Деаэратор в котельной¶
Деаэратор — устройство для удаления (дегазации) растворённых в воде газов — прежде всего кислорода и углекислого газа — из питательной воды котельной установки. Относится к вспомогательному котельному оборудованию; устанавливается в системе подготовки воды перед подачей в паровой или водогрейный котёл. Основная задача деаэратора — предотвратить кислородную и углекислотную коррозию металла котла, трубных систем и теплообменников, а также снизить риск завоздушивания системы.
¶Принцип работы
Кислород и углекислый газ, растворённые в воде, при контакте с горячими металлическими поверхностями образуют агрессивную среду, вызывающую коррозию. Скорость коррозии резко возрастает с повышением температуры. Деаэратор работает на физическом принципе снижения растворимости газов в воде при нагреве: чем ближе вода к точке кипения, тем меньше газов она способна удерживать. Процесс дополняется механическим «выбиванием» газов — разбрызгиванием воды тонкой плёнкой или распылением, что увеличивает площадь поверхности испарения и ускоряет дегазацию.
¶Виды деаэраторов
По принципу действия различают два основных типа:
- Термические (кипящие) деаэраторы — вода нагревается до температуры, близкой к температуре насыщенного пара при рабочем давлении деаэратора. Газы удаляются преимущественно за счёт нагрева. Относятся к деаэраторам высокого давления (ДВ), рабочее давление обычно 0,6–1,2 МПа. Применяются преимущественно на паровых котельных электростанций и промышленных предприятий.
- Вакуумные деаэраторы — вода нагревается до 60–105 °C в среде пониженного давления (остаточное давление обычно 0,02–0,08 МПа). Снижение давления резко уменьшает растворимость газов, что позволяет эффективно деаэрировать воду при меньшей температуре. Относятся к деаэраторам низкого давления (ДН). Широко применяются в водогрейных котельных, системах отопления и горячего водоснабжения.
По конструктивному исполнению деаэраторы делятся на:
- Барботажные — вода проходит через слой пара (барботаж), газы выделяются при контакте с паром.
- Тарельчатые (каскадные) — вода стекает по системе тарелок или колец, образуя тонкие плёнки, что ускоряет дегазацию.
- Деаэраторы-распылители — вода распыляется форсунками в паровую среду.
Многие современные модели совмещают несколько принципов (например, комбинированные деаэраторы с распылителем и тарелочной колонной).
¶Устройство и состав системы
Типичная деаэраторная установка включает:
- Деаэраторную колонну — вертикальный сосуд, в котором происходит непосредственная дегазация воды.
- Деаэраторный бак (аккумулятор) — резервуар для хранения деаэрированной воды и поддержания её запаса перед подачей в котёл.
- Устройства подогрева — паровые подогреватели (каскадные или смесительные), в которых вода доводится до рабочей температуры.
- Систему отвода газов — вентиляционный (газоотводный) патрубок, через который удалённые кислород и углекислый газ отводятся в атмосферу.
- Регулирующую арматуру — клапаны подачи пара, регулирования уровня воды, предохранительные устройства.
Деаэратор устанавливается, как правило, на отметке выше уровня котла (обычно на 6–7 м), чтобы обеспечить самотёчную подачу воды к котлу под действием собственного давления в баке (так называемая высота столба давления). При невозможности размещения на высоте применяют деаэрирующие установки с баком высокого давления, работающие на напоре питательного насоса.
¶Применение
Деаэраторы обязательны в системах водоподготовки паровых котлов, котельных электростанций, теплоэнергетических и промышленных установок. На электростанциях деаэрирующие установки высокого давления являются элементом замкнутого цикла водоподготовки и обеспечивают подготовку питательной воды для котлов высокого и сверхвысокого давления. В коммунальных и промышленных водогрейных котельных применяются преимущественно вакуумные деаэраторы низкого давления.
Помимо коррозионной защиты, деаэрация снижает концентрацию углекислого газа в паре, что уменьшает агрессивность конденсата в теплосетях и продлевает срок службы трубопроводов.
¶Контроль эффективности
Эффективность деаэрации оценивают по остаточной концентрации растворённого кислорода в деаэрированной воде. Согласно требованиям нормативов по эксплуатации котельных установок, остаточное содержание кислорода после деаэратора не должно превышать 0,05 мг/дм³ (для высоконапорных установок — 0,02–0,03 мг/дм³). Контроль осуществляется химическими анализаторами или экспресс-методами.
¶Обслуживание
Регулярное обслуживание деаэратора включает контроль уровня и температуры воды, проверку работы регулирующих клапанов, продувку распылителей и отводящих линий, ревизию предохранительных устройств. Нарушение работы деаэратора (недогрев воды, завоздушивание, подсос воздуха через неплотности) приводит к росту коррозии котельного оборудования и требует немедленного устранения.
Источники:
- Правила технической эксплуатации тепловых энергоустановок (ПТЭ ТЭ)
- ГОСТ Р 58033 — Водоснабжение. Термины и определения
- Справочник котельщика / под ред. В. В. Мапо
- Тепловые электрические станции: учебник для вузов / под ред. В. А. Григоряна
- Справочник по котлоочистке и водоподготовке / под ред. В. В. Синельщикова