- Деаэрация, удаление газов термическим способом
- Термическая деаэрация — процесс очистки, устройство атмосферного деаэратора.
- Принцип работы деаэратора
- Деаэратор — что это такое? Виды, устройство, принцип работы
- Особенности конструкции
- Конструкция колонны
- Виды оборудования
- Сфера использования
- Тарельчатый деаэратор: принцип работы
- Деаэрация подпиточной воды
- Химическая деаэрация
- Распылительные установки
- Сравнение различных систем деаэрации и особенности их внедрения
- Введение
- Атмосферный деаэратор
- Химическая деаэрация воды
- Мембранный деаэратор
- Вакуумный деаэратор
- Технико-экономическое сравнение различных систем деаэрации воды
- Внедрение
- Рекомендации из опыта
Деаэрация, удаление газов термическим способом
Термическая деаэрация — процесс очистки, устройство атмосферного деаэратора.
Деаэрация — это процесс удаления из воды растворенных газов: кислорода и углекислого газа, изначально присутствующих в воде в результате ее контакта с атмосферой и приводящих к коррозии теплоэнергетического оборудования.
Концентрация газа (G), растворенного в воде, пропорциональна парциальному давлению (p) этого газа над поверхностью воды (закон равновесия между жидкой и паровой фазами — закон Генри выражается формулой G=kp). Коэффициент растворимости газа (k) при одном и том же давлении зависит от температуры – чем выше температура, тем меньше коэффициент растворимости.
Сущность термической деаэрации заключается в создании условий, при которых парциальное давление газов над поверхностью воды минимально и, соответственно, растворимость газов в воде также минимальна. Кислород и углекислота из воды (жидкой фазы) переходят в пар (паровая фаза), контактирующий с поверхностью воды, и удаляются в атмосферу (выпар).
Для осуществления процесса атмосферной деаэрации необходимо выполнение следующих условий:
- Избыточное давление в паровом (надводном) пространстве 0,2 ати.
Избыточное давление создается подачей пара в деаэратор для изоляции его от поступления атмосферного воздуха и вентиляции парового объёма, то есть постоянного удаления выделенных газов и предотвращает вскипание воды (превращение в пар) при температуре, обеспечивающей удаление газов.
При температуре воды 102 о С и избыточном давлении 0,2 кгс/см 2 (0,2 ати) растворимость кислорода и углекислого газа равна нулю и, тем самым, обеспечивается их выход из воды. Нагрев воды в деаэраторе до нужной температуры происходит паром.
- Отвод паровоздушной смеси (выпар) — обеспечивает удаление агрессивных газов из деаэратора благодаря открытому сообщению с атмосферой и избыточному давлению в деаэраторе.
Стабильный уровень воды в деаэраторе — способствует поддержанию заданных параметров температуры и давления, обеспечивается равномерным подводом и отводом количества воды, соответствующего производительности деаэратора и потребности паровых котлов в питательной воде.
Более полное удаление связанной углекислоты обеспечивает подача пара в нижнюю часть деаэраторного бака через барботажное устройство, при этом постепенно происходит разрушение бикарбоната натрия до карбоната натрия и свободной углекислоты.
Для осуществления процесса термической деаэрации применяются деаэраторы.
Атмосферный деаэратор состоит из двух основных частей: деаэрационной колонки, внутри которой установлены три распределительные тарелки с отверстиями и деаэраторного бака-аккумулятора.
Деаэрационная колонка оборудована:
- трубопроводами подвода химически очищенной воды и конденсата;
- трубопроводом отвода паровоздушной смеси (выпара);
- распределительными тарелками с отверстиями.
Навстречу потоку воды движется пар, так происходит многократное пересечение потоков и увеличение поверхности контакта воды и пара.
Деаэраторный бак обеспечивает запас воды для работы котлов, необходимое время выдержки воды при температуре насыщения для усиления эффекта деаэрации и более полное удаление связанной углекислоты (разрушение бикарбоната натрия до карбоната натрия и свободной углекислоты) благодаря размещению в нижней части деаэраторного бака барботажного устройства.
Деаэраторный бак оборудован:
- трубопроводом с регулирующим клапаном подачи пара в надводную часть деаэраторного бака;
- трубопроводом подвода пара на барботаж и барботажным устройством;
- предохранительным устройством – гидрозатвором, который защищает деаэратор от повышения уровня и давления выше допустимого;
- водоуказательными стеклами;
- термометром и манометром;
- трубопроводом отвода деаэрированной воды;
- трубопроводом отвода воды в дренаж.
Пар нагревает воду до 102-104 о С, создает избыточное давление в деаэраторе 0,2-0,25 ати, конденсируется, а меньшая его часть вместе с выделившимися газами удаляется через верхний патрубок колонки в охладитель выпара или в атмосферу.
В настоящее время на рынке появились атмосферные деаэраторы без деаэрационной колонки, которые, согласно паспортных данных, должны эксплуатироваться при температуре 90 – 100 о С и давлении 0 кгс/см 2 . При этих условиях невозможно полное удаление кислорода и углекислоты, неизбежна коррозия бака деаэратора.
Схему проезда, а также другую информацию о том как с нами связаться вы можете получить на странице «контакты»
Звоните, будем рады ответить на Ваши вопросы!
ООО «Воды Урала» г. Екатеринбург, ул. Парниковая, д.10, к.121.
Телефон (343) 306-89-09, факс (343) 368-69-34
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности и даете согласие на обработку Ваших персональных данных
Источник
Принцип работы деаэратора
Деаэратор — что это такое? Виды, устройство, принцип работы
Деаэратором называется специальное оборудование, предназначенное для удаления кислорода из теплоносителя отопительных систем путем подогревания последнего паром. Таким образом, помимо очищающей функции, устройства этого типа выполняют также термическую. Одна и та же установка деаэрации может применяться для подогрева и очистки как питательной, так и подпиточной воды.
Особенности конструкции
Представляет собой деаэратор котельной цистерну (БДА) со смонтированной на ней вертикальной колонной (КДА), установленную на опорах. Дополнительным элементом оборудования этого типа является гидравлическая система, защищающая его от превышения давления. Колонка приваривается к баку без фланца — напрямую.
На горизонтальном баке деаэратора смонтированы входной и выходной патрубки для подключения магистралей подачи и отвода среды. Снизу установлены сливы. Еще одним элементом конструкции является предназначенный для сбора дегазованной воды сборный бак. Расположен он под днищем БДА.
Гидравлическая система такого оборудования, как деаэратор, схема которого представлена ниже, обычно состоит из двух гидрозатворов. Один из них защищает устройство от любого превышения допустимого давления, а второй — от опасного. Также в конструкцию гидравлической системы деаэратора входит расширительный бачок. Выпары из деаэратора поступают в специальный охладитель, имеющий вид горизонтального цилиндра.
Конструкция колонны
Колонна представляет собой цилиндрическую обечайку с дном эллиптической формы. Как и на баке, на ней имеются патрубки для подвода и отвода среды. Внутри колонны установлены специальные тарелки с отверстиями, через которые проходит вода. Такая конструкция позволяет значительно увеличить площадь соприкосновения среды и пара, а следовательно, производить нагрев с максимальной скоростью.
Виды оборудования
В современных котельных может устанавливаться деаэратор воды:
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.
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.
Тарельчатый деаэратор: принцип работы
Схема очистки газов в деаэраторах реализуется двухступенчатая: струйная (в колонне) и барботажная (в баке). Помимо этого, в систему включается затопленное барботажное устройство. Вода подается в колонну, где обрабатывается паром. Далее она стекает в бак, выдерживается в нем и отводится обратно в систему. Пар первоначально подается в БДА. После вентиляции внутреннего объема он поступает в колонну. Проходя через отверстия барботажной тарелки, пар подогревает воду до температуры насыщения.
Струйным методом из воды удаляются все газы. Одновременно с этим происходит конденсация пара. Его остатки смешиваются с выделившимся из среды газом и отводятся в охладитель. Конденсат от выпара сливается в дренажную емкость. Во время отстаивания воды в баке из нее выходят остаточные мелкие пузырьки газа. Отводится вода в сборный бак. Иногда горизонтальная емкость используется только для отстаивания. В таких установках обе ступени дегазации размещаются в колонне.
Деаэрация подпиточной воды
Теплоноситель в системе отопления циркулирует непрерывно. Но объем его со временем, в результате утечек, все же понемногу уменьшается. Поэтому в систему отопления подается подпиточная вода. Как и основная, она должна проходить процесс деаэрации. Первоначально вода поступает в подогреватель, а затем проходит через фильтры химической очистки. Далее, как и питательная, она попадает в колонну деаэратора. Освобожденная от кислорода вода перетекает к подпиточному насосу. Последний направляет ее во всасывающий коллектор или в бак хранения.
Химическая деаэрация
Для дополнительной очистки в воду котельных могут добавляться разного рода реагенты, предназначенные для связывания кислорода. Это может быть, к примеру, сульфит натрия. В данном случае для качественной деаэрации воды требуется ее подогрев. Иначе химические реакции будут происходить слишком медленно. Также для ускорения процесса связывания кислорода могут использоваться разного рода катализаторы. Иногда воду деаэрируют и путем пропускания через слой обычных металлических стружек. Последние в этом случае быстро окисляются.
Распылительные установки
Рассмотренные выше конструкции называются тарельчатыми. Существуют также распылительные деаэраторы.
Устройства этого типа используются реже и также представляют собой горизонтальный накопительный бак большой емкости. Отсутствие колонны — это то, что отличает такой деаэратор.
Принцип работы его также немного другой. Пар в таких установках поступает снизу — из расположенной в баке горизонтально гребенки. Сама емкость разделена на зону подогрева и деаэрации. Питающая вода котла поступает в первый отсек из расположенного сверху распылителя. Здесь она разогревается до точки кипения и поступает в зону деаэрации, где паром из нее удаляется кислород.
Источник
Сравнение различных систем деаэрации
и особенности их внедрения
Д.П. Подчернин, директор, UAB «Gandras Energoefektas», г. Висагинас, Литва
Введение
Нашим заказчиком «Тепловые сети г. Даугавпилса» (PAS «Daugavpils siltumtikli») было принято решение провести реконструкцию системы водоподготовки на одной из своих ТЭЦ. Станция достаточно крупная – установленная тепловая мощность составляет более 400 МВт.
Изначально на ТЭЦ была химводоподготовка большой мощности и атмосферный деаэратор, работающий совместно с паровым котлом ГМ-50. В связи с тем, что паровая нагрузка в котельной отсутствует, а эксплуатировать турбины мощностью 12 МВт сегодня в Латвии экономически не выгодно, ТЭЦ была переведена в водогрейный режим. При этом паровой котёл ГМ-50 работал только для нужд ХВП – на деаэрацию воды, остальной пар сбрасывая на ПСВ.
Проблема состояла в том, что вся летняя нагрузка по договору была продана частным компаниям (в котельные, которые обеспечивали более низкую цену на теплоэнергию), поэтому летом в работе оставались только сетевые насосы, обеспечивающие подпитку сети покупным теплоносителем.
Такой температурный режим является неподходящим для деаэрации: для атмосферной – требуется источник пара, а для вакуумной – источник низкотемпературного тепла (воды с температурой до 78 о С). Летом обычно воду с такими параметрами берут из линии рециркуляции котла, но т.к. в данном случае все котлы останавливались, то при реконструкции ХВП необходимо было предусмотреть маленький (только покрывающий нагрузку деаэраторов) газовый котёл на собственные нужды.
По просьбе заказчика, с целью выбора наиболее оптимального режима деаэрации нашими специалистами было выполнено экономическое сравнение четырёх видов деаэраторов:
— атмосферного (с паровым источником);
— вакуумного (с водяным источником теплоэнергии);
Для упрощения методики сравнения было принято, что система работает с максимальной производительностью 24 ч в сутки.
Для экономического сравнения принимался срок службы оборудования равный 20 годам (с учётом того, что предыдущая система проработала 50 лет).
Стоимость остального оборудования ХВП (табл. 1) не учитывалась в данном сравнении, потому что оно неизменно для любого варианта системы водоподготовки.
Таблица 1. Оборудование, состав которого остаётся неизменным при любом способе деаэрации.
| № п/п | Наименование оборудования | Состав |
| 1 | Система для растворения соли с расходом 5 м 3 /ч | Ёмкость соли, система подачи воздуха на емкость (компрессор), система подачи растворенной соли с трубопроводами |
| 2 | Система умягчения воды, производительность 20 м 3 /ч, количество соли на одну регенерацию – 90 кг | Механические фильтры 2 шт., установка умягчения воды – 2 колонны, |
| 3 | Датчик для определения количества остаточного кислорода в деаэрированной воде | Комплект |
| 4 | Бак-аккумулятор (без тепловой изоляции) | Установка производительностью 25 м 3 /ч с соответствующей обвязкой |
Атмосферный деаэратор
Состав основного оборудования системы атмосферного деаэратора для расчета стоимости оборудования представлен в табл. 2.
Таблица 2. Состав основного оборудования системы атмосферного деаэратора.
| № п/п | Наименование оборудования | Комплектность |
| 1 | Система умягчения воды для парового котла | 1 колонна, 1 бак с запорно-регулирующей арматурой |
| 2 | Насосы подачи воды на деаэратор, производительностью 20 м 3 /ч и напором 35 м | 2 агрегата с запорной арматурой |
| 3 | Водоводяной теплообменник производительностью 1150 кВт (T1 – T2 = 5 – 55 °C) | 1 аппарат с запорной арматурой и регулятором |
| 4 | Пароводяной теплообменник производительностью | 1 аппарат с запорной арматурой |
| 5 | Паровой жаротрубный котёл, мощность при номинальной нагрузке 2770 кВт, КПД – 90%, производительность пара 4 т/ч, рабочее давление 12 бар, температура насыщенного пара – 190 о С, | Котёл с узлом автоматической продувки, запорно-регулирующей арматурой, предохранительной арматурой, горелкой, горелочным оборудованием и счётчиком расхода газа |
| 6 | Атмосферный деаэратор производительностью 25 м 3 /ч с баком объёмом 5 м 3 | Комплект с запорной, регулирующей, предохранительной арматурой |
| 7 | Питательные насосы производительностью 6 м 3 /ч, напором 160 м | 2 агрегата с запорно-регулирующей арматурой |
| 8 | Сепаратор продувок объёмом 0,7 м 3 | Комплект |
| 9 | Охладитель продувок мощностью 100 кВт | Комплект с запорно-регулирующей арматурой |
| 10 | Изоляция бака аккумулятора | Минеральная вата толщиной 100 мм и оцинкованная жесть |
| 11 | Трубопровод подачи газа на котел, расчётное давление – 3 бар | Ду 50, длина 410 м |
| 12 | Дымоходы | Комплект |
| 13 | Шкаф автоматического управления | Комплект |
Стоимость оборудования для атмосферной деаэрации составила в среднем 181,5 тыс. евро (на декабрь 2016 г.)
1. Используется схема: умягченная вода последовательно подается на водоводяной и пароводяной теплообменники. Теплоносителем для деаэратора и пароводяного теплообменника используется пар парового газового котла;
2. Кроме трубопроводов обвязки системы, необходимо дополнительно проложить газопровод для подачи газа на паровой котел;
3. Для бака-аккумулятора и трубопроводов необходимо предусмотреть изоляцию (температура деаэрированной воды 103 о С).
4. Остаточное содержание кислорода в воде – не более 20 мкг
Преимущества применения атмосферной деаэрации:
— низкое количество остаточного кислорода в воде,
— деаэрированная вода может подаваться на существующие паровые котлы (если будет предварительно химически обработана);
— не требуются химреагенты.
— необходим источник пара,
— высокая температура деаэрации,
— высокие тепловые потери,
— потери пара на непрерывные и временные продувки.
Расчетная величина тепловых потерь при использовании для деаэрации тепловой энергии в виде пара составила 19% от выработки (в данном случае – от общих затрат на топливо (газ) в течение 20 лет). В результате их стоимость составила 3445,3 тыс. евро.
Стоимость производства тепловой энергии, которое возможно будет реализовать (подать вместе с подпиточной водой в сеть) рассчитывалась, соответственно, из условий 81% от общих затрат на топливо (газ) в течение 20 лет и составила около 14,7 млн евро.
Химическая деаэрация воды
Основное оборудование системы химической деаэрации состоит из ёмкости для химического реагента производительностью 20 м 3 /ч (объём 215 л) и насоса-дозатора.
В качестве реагента для химической деаэрации предлагается использовать ингибитор коррозии для закрытых систем хорошо известного в Латвии американского производителя. Доза по данным производителя составляет 2000 г/м 3 воды.
Часовой расход необходимого количества реагента для химической деаэрации котла (из расчёта 2000 г/м 3 ) составит 40 кг/ч, (или 960 кг в сутки), соответственно, в год потребуется 960 × 365 = 350,4 т.
Стоимость оборудования на декабрь 2016 г. составила 3,5 тыс. евро (самая низкая из всех вариантов), стоимость реагента 4,97 евро/кг. Общая стоимость реагента для эксплуатации системы химической деаэрации за всё время эксплуатации составит 34,83 млн евро.
1. Кроме трубопроводов обвязки системы, дополнительная прокладка трубопроводов не требуется.
2. Бак-аккумулятор и трубопроводы изолировать не нужно, т.к. температура деаэрированной воды – не более 20 о С.
Остаточное содержание кислорода в воде – не более 50 мкг.
Преимущества химической деаэрации:
— состав оборудования – минимальный,
— система очень проста в обслуживании,
— вода не требует подогрева.
— высокая стоимость и большое количество реагента.
Мембранный деаэратор
Состав основного оборудования системы мембранного деаэратора для расчета стоимости оборудования представлен в табл. 3.
Таблица 3. Состав основного оборудования системы мембранного деаэратора.
| № п/п | Наименование оборудования | Комплектность |
| 1. | Механический фильтр, производительность 20 м 3 /ч | Два фильтра с заменяющимися фильтрующими элементами 5мкм и запорно-регулирующей арматурой |
| 2. | Насосы подачи воды на деаэратор, производительность – 20 м 3 /ч, напор – 35 м | 2 агрегата с запорной арматурой |
| 3. | Мембранный деаэратор производительностью 20 м 3 /ч | 3 мембраны, запорно-регулирующая арматура |
| 4. | Вакуумный насос, производительность – 22,5 м 3 /ч | Два вакуумных насоса с воздушным охлаждением |
| 5. | Система подачи азота | 2 установки по 12 баллонов каждая |
| 6. | Шкаф автоматического управления | Комплект |
Стоимость оборудования составила в среднем 66,5 тыс. евро (на декабрь 2016 г.)
Считаем стоимость азота для эксплуатации системы мембранной деаэрации.
Необходимое количество азота для подачи на мембранный деаэратор (из расчета 1,2 нм 3 /ч) за год составит 10,5 тыс. нм 3
Один баллон ёмкостью 50 л – это 9,5 м 3 сжиженного азота, следовательно, на год потребуется порядка 1107 баллонов.
Стоимость одного баллона составляет 26,5 Евро (по данным SIA Gaschema Tirdzniecības pārstāvis на декабрь 2016 г.), поэтому, для эксплуатации системы в течение года необходимо затратить 29,3 тыс. евро. За весь период эксплуатации (20 лет) расходы на азот составят 586,72 тыс. евро.
1. Согласно технологической схемы умягченная вода подается на мембранный деаэратор, куда также подается азот для обеспечения деаэрации. Кислород из воды удаляется при помощи вакуумного насоса.
2. Кроме трубопроводов обвязки системы, необходимо установить 2 системы подачи азота по 12 баллонов каждая, соединенных в одну систему (одна работает, вторая отправляется на дозаправку азотом).
3. Бак-аккумулятор изолировать не нужно, т.к. температура деаэрированной воды не более 20 °С.
4. Остаточное содержание кислорода в воде – не более 50 мкг.
— оборудования меньше, чем в атмосферных и вакуумных системах и легче в обслуживании;
— вода не требует подогрева;
— оборудование и трубопроводы не нужно изолировать.
— срок службы основного оборудования (мембраны) до замены – 5 лет. После этого нужно заменить мембраны, стоимость которых составляет почти 70% стоимости всего деаэратора, за 20 лет сумма составит: 36000×4=144 тыс. евро.
— требует постоянного расхода азота, который нужно покупать в баллонах.
Вакуумный деаэратор
Состав основного оборудования системы вакуумного деаэратора для расчета стоимости оборудования приведён в табл. 4.
Таблица 4. Состав основного оборудования системы вакуумного деаэратора.
| № п/п | Наименование оборудования | Комплектность |
| 1. | Насосы подачи воды на деаэратор производительностью 20 м 3 /ч, напором 35 м | 2 агрегата с запорной арматурой |
| 2. | Водоводяной теплообменник производительностью 1628 кВт, T1-T2=5-75°C | 1 аппарат с запорной арматурой и регулятором |
| 3. | Водоводяной теплообменник производительностью 450 кВт, T1-T2=55-75°C | 1 аппарат с запорной арматурой |
| 4. | Газовый водогрейный котел теплопроизводительностью 450 кВт, рабочее давление 6 бар, температура воды из котла 90 о С, расход газа 50 м 3 /ч, КПД 92% | Котел с запорно-регулирующей арматурой, горелкой, горелочным оборудованием и счетчиком расхода газа |
| 5. | Вакуумный деаэратор, производительностью 20 м 3 /ч | Комплект с запорно-регулирующей арматурой |
| 6. | Вакуумный насос производительностью 22,5 м 3 /ч | Два вакуумных насоса с воздушным охлаждением |
| 7. | Изоляция бака аккумулятора | минеральная вата толщиной 60 мм и оцинкованная жесть |
| 8. | Трубопровод подачи газа на котел, расчётное давление – 3 бар | Ду 50, длина 410 м |
| 9. | Дымоходы | Комплект |
| 10. | Шкаф автоматического управления | Комплект |
Стоимость оборудования изначально составила 88,85 тыс. евро (однако после проведения открытого конкурса цена уменьшилась в два раза)
1. Используется две схемы работы: летняя и зимняя. Летом, когда максимальная температура сетевой воды составляет 60 °С, умягченная вода последовательно подается на два водоводяных теплообменника. Теплоноситель первого – сетевая вода, второго – вода из водогрейного газового котла. Зимой система работает по упрощенной схеме: вода подогревается до температуры 75 °С сетевой водой. Второй теплообменник и газовый котел не работают.
2. Кроме трубопроводов обвязки системы, которая в данном расчете не учитывается, необходимо дополнительно проложить трубопровод для подачи газа на паровой котел.
3. Для бака-аккумулятора и трубопроводов необходимо предусмотреть изоляцию (температура деаэрированной воды – 75 о С).
4. Остаточное содержание кислорода в воде не более 50 мкг.
— температура деаэрации ниже, чем в атмосферном деаэраторе;
— не требует химреагентов;
— не требует замены основного оборудования.
— температура деаэрации выше, чем при мембранной и химической деаэрации;
— летом требует включения дополнительного оборудования – водогрейного котла и второго теплообменника;
— высокие теплопотери через изоляцию.
Расчётная величина тепловых потерь при использовании для нужд деаэрации тепловой энергии в виде горячей воды составила 10,5% от выработки (от общих затрат на газ в течение 20 лет). В результате стоимость тепловых потерь при подогреве составляет 136,08 тыс. евро.
Стоимость производства тепловой энергии, которое возможно будет реализовать (подать вместе с подпиточной водой в сеть) составляет 1,16 млн евро (89,5% от общих затрат на газ в течение 20 лет).
Технико-экономическое сравнение различных систем деаэрации воды
При сравнении представленных вариантов были сделаны следующие допущения.
1. Не выполнялся расчёт затрат на электроэнергию, что с одной стороны – не очень корректно для химической деаэрации, где расход электроэнергии минимальный. Однако с другой стороны, у остальных методов деаэрации расходы электроэнергии очень сохожи.
2. Когда считали затраты на подогрев, для вакуумного деаэратора был выбран водогрейный котёл с температурой нагрева 75 ºC, после чего согласно схеме вода идет на подпитку и поступает в сеть. Безвозвратные потери входили в КПД котла, тепловые потери – на теплообменник, деаэратор, трубопроводы и ёмкость хранения. Как видно из расчёта, они оказались очень незначительные.
Для атмосферного деаэратора эти затраты оказались выше, т.к. продувки на паровом котле и его более низкий КПД значительно ухудшили картину, а стоимость паровой части сильно подняла цену.
3. Очень важно, что при наличии летней нагрузки тепловая энергия, необходимая на подогрев воды, берётся из линии рециркуляции котла (необходимо 75-80 ºC), – это сильно снижает стоимость внедрения вакуумной деаэрации и упрощает работу персонала.
Все результаты исследования представлены в табл. 5, куда также добавлена стоимость затрат на обслуживание оборудования в течение расчетный срок службы в 20 лет.
Таблица 5. Результаты расчёта оборудования различных типов деаэрации.
5 – вакуумные насосы,
2 – водяные насосы
5 – вакуумные насосы
2 – водяные насосы
Внедрение
В результате проведённого исследования было принято решение о внедрении вакуумной системы деаэрации (рис. 1).
Рис. 1. Схема системы деаэрации воды вакуумного типа.
Самой большой проблемой стала устойчивая работа водогрейного котла из условия максимальной нагрузки, требуемой заказчиком, в 20 м 3 /ч (с начальной температурой сетевой воды 60 ºC). Для нагрева от 60 до 78 ºC потребовался котел мощностью 450 КВт/ч (рис. 2). При этом минимальная возможная нагрузка из условий работы котла составила 4 м 3 /ч. Исходя из этого и проектировался деаэратор (рис. 3-5).
Рис. 2. Водогрейный котел, вакуумный деаэратор и теплообменники на отметке +8.000.
Ещё раз обращаем внимание, что, если теплоисточником будет линия рециркуляции котла, то минимальная нагрузка вакуумного деаэратора может быть от 0,3 м 3 /ч.
Рис. 3. Вакуумный деаэратор, теплообменники и шкаф управления на отметке +8.000.
Рис. 4. Бак аккумулятор деаэрированной воды на отметке +0.000.
Рис. 5. Оборудование системы химического обессоливания и насосы подачи воды
на вакуумный деаэратор на отметке +0.000.
Второй проблемой стали новые вакуумные насосы, которые, со слов производителя (Испания), не требовали постоянного расхода запирающей воды (как водокольцевые).
Но, как выяснилось, принцип действия новых насосов был основан на пропускании водяных паров из деаэратора через высоковязкое масло, которое необходимо было менять через 600 ч. Узнали мы это, к сожалению, только начав эксплуатировать данные насосы – производитель молчал до последнего, как партизан.
Пришлось возвращаться к водокольцевым вакуумным насосам со строительством системы замкнутого цикла для запирающей воды (сливать 2 м 3 /ч посчитали некорректным). Хотим ещё раз напомнить, что запирающая вода должна быть химически обессоленной, иначе со временем вакуумный насос зарастает кальцием и выходит из строя.
Рекомендации из опыта
Очень важно, чтобы трубопроводы, с не деарированной водой, особенно, если она нагрета свыше 15 о С, были изготовлены из нержавеющей стали классом не ниже AISI304 (коррозионно-стойкая жаропрочная аустенитная сталь; российский аналог – 08Х18Н10. – Прим. ред.).
К сожалению, многолетний опыт показывает, что срок службы трубопроводов из углеродистой стали составлял не более полутора лет.
Кроме того, мы столкнулись с тем, что очень многие производители деаэраторов не включают в комплект поставки датчик кислорода, а персонал на месте не имеет возможности достаточно точно измерить количество остаточного кислорода в деаэрированной воде. Цена такой ошибки очень высока – преждевременная коррозия сетей, выход из строя оборудования. Поэтому, несмотря на достаточно высокую стоимость (цена такого датчика колеблется от 2 до 5 тыс. евро (в зависимости от производителя)), мы настойчиво рекомендуем устанавливать его для проверки качества работы существующего деаэратора, вне зависимости от его типа (рис. 6).
Рис. 6. Датчик кислорода в режиме работы онлайн.
При выборе датчика необходимо правильно подобрать границы измерения количества кислорода (от 0 до 50 мкг/л), температуры воды (до 100 о С), т.к. на рынке присутствует очень много датчиков для очистных сооружений водоканалов, и измерение количества кислорода для деаэраторов ниже их погрешности, а от высокой температуры воды они сразу выходят из строя. И очень важно проконтролировать, как данный датчик будет установлен (неправильная установка может привести к быстрому выходу его из строя).
В целом, современные, полностью автоматизированные системы вакуумной деаэрации без использования пара могут послужить хорошей альтернативой в случае отказа от паровой части на источниках теплоснабжения различной мощности.
Источник
