Деаерація води: призначення і конструктивне виконання

Забезпечення контакту рідини з повітряним середовищем є необхідною умовою підтримання працездатності багатьох інженерних установок, технологічних ємностей і тепломереж. Даний процес називається аерацією. Але також застосовується і зворотний технологія, що припускає видалення повітря з технологічних рідинних середовищ. Деаерацію води зазвичай використовують як спосіб виключення небажаних газових включень.

Принцип дії пристрою

У воді бульбашки повітря і газові суміші можуть бути у вигляді розчинених молекул, як мікропухирців або в якості з'єднань, які поступово руйнуються. Завдання типового деаератора полягає в організації процесу масообміну між прогазовыми сумішами і рідиною. Технічно ця процедура може здійснюватися різними способами, що відрізняються глибиною дегазації. У невеликих установках деаерації води певна частка виведення газів досягається шляхом опромінення рідини ультразвуком. Інтенсивний вплив ультразвуковими хвилями ефективно особливо в тих випадках, коли потрібно забезпечити коагуляцію бульбашок.


Також існує поняття выпара – це маса виведеного з рідини газу, що підлягає видаленню з самого деаератора. Оптимальна працездатність даних приладів забезпечується при показниках парового витрати не менше 2 кг/т, Якщо в рідині міститься вуглекислота, то цей нормативний показник збільшується до 3 кг/т.

Класифікація пристроїв за призначенням

Для різних сфер застосування та умов роботи випускаються спеціальні моделі деаератора. За ознаками конструкційного виконання варто виділити горизонтальні і вертикальні пристрої, призначені для конкретних умов технічної установки. За цільовим призначенням виділяють дві великі групи деаераторів – пристрої для інженерних мереж і суміжного обладнання, а також системи для підтримки запасу води в котельних агрегатах, теплової техніки і т. д. В першому випадку за рахунок видалення повітряних бульбашок забезпечується захист від корозії, а в другому – оптимізація ємнісного тиску. При це деаерація води для котелень і теплових мереж теж проводиться різними пристроями.


У випадку з бойлерным обладнанням, наприклад, бажано використовувати вакуумні апарати, що працюють з невеликими температурами близько 50-100 градусів Цельсія. Атмосферні деаератори більшою мірою орієнтуються на обслуговування випарного обладнання та теплових мереж – температура у них теж невелика і трохи перевищує 100 градусів Цельсія. На цьому тлі відрізняються встановлення підвищеного тиску, призначені для роботи з енергетичними котлами. Температура в цьому випадку може становити близько 200 градусів Цельсія, а тиск – 9-10 МПа.

Тарілчасті деаератори

Такі установки зазвичай мають горизонтальну конструкцію з вертикально розташованим баком. Завоздушенная вода з котла надходить зверху і виходить через нижній ряд перфорованих тарілок. Для процесу деаерації використовується пар зниженого тиску, який прямує вгору через отвори тарілок. Механіка перемішування рідини з пором може реалізовуватися не лише за рахунок перфорованих елементів, але і за допомогою системи фільтрації з мембранами і прокладками. Вони забезпечують велику площу розділу фаз для масообміну. Розчинені гази при деаерації води переходить у парову фазу, після чого парогазові суміші викидаються в патрубок системи вентиляції.
Так відбувається стандартний выпар, але в деяких системах передбачається конденсація пари з поверненням тепла від газової суміші.

Розпилювальні деаератори

Пристрої цього типу теж переважно виконуються в горизонтальному форм-факторі з окремими зонами для підігріву і деаерації, які поділяються спеціальною пластиною. Робочий пар проходить в область бака через гребінку. В процесі розпилювальної деаерації рідина нагрівається разом з парою до точки кипіння. У міру підвищення температури через вентиляцію видаляються газові суміші. Для економії теплової енергії розпилювальна деаерація води може передбачати рекуперацію через теплообмінні конструкції. Вони сприймають тепло газів, що виходять, передаючи його робочого обладнання. Ще один спосіб економії передбачає початковий прогрів води до температури, близької до точки кипіння.

Особливості термічної деаерації

Ця група деаераторів має ряд принципових відмінностей від теплообмінних установок. Такі пристрої бувають змішувальними або поверхневими. Гріючі і деаэрационные зони також поділяються перегородками. Важливим є сам спосіб створення фазного контакту між середовищами. У цьому сенсі термічна деаерація води може передбачати плівкові, струменеві та барботажні контури напрямки робочих середовищ.
Перші два в основі конструкції містять колони – це пристрої, по яких рідина стікає до баку, в той час як нагріваючий пара піднімається вгору до точки выпара. У ході цього процесу відбувається виділення конденсату. Невеликі конструкції таких деаераторів можуть допускати об'єднання бака і корпусу приладу в одну систему. Що стосується барботажних деаераторів, то в них пар подається безпосередньо на водну поверхню і в ній дробиться на дрібні пухирці. До достоїнств таких апаратів відносять скромні габарити конструкції і високу продуктивність деаерації.

Атмосферний деаерація

В живильному водному середовищі міститься кисень і вуглекислота. У розчиненому вигляді ці газові суміші негативно впливають на стінки устаткування. Причому провоковані корозійні процеси посилюються при дії пари під високим тиском, що обмежує використання деяких методів деаерації. Виходом стає атмосферна водопідготовка, забезпечує позитивні процеси хімічної дегазації. Оптимальним рішенням в цьому випадку буде деаерація живильної води в безнакипном режимі. Принцип дії такого пристрою полягає у розбивці потоку води на дрібні струмені з паралельним підігрівом до киплячого стану. В кінцевому рахунку можна домогтися ефекту, при якому вміст вуглекислоти скоротиться до 2 мг/л, а кисню – до 001 мг/л.

Деаерація підживлювальної рідини

Для підготовки підживлювальної води використовується технологія вакуумної дегазації. Вона частіше застосовується в обслуговуванні систем гарячого водопостачання за допомогою насадочных деаераторів. Треба врахувати, що така схема обробки допускається тільки за умови низького вмісту лугу в рідині. Деаерація здійснюється з автоматичним регулюванням тиску води в сталевих і чавунних конструкцій. Температура котла може варіюватися від 70 до 150 градусів Цельсія. З метою мінімізації енергетичних витрат рекомендується активувати режим постійної підтримки низького температурного порогу. Це збільшить час процедури, але деаерація підживлювальної води дасть більш високий ефект. В якості альтернативного варіанту можна використовувати атмосферну деаерацію, яка замість гарячої середовища буде використовувати пар.

Висновок

В виборі підходящого методу позбавлення води від газів і повітря не менш важливо правильно підібрати і комунікаційну інфраструктуру. Сучасні засоби деаерації води дозволяють здійснювати регулювання через автоматику, зіставляючи робочі показники з характеристиками устаткування. Також відповідальний і підбір силового обладнання з захисними системами. Буде не зайвим обзавестися потужним насосом для підтримки тиску, запобіжниками і датчиками для контролю критичних робочих показників.