Деаэратор: устройство и назначение¶
Деаэратор — это устройство, предназначенное для удаления растворённых газов (преимущественно кислорода и углекислого газа) из воды, пара, топлива и других жидких сред. Применяется в энергетике, теплоэнергетике, водоподготовке и пищевой промышленности. Удаление растворённых газов необходимо для предотвращения коррозии оборудования, устранения завоздушивания трубопроводов и повышения эффективности теплообменных процессов.
¶Принцип работы
Растворимость газов в жидкости зависит от температуры и давления: чем выше температура и ниже давление, тем меньше газов остаётся в растворе. Деаэраторы используют этот физический принцип. Основные способы удаления газов:
- Термический (термовакуумный) — нагрев воды до температуры, близкой к температуре кипения при данном давлении, при этом растворённые газы интенсивно выделяются.
- Вакуумный — снижение давления над жидкостью, что уменьшает растворимость газов и вызывает их десорбцию.
- Механический (барботажный) — продувка жидкости инертным газом (азотом) или паром, вытесняющим растворённые газы.
- Химический — связывание кислорода реагентами (сульфит натрия, гидразин и др.), применяется в основном в котельных малой мощности.
В промышленной энергетике чаще всего применяется комбинированный метод: нагрев воды паром с одновременным снижением давления.
¶Устройство и конструкция
Наиболее распространённый тип — батарейный деаэратор, состоящий из двух основных частей:
- Деаэраторная колонна — вертикальный цилиндрический аппарат, в котором происходит непосредственное удаление газов. Внутри колонны установлены тарелки (батареи) с насадкой, по которым стекает вода, распыляясь на мелкие капли. Пар поднимается снизу вверх, встречаясь с водой и вытесняя из неё газы.
- Бак-аккумулятор — резервуар, в котором хранится обезвоженная вода перед подачей в котёл. Обеспечивает запас воды и стабилизацию давления.
Различают деаэраторы атмосферные (давление около 0,12 МПа, температура воды около 102–105 °C) и вакуумные (давление 0,02–0,09 МПа, температура 40–80 °C). Атмосферные деаэраторы более распространены в ТЭС и районных котельных, вакуумные — в системах водоподготовки и пищевой промышленности.
Ключевые элементы конструкции: распылительные устройства (форсунки, тарелки ПАК), сепараторы влаги на выходе пара, уровнемеры, датчики кислорода и автоматика регулирования.
¶Классификация
| Тип | Принцип действия | Область применения |
|---|---|---|
| Батарейный атмосферный | Нагрев паром, атмосферное давление | ТЭС, районные котельные |
| Вакуумный | Снижение давления | Водоподготовка, пищевая промышленность |
| Струйный (эжекторный) | Кинетическая энергия струи пара | Малые котельные, судовые системы |
| Химический | Реагенты-восстановители | Котельные малой мощности |
| Мембранный | Полупроницаемые мембраны | Лабораторные и узкоспециализированные системы |
¶Применение
¶Энергетика
Основная область применения — подготовка питательной воды для паровых котлов. Растворённый в воде кислород вызывает кислородную коррозию котельных труб, что приводит к авариям и сокращению срока службы оборудования. Углекислый газ растворяется в конденсате, образуя угольную кислоту, также разрушающую металл. Стандартные деаэраторы снижают остаточную концентрацию кислорода до 0,02–0,05 мг/л.
¶Пищевая промышленность
Деаэраторы применяются при производстве соков, вина, пива, минеральной воды — для удаления кислорода, вызывающего окисление и порчу продукта, а также для предотвращения пенообразования при розливе.
¶Водоподготовка
В системах водоснабжения деаэрация снижает агрессивность воды к трубопроводам и улучшает вкусовые качества. Вакуумные деаэраторы используются в системах обратного осмоса и ионного обмена для защиты мембран и смол от окисления.
¶Нефтегазовая отрасль
Деаэрация применяется при подготовке воды для закачки в пласт, а также для очистки топлива от растворённых газов.
¶Материалы и автоматизация
Корпуса деаэраторов изготавливают из углеродистой стали с антикоррозийным покрытием или из нержавеющей стали. Современные установки оснащаются автоматикой, контролирующей температуру, уровень, давление и остаточное содержание кислорода; при отклонении параметров система корректирует подачу пара и воды.
¶Интересные факты
Первые деаэраторы появились в конце XIX века в связи с массовым внедрением паровых котлов и необходимостью борьбы с коррозией. В СССР массовое производство батарейных деаэраторов было налажено на заводах котельного оборудования; типовые серии ДА и ДЭ-М применяются на ТЭС и ГРЭС по сей день.
Источники:
- «Справочник котельщика» / под ред. А. Н. Ковалёва
- «Теплоэнергетика» / Б. В. Барышников
- ГОСТ Р 55798-2013 «Деаэраторы. Общие технические условия»
- «Теплотехника» / В. А. Перетягин