Деаэрация воды – удаление газов с целью предотвращения кислородной и углекислотной коррозии металла оборудования и трубопроводов.
Термодинамический принцип деаэрации: минимальная растворимость газов в воде при температуре насыщения (кипения воды).
Технический принцип деаэрации: подогрев воды до температуры кипения при установленном давлении (вакууме) и удаление выделяющихся газов. Отсутствие глубокой деаэрации воды снижает надёжность и экономичность работы оборудования и ведёт к значительному увеличению окислов железа в воде, это приводит к отложению вторичных накипей на поверхностях нагрева и повышению цветности теплосетевой воды.
В теплоэнергетике применяются два типа деаэраторов, которые по цели и принципам работы не отличаются и соответствуют основным законам, но имеют различные параметры и конструкцию:
Вакуумный деаэратор используется в схемах подготовки теплосетевой воды для отопления и горячего водоснабжения, реже в схемах подготовки питательной воды котлов. За последние годы ЦКТИ (центральный котло-турбинный институт) разработал вакуумные деаэраторы производительностью от 5 до 3200 т/ч и рациональные схемы их включения, обеспечивающие при высокой технико-экономической эффективности глубокую деаэрацию воды и исключение возможности её повторного заражения газами воздуха. ГОСТ 16860 – 71 регламентирует номенклатуру вакуумных деаэраторов.
Принцип работы: в цилиндрическом горизонтальном корпусе деаэратора создаётся вакуум специальным насосом или эжектором от 0,0075 до 0,05 МПа. Исходная вода подаётся сверху на деаэрационный дырчатый лист внутри корпуса, cбоку вниз подаётся греющий поток (подогретая сетевая вода), которая испаряется при разряжении и греющий пар поднимается навстречу падающим струям воды. Общий поток, после смешения, должен иметь температуру кипения воды при достигнутом вакууме 40 – 80 оС. Указанные условия обеспечивают выход газов из воды и их удаление вакуумным насосом (эжектором) через линию отсоса. Процесс выделения газов долгосрочный, в динамике он достигает 90%. Остаточная величина, должна соответствовать установленным нормативам:
О2 = 50 мкг/дм3, СО2 = 0 для подпиточной воды теплосети (ПТЭ приложение 16),
О2 = 20 (10) мкг/дм3, СО2 = 0 для питательной воды котлов (ПТЭ приложение 10).
Атмосферный деаэратор серии ДА состоит из деаэрационной колонки, установленной на аккумуляторном баке. В деаэраторе двухступенчатая схема дегазации 1 ступень – струйная, 2 – барботажная, (количество ступеней в деаэраторах других серий может быть иным). Греющий пар, как правило, имеет давление Р = 0,12 МП или 0,6 Мпа, которым соответствует температура насыщения tн = 104 оС и 159 оС.
Принцип работы: потоки воды, подлежащие деаэрации, подаются в колонку через патрубки на верхнюю перфорированную тарелку. Далее вода стекает струями на расположенную ниже перепускную тарелку, оттуда узким пучком струй увеличенного диаметра сливается на начальный участок непровального барботажного листа. Затем вода проходит по барботажному листу в слое, обеспечиваемом переливным порогом (выступающая часть сливной трубы), и через сливные трубы попадает в аккумуляторный бак, после выдержки в котором отводится из деаэратора по трубе на всас насоса.
Весь пар подаётся в аккумуляторный бак деаэратора, вентилирует его и попадает под барботажный лист. Проходя сквозь отверстия барботажного листа, площадь которых выбрана с таким расчётом, чтобы исключить провал воды при минимальной тепловой нагрузке деаэратора, пар подвергает воду на нём интенсивной обработке. При увеличении тепловой нагрузки давление в камере под листом возрастает, срабатывает гидрозатвор перепускного устройства и избыточный пар перепускается в обвод барботажного листа через пароперепускную трубу. Труба обеспечивает залив гидрозатвора перепускного устройства деаэрированной воды при снижении тепловой нагрузки. Из барботажного устройства пар направляется в отсек между тарелками. Парогазовая смесь (выпар) отводится из деаэратора через зазор и патрубок.
В струях происходит подогрев воды до температуры, близкой к температуре насыщения; удаление основной массы газов и конденсация большей части пара подводимого в деаэратор. Частичное выделение газов из воды в виде мелких пузырьков идёт на тарелках. На барботажном листе осуществляется догрев воды до температуры насыщения с незначительной конденсацией пара и удаление микроколичеств газов. Процесс дегазации завершается в аккумуляторном баке где происходит выделение из воды мельчайших пузырьков газа за счёт отстоя.
Подвод к деаэратору чистых конденсатов с температурой выше температуры насыщения, отвечающей давлению в деаэраторе, осуществляется в паровое пространство деаэраторного бака. Деаэрационные колонки привариваются непосредственно к баку и не имеют фланцевых соединений. Корпуса колонок и баков изготавливаются из углеродистой стали, все внутренние элементы из нержавеющей стали. Крепление элементов к корпусу и между собой осуществляется электрической сваркой.
Для более детального изучения вопросов деаэрации воды, процессов, оборудования и режимов работы утверждена «Типовая инструкция по эксплуатации автоматизированных деаэрационных установок подпитки теплосети» ТИ 34-70-032-84.