока от 5000 до 80000 л / ч
Может быть установлена версия Twin-колонки, если недостаточно высоты в месте установки
Опция: предварительно карбонизации
Опция: мониторинг измерения O2.
Устройство колонки
Наиболее важным компонентом системы деаэрации – колонны, является упаковка внутри колонны. Упаковка используемых GEA Diessel имеет очень высокую удельную площадь поверхности, которая непосредственно влияет на производительность деаэрации. Структурное проектирование приводит к оптимальной модели потока.
Прогноз
На сегодняшнее время, существуют технологии, которые позволяют достичь малого остаточного содержания кислорода и которые являются полностью удовлетворяющими требованиям пищевой промышленности. В некоторых случаях, значения достигают, настолько низких показателей, что технология анализа показывает только пределы показаний, 0,001 мг/л. С этой точки зрения, вряд ли имеет смысл для дальнейшей оптимизации оборудования в отношении остаточного содержания кислорода. Было бы более полезно дальнейшее совершенствование оборудования в области его эксплуатационных расходов.
Источник
Химическая деаэрация воды
Википедия очистки воды
Наиболее полная информация о чистой воде, дополняемая Вами.
Химическая деаэрация воды
Химическая дэаэрация воды или обескислороживание – удаление молекул растворенного кислорода. Это достигается введением в рабочую жидкость специальных веществ, которые вступают в восстановительную реакцию с кислородом.
Область применения
Потребность в удалении кислорода возникает, если вода используется для технических целей: питания промышленных котлов, охлаждения оборудования, для сетей горячего водоснабжения.
В таких случаях удаление (связываение) растворенных молекул приводит к снижению концентрации кислорода в воде. В результате замедляются процессы коррозии и разрушения металлов, продлевается срок службы оборудования и трубопроводных сетей.
Сущность метода
Удаление кислорода достигается за счет введения в воду специальных реагентов:
Сульфит натрия вступает в реакцию с растворенным кислородом, образуя при этом сульфат натрия:
При контакте гидразина с растворенным кислородом протекают следующие процессы:
Таннат натрия представляет собой сложное химическое вещество. Для восстановления 1 г кислорода требуется 2 г исходных реагентов.
Скорость реакции определяется температурой и уровнем рН. Процесс нормально протекает при 80° и выше. При пониженных значениях приходится использовать катализаторы – соли металлов.
Достоинства/недостатки
Несмотря на хорошие практические результаты, обескислороживанию присущи серьезные недостатки. Так, для восстановления 1 г растворенного кислорода требуется ввести 7,88 г безводного сульфита. Это ведет к повышенному расходу реагентов.
Введение катализаторов повышает чувствительность реагентов к воздействию внешних сред. Так, для кристаллического сульфита натрия с добавкой катализатора не желателен контакт с жидкостью, а при использовании растворов приходится избегать контакта реагентов с воздухом. Это требует особого внимания к хранению реагентов.
Обработка сульфитом натрия ведет к повышению солесодержания воды. При использовании такой воды увеличивается вероятность нарастания отложений на внутренних поверхностях трубопроводов среднего и повышенного давления. Чтобы избежать подобных последствий приходится увеличивать частоту продувок котлов и химической очистки оборудования.
При реакции с гидразином выделяются летучие продукты разложения, соли не образуются, но при этом появляется аммиак и азот.
Летучестью характеризуются продукты реакции с таннатом натрия. Дополнительным плюсом в этом случае становится образование на стальных поверхностях устойчивой пленки. Она создает дополнительную защиту оборудования и трубопроводов. Но таннаты нельзя применять там, где давление рабочих сетях превышает 3,5 МПа.
Таким образом, к недостаткам относятся:
большие объемы реагентов;
образования солей жесткости;
необходимость использования катализаторов.
Заключение
Обескислороживание используется при подготовке технической воды, которая используется для охлаждения промышленного оборудования, в котлах и сетях горячего водоснабжения. К достоинствам данного метода относится доступность и эффективность технологии, дополнительный защитный эффект в виде образования на внутренних поверхностях оборудования устойчивой пленки-суспензии. Но характерные для данной методики минусы ограничивают область практического применения обескислороживания.
Источник
Проблемы деаэрации воды в энергетике и способ их решения
Б. А. Зимин, технический директор ООО «АэроГидроТех», г. Москва
В настоящее время в системе ЖКХ страны эксплуатируется порядка 200 тыс. коммунальных отопительных котельных. Из них 60% не оснащены водоподготовкой, а в 40% котельных подготовка воды производится неудовлетворительно. Статистика показывает, что до 50% объектов коммунального теплоснабжения требуют капитального ремонта. На каждые 100 км тепловых сетей (ТС) ежегодно регистрируется в среднем 70 повреждений, потери в тепловых сетях коммунального теплоснабжения достигают 30%.
В системах централизованного теплоснабжения многих городов России используется открытая система теплоснабжения (двухтрубная), когда отопление и горячее теплоснабжение (ГВС) жилых районов совмещено. Водоподго-товка в таких котельных обязательна, однако, система деаэрации воды неудовлетворительная. В этих системах приходится деаэрировать огромное количество подпиточной воды. Например, подпитка теплосети одного микрорайона г. Коломна достигает 290 м 3 /ч, в котельной микрорайона Заречный г. Тулы — 450 м 3 /ч, на ТЭЦ-1 г. Красноярска — 1200 м 3 /ч и т.д.
В недеаэрированной воде содержится растворенный кислород, в среднем 10 г на 1 м 3 воды. Кислород очень агрессивен. Попавший в ТС кислород соединяется с железом и разрушает сетевые трубопроводы изнутри. Если подпитка теплосети составляет 100 м 3 /ч, то в ТС ежечасно поступает 1 кг кислорода. 1 кг кислорода, соединяясь с 2,42 кг железа, образует 3,32 кг окислов железа. За месяц может быть разрушено 1,7 т металла трубопроводов.
Еще более агрессивен кислород при наличии в воде свободной углекислоты. Особенно много углекислоты в подпиточной воде, когда в системе химводоподготовки установлены водород-катионитовые фильтры.
Кислородная коррозия (как правило, не равномерная, а точечная — прим. авт.) приводит к быстрому выходу из строя магистральных тру-
бопроводов и большим утечками горячей воды, и потерям тепла, а водогрейные котлы заносятся окислами железа, что наносит огромный экономический ущерб.
При плохой деаэрации магистральные сетевые трубопроводы выходят из строя за 5 лет, вместо 30. Примером может служить система теплоснабжения пос. Запрудня Талдомского района Московской обл. В котельной установлены водогрейные котлы ПТВМ-30. При наличии Н-катионитовых фильтров и плохо работающей системы декарбонизации воды еще и отсутствует деаэрация воды (установленные деаэраторы атмосферного типа не работают из-за отсутствия паровых котлов, которые были демонтированы — прим. авт.). Теплосети нуждаются в полной замене. Утечки воды — больше чем потребление. Постоянные жалобы населения.
Особенно наглядно наблюдать за состоянием магистральных трубопроводов теплосети зимой. Например, в г. Красноярске интенсивно парят колодцы теплотрассы вдоль многокилометровой улицы, идущей от ТЭЦ-1 на правобережье Енисея. ТС нуждаются в замене (в многомиллионных капиталовложениях — прим. авт.). Причина — недостаточная деаэрация подпиточной воды теплосети.
О существующих проблемах деаэрации воды и способ их решения
1. Более 90% деаэрационных установок в системе ЖКХ и в промэнергетике не обеспечивают расчетного качества деаэрирования воды. Многие имеющиеся деаэрационные установки используются как промежуточные баки без осуществления процесса деаэрации.
Выпускаемые деаэраторы используют способ экстенсивного тепломассообмена между деаэрирующей и деаэрируемой средами. Для эффективной деаэрации необходим способ интенсивного тепломассообмена.
Если подпитка теплосети составляет 100 м3/ч, то в тепловые сети ежечасно поступает 1 кг кислорода, который, соединяясь с 2,42 кг железа, образует 3,32 кг окислов железа. За месяц может быть разрушено 1,7 т металла трубопроводов.
Например, атмосферные деаэрационные колонки струйно-барботажного типа ДА не приспособлены работать на номинальной нагрузке, если предварительный нагрев деаэрируемой воды составляет менее 94 ОС. Теплообменники подавляющего большинства котельных не могут нагреть деаэрируемую воду выше 40-70 ОС. Барботажное устройство этой колонки способно пропустить столько пара, чтобы нагреть на 10 ОС 120% воды от номинальной нагрузки. Если предварительный недогрев воды до 104 ОС составляет 20 ОС, то нагрузка не может быть более 60% от номинала. Если в колонку подать больше пара, то внутри деаэрационной колонки срабатывает внутренний гидрозатвор и пар, предназначенный для нагрева воды, выбрасывается в атмосферу.
Котельные, имеющие квалифицированные кадры, устанавливают внутри деаэрационных баков самодельные устройства для барботажа пара и добиваются расчетного качества деаэрации воды при нагрузках меньше номинальной. Барботажная деаэрация воды приводит к интенсивной коррозии стенок бака. При температуре деаэрируемой воды ниже 78 ОС наблюдаются сильные гидроудары при барботировании пара через воду.
Производительность струйных деаэраторов, имеющих барботажные устройства, ограничена. Например, на ТЭЦ-1 г. Йошкар-Ола атмосферные деаэраторы с двумя колонками ДА-100, барботажными устройствами и баком объемом 50 м 3 обеспечивали производительность до 90 т/ч вместо 200 т/ч. После реконструкции с применением изобретений автора стали обеспечивать производительность до 300 т/ч.
В промышленных котельных в деаэраторы подают возвратный конденсат от технологических агрегатов или от пароводяных бойлеров. Этот конденсат, направляемый в деаэрационный бак, как правило, имеет большое количество пролетного пара. Этот пар не работает на нагрев воды. Деаэраторы типа ДА, ДСА и барботажные деаэраторы конструкции Уралэнергометаллургпрома не приспособлены использовать пролетный пар, возвращаемый вместе с конденсатом. Этот пар травится в атмосферу через деаэратор, не нагревая деаэрируемую воду до расчетной температуры. В то же время нельзя подать в барботажные устройства деаэратора нужного количества пара от котлов, т.к. в деаэрационном баке повышенное давление за счет пролетного пара и поэтому срабатывает гидрозатвор.
В котельной объединения «Молоко» г. Шахунья Нижегородской обл. потери пролетного пара в атмосферу через деаэратор ДА-50 составляли около 1,5 т/ч (это 0,96 Гкал/ч тепла — прим. авт.) при плохом качестве деаэрирования воды. Внедрение двух изобретений автора (Патент РФ № 2131555, патент РФ № 1454781) позволило полностью исключить потери пара в атмосферу
(пролетный пар стал работать в качестве греющей деаэрирующей среды) и добиться высокого качества деаэрации воды — выше установленных нормативов.
Аналогичный результат с экономией 1,2-1,5 т/ч пара был получен в отопительной котельной пос. Смирново г. Ижевска.
2. Хорошие результаты дает применение комплексонатов в процессе водоподготовки. Если котельная не имеет паровых котлов, то полностью отказываются от использования катионитовых фильтров. Это упрощает эксплуатацию, экономит силы и средства. Однако комплексонат не нейтрализует полностью агрессивные свойства растворенного в воде кислорода. Поэтому, даже при использовании комплексонатов, необходима деаэрация воды, подаваемой в теплосеть. Большинство старых отопительных котельных, имеющих водогрейные котлы, располагают так же и паровыми котлами. Паровые котлы используются только для обеспечения деаэрации воды, т.к. в котельных установлены атмосферные деаэраторы, не способные работать без пара. Паровые котлы требуют обязательного умягчения воды в Na-катионитовых фильтрах. Паровые котлы работают, как правило, на малых нагрузках (только для выработки пара для деаэраторов) и при низком КПД (наблюдается перерасход топлива).
В котельной МУП «Энергия» г. Нововоронежа Воронежской обл. установлены водогрейные котлы ПТВМ-30 и паровые ДЕ-25. Для обработки подпиточной воды теплосети в последнее время стали эффективно использоваться ком-плексонаты, что позволило отказаться от использования катионитовых фильтров. Деаэра-ционная установка ДСА-200 атмосферного типа была реконструирована с переводом ее в вакуумный режим работы. Это позволило отказаться от использования паровых котлов и перевести их в водогрейный режим, отказаться от Na-катионитовых фильтров, применявшихся ранее для паровых котлов. Получена значительная экономия топлива и соли. Паровые котлы в водогрейном режиме стали работать с более высоким КПД. Ликвидированы потери конденсата и перерасход соли на регенерацию фильтров (ранее в деаэратор подавался пар на барботаж для нагрева воды до 104 ОС, а образовавшийся конденсат уходил в теплосеть). В настоящее время деаэрационная установка работает в вакуумном режиме на «начальном эффекте», т.е. без подачи деаэрирующей среды в деаэратор. Деаэрируемую воду нагревают в водоводяном теплообменнике до 70-75 ОС и подают в деаэратор.
Аналогичная реконструкция деаэрационной установки была произведена 10 лет назад в котельной микрорайона «Красная Поляна» Лобненской теплосети (г. Лобня Московской обл., котлы ПТВМ-30 и паровые котлы ДКВР-10). Был реконструирован атмосферный деаэратор с переводом в вакуумный режим работы (успешно эксплуатируется до сих пор). Остановлен паровой котел, работавший на малой нагрузке для обеспечения паром атмосферного деаэратора.
3. Большой проблемой в промышленной энергетике, а особенно в энергетике коммунального хозяйства, является изношенность паровых котлов. Органы котлонадзора запрещают эксплуатацию изношенных паровых котлов из-за уменьшения толщины стенок барабанов от точечной кислородной коррозии. Однако котлы, снятые с регистрации в органах котлонадзора, вполне пригодны для эксплуатации в водогрейном режиме при температуре нагрева воды до 115 ОС.
Проектными организациями разработаны технологии перевода этих котлов в водогрейный режим с температурой нагрева воды до 115 ОС. Такие котлы не подведомственны органам Котлонадзора и могут еще долго эксплуатироваться. Однако возникает проблема деаэрации под-питочной воды, подаваемой в теплосеть.
Cтраницы: 1 | 2 | читать дальше>>
Источник
