Принцип работы атмосферного деаэратора ДА
Принцип работы деаэратора типа ДА (атмосферного) основан на нагреве исходной воды прямым контактом с паром до температуры насыщения, соответствующей избыточному давлению около 0,02 МПа. При достижении 104,25 °C растворимость кислорода и свободной углекислоты резко падает, газы выделяются в пузырьковом виде и удаляются с выпаром через верхний патрубок колонки. Остаточное содержание кислорода нормируется паспортом аппарата и ГОСТ 16860.
В каталоге: Все модели раздела «ДА/ДСА/ДВ», Деаэратор ДА 10/4, Деаэратор ДА 100/25, Деаэратор ДА 15/4
Содержание
- Устройство и физика процесса
- Схема обвязки и состав элементов
- Тепловой баланс и расчёт расхода греющего пара
- Подбор деаэратора по режимам и производительности
- Что проверить на чертеже и в паспорте
- Типовые неисправности и их признаки
- Типовые ошибки монтажа и их последствия
- Паспортные ориентиры
- Оборудование и связанные разделы
Устройство и физика процесса
Атмосферный деаэратор ДА состоит из двухступенчатой деаэрационной колонки (струйная и барботажная либо струйная и плёночная ступень) и аккумуляторного бака БДА. Исходная вода подаётся в верхнюю часть колонки, распределяется по тарелкам и стекает сверху вниз. Греющий пар вводится в нижнюю часть колонки или бака и движется навстречу потоку воды. Прямой контакт сред обеспечивает нагрев воды до температуры насыщения; выделившиеся газы вместе с избытком пара образуют выпар, который отводится из верхней зоны колонки.
Давление в деаэраторе поддерживает регулятор давления на линии подвода греющего пара. Уровень в баке регулируется клапаном на линии подачи химочищенной воды. Клапан на выхлопе выпара для регулирования давления не применяют.
Схема обвязки и состав элементов
Схема движения сред в деаэраторе ДА организована по противоточному принципу:
Исходная вода
поступает в верхнюю часть колонки через патрубок и распределяется по тарелкам.
Греющий пар
подаётся в нижнюю часть бака или колонки и поднимается вверх, контактируя с водой.
Деаэрированная вода
собирается в аккумуляторном баке и отводится через нижний патрубок к питательным насосам.
Выпар
(пар с неконденсирующимися газами) удаляется через верхний патрубок колонки и направляется в охладитель выпара ОВА.
В охладителе выпара ОВА пар конденсируется на трубках, внутри которых проходит химочищенная вода, поступающая затем в деаэратор,: так возвращается тепло выпара. Конденсат выпара отводят через гидрозатвор или дренаж в бак либо в дренаж по проекту; неконденсирующиеся газы сбрасываются в атмосферу. Цифра в обозначении ОВА соответствует площади поверхности теплообмена в м².
В состав обвязки деаэратора также входят:
Регулятор давления
на паропроводе: поддерживает заданное давление в аппарате, изменяя подачу греющего пара.
Регулятор уровня
на линии исходной воды: стабилизирует уровень в баке, предотвращая переполнение или оголение трубопроводов.
Запорная арматура
на всех линиях: позволяет отключить аппарат для ремонта и обслуживания.
Манометры и термометры
на подводящих и отводящих трубопроводах: обеспечивают контроль рабочих параметров.
Обратные клапаны
на линиях подачи пара и воды: исключают обратные потоки при аварийных ситуациях.
Дренажные линии
с вентилями: для опорожнения бака и колонки при останове.
Тепловой баланс и расчёт расхода греющего пара
Тепловой баланс атмосферного деаэратора составляется для определения расхода греющего пара, необходимого для нагрева исходной воды до температуры насыщения и компенсации потерь тепла с выхлопом. Уравнение баланса в общем виде:
Gводы × (hвых − hвх) = Dпара × (hпара − hконд) − Gвыпара × hвыпара,
где
- Gводы — расход деаэрированной воды, кг/с;
- hвых — энтальпия воды на выходе (при температуре насыщения), кДж/кг;
- hвх — энтальпия исходной воды, кДж/кг;
- Dпара — расход греющего пара, кг/с;
- hпара — энтальпия греющего пара, кДж/кг;
- hконд — энтальпия конденсата, кДж/кг;
- Gвыпара — расход выпара, кг/с;
- hвыпара — энтальпия выпара, кДж/кг.
На практике средний нагрев воды в деаэраторе принимают по паспортным данным модели: допустимый диапазон составляет 10–50 °C. Если фактический нагрев превышает расчётный, производительность по воде снижается, так как большая часть тепла тратится на нагрев, а не на выкипание газов. Подробный расчёт уточняют по опросному листу.
Для предварительной оценки расхода пара можно использовать упрощённую формулу, пренебрегая потерями с выпаром:
Dпара ≈ Gводы × (hвых − hвх) / (hпара − hконд).
Энтальпии определяют по таблицам свойств воды и водяного пара: hвых соответствует температуре насыщения 104,25 °C, hвх, фактической температуре исходной воды, hпара, параметрам греющего пара (обычно насыщенный пар давлением 0,12–0,3 МПа), hконд, энтальпия конденсата при том же давлении. Расход выпара принимают по паспорту (обычно 0,5–2 % от производительности) и учитывают в балансе как потерю тепла.
Подбор деаэратора по режимам и производительности
Подбор деаэратора ДА начинают с определения максимального расхода подпиточной воды с учётом потерь в сети и собственных нужд котельной. Номинальная производительность выбранной модели должна покрывать этот расход, а фактический расход должен находиться внутри диапазона производительности. Выход за нижнюю границу ухудшает деаэрацию, за верхнюю: ведёт к перегрузке.
Далее проверяют средний нагрев воды: разницу между температурой исходной воды и температурой насыщения при рабочем давлении. Если разница велика, потребуется больше пара, что может ограничить производительность. Объём бака выбирают исходя из времени пребывания воды, заданного проектом и паспортом.
Таблица типоразмеров атмосферных деаэраторов ДА (основные модели):
| Модель | Номинальная производительность, т/ч | Диапазон производительности, т/ч | Объём бака, м³ | Рабочее давление, МПа | Температура воды, °C |
|---|---|---|---|---|---|
| ДА 5/2 | 5 | 1,5–6 | 2 | 0,02 | 104,25 |
| ДА 10/4 | 10 | 4,5–15,0 | 4 | 0,02 | 104,25 |
| ДА 15/4 | 15 | 4,5–18 | 4 | 0,02 | 104,25 |
| ДА 25/8 | 25 | 7,5–30 | 8 | 0,02 | 104,25 |
| ДА 50/15 | 50 | 15–60 | 15 | 0,02 | 104,25 |
| ДА 100/25 | 100 | 30–120 | 25 | 0,02 | 104,25 |
| ДА 200/50 | 200 | 60–220 | 50 | 0,02 | 104,25 |
| ДА 300/75 | 300 | 90–360 | 75 | 0,02 | 104,25 |
Если подходящая модель отсутствует в таблице, параметры уточняют по опросному листу.
Что проверить на чертеже и в паспорте
При привязке деаэратора к проекту необходимо сверить следующие данные:
Соответствие обозначения модели (ДА-x/y) требуемой производительности и объёму бака.
Рабочее давление и температуру насыщения: должны быть 0,02 МПа и 104,25 °C соответственно.
Диапазон производительности, указанный в паспорте,: фактический расход должен попадать в него.
Допустимый диапазон нагрева воды (10–50 °C) и соответствие ему расчётного нагрева.
Схему подключения: направление потоков, расположение регуляторов, гидрозатвора, охладителя выпара.
Наличие и тип предохранительного устройства (гидрозатвор), его размер под типоразмер деаэратора.
Материальное исполнение колонки и бака, соответствие коррозионной стойкости качеству исходной воды.
Комплектность поставки: колонка, бак, арматура, КИП, площадки обслуживания.
Типовые неисправности и их признаки
В процессе эксплуатации деаэратора могут возникать следующие неисправности:
Повышенное остаточное содержание кислорода
Признак: показания кислородомера выше нормы. Причины: недостаточный расход пара, низкая температура воды (ниже насыщения), перегрузка по воде, засорение тарелок или барботажного устройства.
Колебания давления в деаэраторе
Признак: скачки показаний манометра. Причины: неисправность регулятора давления, резкие изменения расхода пара или воды, засорение паропровода.
Переполнение бака
Признак: срабатывание гидрозатвора по переливу, высокий уровень по указателю. Причины: отказ регулятора уровня, заклинивание клапана на линии исходной воды, неправильная настройка.
Разрежение в баке
Признак: втягивание воздуха через гидрозатвор, деформация бака. Причины: резкое охлаждение пара, прекращение подачи пара при закрытом выхлопе, неисправность гидрозатвора.
Повышенный расход пара
Признак: увеличение расхода пара при той же производительности. Причины: чрезмерный выпар из-за неправильной регулировки, потери тепла через изоляцию, подсос воздуха.
Засорение охладителя выпара
Признак: рост давления в колонке, снижение температуры химочищенной воды после ОВА. Причины: отложения на трубках, засорение трубок механическими примесями.
Типовые ошибки монтажа и их последствия
При монтаже деаэратора необходимо строго соблюдать направление потоков, указанное в паспорте: исходная вода подаётся на колонку, греющий пар, в нижнюю часть бака, деаэрированная вода отводится снизу. Выхлопной трубопровод должен иметь уклон в сторону гидрозатвора, чтобы исключить застой пара.
Распространённая ошибка, установка запорной арматуры между баком и гидрозатвором: это блокирует защиту от превышения давления и разрежения. Другая ошибка, попытка регулировать давление клапаном на выхлопе выпара; давление должно поддерживаться только регулятором на линии подвода греющего пара. После пуска проверяют остаточное содержание кислорода в деаэрированной воде, при нормальной работе оно не должно превышать норм, указанных в проектной документации.
Паспортные ориентиры
| Исполнение или узел | Паспортное значение |
|---|---|
| Деаэратор ДА 10/4 | Рабочее давление: 0,02 МПа |
| Деаэратор ДА 100/25 | Рабочее давление: 0,02 МПа |
| Деаэратор ДА 15/4 | Рабочее давление: 0,02 МПа |
Оборудование и связанные разделы
Все модели раздела «ДА/ДСА/ДВ» · Деаэратор ДА 10/4 · Деаэратор ДА 100/25 · Деаэратор ДА 15/4
Вопросы и ответы
Чем атмосферный деаэратор отличается от вакуумного?
Атмосферный деаэратор ДА работает при избыточном давлении около 0,02 МПа и температуре воды 104,25 °C, нагрев ведётся паром. Вакуумный деаэратор ДВ работает при давлении ниже атмосферного и температуре ниже 100 °C, нагрев обычно осуществляется горячей водой, а для отсоса выпара требуется эжектор или вакуумный насос. ДВ применяют для подпитки тепловых сетей и в водогрейных котельных, где нет источника пара.
Как выбрать типоразмер деаэратора по производительности котельной?
Определите максимальный расход подпиточной воды с учётом потерь и собственных нужд. Сопоставьте его с номинальной производительностью модели из таблицы типоразмеров. Фактический расход должен находиться внутри диапазона производительности выбранного аппарата, иначе процесс деаэрации станет нестабильным.
Что такое средний нагрев воды в деаэраторе и как он влияет на выбор?
Средний нагрев представляет собой разницу между температурой исходной воды и температурой насыщения при рабочем давлении. Допустимый диапазон нагрева для деаэраторов ДА составляет 10–50 °C по паспорту. Если фактический нагрев превышает расчётный, производительность по воде снижается, поскольку тепло тратится на нагрев, а не на выкипание газов.