О компании

Услуги

Отзывы

Публикации

Контакты

О деаэраторах К выбору термических деаэраторов Термические деаэраторы воды

Об энергетической эффективности термических деаэраторов воды Опросные листы Отзывы

К выбору термических деаэраторов.

Галустов В.С., заслуженный изобретатель РФ, доктор технических наук, профессор.

С 1998 года с нарастающими масштабами в России и некоторых странах СНГ рекламируются щелевые деаэраторы, которые по рекламе не требуют подвода пара и обладают массой других достоинств.

В сентябре 1999 года на базе фирмы «Кварк» в присутствии заинтересованных представителей ОАО «Нефтегазовая компания «Славнефть» и представителя НПО «Политехника» было проведено совещание, посвященное сравнительной оценке щелевых деаэраторов фирмы «Кварк» и прямоточных распылительных деаэраторов НПО «Политехника».

Проблема объективного подхода к выбору типа и конструкции деаэратора встает перед многими руководителями и специалистами теплоэнергетических объектов. Это и побудило автора к написанию этой статьи.

Термическая деаэрация питательной воды котлов, воды подпитки тепловых сетей и горячего водоснабжения является основным средством защиты оборудования и сетей от кислородной и углекислотной коррозии.

Впервые деаэраторы стали применятся в большой энергетике в начале минувшего столетия. Эти противоточные тепло-массообменные аппараты, заимствованные из химической промышленности, поначалу были только пленочными и представляли собой цилиндрическую колонну с кольцами Рашига или вертикальными пластинами. Последние можно изредка встретить и сегодня. Примерно в 50-е годы появились барботажные колонны (колонки) с провальнопереливными тарелками.

Следует отметить, что такие тарелки являются самыми примитивными и в химической промышленности практически не встречаются, в энергетике же они остались самыми распространенными до настоящего времени,.

Термическая деаэрация воды с точки зрения процессов массообмена относится к случаю десорбции труднорастворимых газов (О, и СО2) в условиях, когда за счет нагревания воды до температуры насыщения их растворимость практически равна нулю. Нетрудно показать, что при этом в отношении величины движущей силы процесса между противотоком и прямотоком нет никакой разницы, преимущества же организации прямоточного движения фаз значительные.

Процесс деаэрации независимо от режима (при атмосферном, под вакуумом, под повышенном давлением) можно разделить на три стадии: подогрев воды до температуры насыщения (когда растворимость газов в воде становится равной нулю), собственно деаэраций т.е. выделение газов из воды в паровую атмосферу (выпар) и охлаждение пара, т.е. утилизация тепла избыточного пара. Указанные процессы тепло- и массопереноса протекают на развитой тем или иным способом поверхности контакта фаз (воды и пара). В традиционных барботажных деаэраторах (ДА ДСА, ДСВ разработка ЦКТИ, Урал ВТИ) это поверхность пузырьков пара, барботирующего сквозь слой воды и, в незначительной степени, поверхность струй воды. В прямоточных распылительных деаэраторах «Туман» (ДАПР, ДВПР, ДУПР, разработка НПО «Политехника») это поверхность распыленных с помощью специальных форсунок капель деаэрируемой воды. И, наконец, в щелевых деаэраторах (ДЩ, разработка МП «Кварк») это поверхность пленки воды.

t C
80
85
95
98
100
101
102
103
104
Концентрация О2 мгк/л
более 100
100
80
50
45
35
25
20
20

Известно, что поверхность контакта образущаяся при распыливании жидкой фазы (при прочих равных условиях) на порядок выше поверхности барботажных пузырей и на 2-3 порядка выше поверхности, разворачиваемой в виде пленок.

При подаче воды в традиционные (барботажные) деаэраторы ее недогрев до температуры насыщения не должен превышать 20-30°Cатмосферных ДА, ДСА температура подаваемой воды 7О-8О°С), в противном случае, работа деаэрационной установки сопровождается гидроударами. В деаэраторе вода догревается до температуры насыщения и освобождается от растворенных газов. Образовавшийся выпар направляется в отдельно стоящий охладитель (обычно это поверхностный кожухотрубный теплообменник).

В деаэраторе «Туман» все три стадии совмещены. Способ развития поверхности контакта фаз и организации их движения в принципе исключают возникновение гидроударов. Вода может подаваться с любой температурой (обычно после фильтров - примерно 30°С) и уже на расстоянии 100-150 мм от форсунок она прогревается до температуры насыщения, а при дальнейшем движении (1200-1500 мм) деаэрируется до нормативного уровня. Охлаждение выпара (в зоне ОВ) также сопровождается практически полной деаэрацией охлаждающей воды, что и позволило выполнить колонки «Туман» со встроенным охладителем выпара.

Деаэраторы ДЩ требуют предварительного подогрева воды до температуры насыщения или даже выше. Ниже приведены данные, иллюстрирующие зависимость остаточного содержания О, в деаэрированной воде от температуры, с которой она поступает в ДЩ, заимствованные из рекламных материалов фирмы «Кварк»: На наш взгляд, приведенные цифры выглядят излишне оптимистичными, хотя и отражают общую закономерность. Только при t более 100°С вода частично вскипает, образуя ту самую паровую атмосферу (выпар), в которую и могут перейти растворенные газы и то при условии атмосферного давления в деаэраторе. Подключение охладителя выпара картину естественно усугубит и потребует большего перегрева воды. О судьбе выпара разработчики ДЩ предпочитают не говорить, полагая вероятно, что он весь выбрасывается в атмосферу.

Итак, традиционные деаэраторы требуют частичного подогрева воды и установки охладителя выпара (для исключения потерь тепла и конденсата греющего пара); деаэраторы «Туман» совмещают в себе три единицы оборудования и исключают потери тепла и конденсата греющего пара; деаэраторы ДЩ требуют предварительного перегрева воды выше температуры насыщения, а их работа сопровождается потерями с выпаром тепла и конденсата греющего пара.

Таким образом, если принять за основу традиционные деаэраторы, то деаэраторы «Туман» отражают существенный шаг вперед, а деаэраторы ДЩ - движение в противоположную сторону.

И, наконец, некоторые стоимостные оценки в относительных единицах. Очевидно, при этом должно учитываться обеспечение всех трех стадий процесса.

Если стоимость традиционного ДА + подогреватель + охладитель выпара принять за единицу, то окажется что стоимость деаэраторов «Туман» 0.5-0.6, а деаэраторов «Кварк» + подогреватель + охладитель выпара- 1.1-1.3.

Литература:

1.  Галустов В. С. Прямоточные распылительные аппараты в теплоэнергетике. М.: Энергоатомиздат,1989 г.

2.  Грищук И. К. Эксплутационные характеристики дегазационных колонок. М.: Госэнергоиздат, 1961 г.

3. Галустов В. С, Феддер И. Э. Высокоэффективные аппараты водоподготовки//Ин-формационный бюллетень по водному хозяйству. М.: Издательство управления делами Секретариата СЭВ, 1984, №2, стр, 49-54.

4. Галустов В. С, Феддер И. Э. Интенсивные распылительные аппараты водоподго-товки и утилизации тепла. М.гИнформэнерго, 1988 г.

5. Кострикин Ю. М. И др. Водоподготов-ка и водный режим энергообъектов низкого и среднего давления. М.: Энергоиздат, 1990 г.

6. Рекламные материалы фирмы «Кварк».

Поскольку статья профессора В. С. Галустова в определенной мере носит дискусионнын характер, мы попросили прокомментировать ее сотрудника Белорусского теплоэнергетического института, кандидата технических наук И.Г.Рогачева.

Рассматриваемые в статье вопросы выбора термических деаэраторов весьма актуаль-ны, т.к. направлены на обеспечение более эффективной защиты энергетического обору-дования и трубопроводов от коррозии, повышение экономичности и надежности работы ТЭЦ, котельных, технологического оборудования предприятий различных отраслей промышленности.

Приводится сравнительная оценка традиционных деаэраторов и деаэраторов новых конструкций - прямоточных распылительных типа «Туман» (НПО «Политехника») и щелевых - ДЩ (МП «Кварк»).

Общими недостатками традиционных деаэраторов (атмосферных, повышенного дав-ления и вакуумных) является высокая чувствительность по остаточному содержанию газов к температурному режиму (особенно деаэраторов атмосферного типа), наличие гидравлических ударов, нестабильность работы в переменных режимах и сложность регулирования, большие расходы пара на деаэрацию при низких расходах и выброс воды в магистраль выпара, высокая материалоемкость.

Несмотря на некоторые преимущества вакуумных деаэраторов, обусловленные воз-можностью их применения при отсутствии пара, как греющего агента, имеются серьез-ные трудности в работе схемы их включения и поддержания стабильных режимов деаэрации.

В деаэраторах типа «Туман» и ДЩ реализованы принципиально новые подходы к организации процесса деаэрации - за счет развития поверхности контакта фаз (при распыливании деаэрируемой воды в специальных форсунках) и организации их движения, т.к. в этом случае поверхность контакта на порядок выше поверхности барботажных пузырей и на 2-3 порядка выше поверхности в виде пленки воды («Туман» и за счет дросселирования воды в атмосферу через щелевые насадки (эффект от разрыва воды при дроблении в области нахождения газовых включений) (ДЩ).

Общими преимуществами деаэраторов типа «Туман» и ДЩ являются простота, на-дежность и универсальность конструкций, отсутствие гидроударов, устойчивая работа при переменных режимах, высокая эффективность удаления агрессивных газов, отсутствие допольнительного расхода пара на барботаж.

В качестве несомненных преимуществ деаэраторов типа «Туман» следует отметить отсутствие предварительного подогрева химочищенной воды до температуры насыщения, возможность подачи воды с любой температурой и, что весьма существенно, наличие зоны охлаждения выпара (фактически встроенного охладителя выпара), что приводит к повышению эффективности тепловой схемы, например, котельной и увеличению производительности деаэратора в среднем на 10%.

Деаэраторы ДЩ, как и традиционные, требуют предварительного подогрева воды до температуры насыщения и (или) дополнительного (выносного) теплообменника для утилизации теплоты выпара.

В статье приведены данные об остаточном содержании О2 в деарироваяной воде в зависимости от температуры только для щелевых деаэраторов.

Для корректности оценки эффективности деаэрации целесообразно было бы привести аналогичные данные и по деаэратору «Туман» - утверждения о том, что в рабочей зоне вода «деаэрируется до нормативного уровня», а в зоне ОВ «также сопровождается практически полной деаэрацией охлаждающей воды» не достаточно убедительны.

Учитывая реальный опыт эксплуатации традиционных деаэраторов, преимущественно атмосферных, в отопительно-производственных котельных Республики Беларусь (более 30% деаэраторов используются в качестве емкостей горячей воды, т.е. не работают; на большинстве котельных отсутствуют или вышли из строя охладители выпара деаэраторов, значительная сложность конструкции и обслуживания, наличие барботажа, гидроударов и др.), на первый взгляд, предпочтительным представляется применение прямоточных распылительных деаэраторов типа «Туман».

Однако, для более объективной оценки эффективности использования различных типов деаэраторов, дифференциации условий и областей их применения, следует произвести сравнительный анализ результатов работы, обобщить опыт эксплуатации новых типов деаэраторов («Туман», ДЩ) на реальных объектах.

Ведущий научный сотрудник НИГП «БелТЭИ», к.т.н. ИТ.Рогачеа.



 
© 1990—2013 ООО НПО «Политехника». Градирни эжекционные, деаэраторы, декарбонизаторы, установки обезжелезивания воды, подогреватели пароводяные, скрубберы, теплоутилизаторы. Металлообработка.
Использование материалов только с письменного разрешения.