ДЕАЭРАЦИЯ ВОДЫ
Заключительной стадией технологического процесса приготовления питательной воды является удаление из воды растворенных в ней газов. Исходная вода, поступающая после фильтров или других видов очистки в деаэратор на обработку, и возвращаемый потребителями конденсат могут содержать растворенные в них газы: кислород, двуокись углерода, аммиак, азот и др. Эти газы вызывают развитие химической коррозии питательных трубопроводов, поверхностей нагрева котла, что снижает надежность его работы. Кроме того, продукты коррозии, попадая с питательной водой в котлы, способствуют нарушению циркуляции, что приводит к пережогу труб котель- ного агрегата. Скорость коррозии обычно пропорциональна концентрации газов в воде. Например, для кислорода эта зависимость имеет вид
На скорость коррозии сильно влияет температура воды. В закрытой системе скорость коррозии растет с повышением температуры, а в открытой — максимум скорости коррозии наступает при температурах 70—75°С (рис. 8.9). Большой ущерб причиняет коррозия тепловым сетям. Основным способом удаления газов из воды и, следовательно, предотвращения коррозии является термическая деаэрация. Термическая деаэрация воды основана на использовании закона растворимости газов в жидкости — закона Генри, согласно которому весовое количество газа Gr, растворенного в единице объема воды (в мг/кг), прямо пропорционально парциальному давлению рт в изотермических условиях:
Растворимость газов с повышением температуры снижается и для любого давления при температуре кипения равна нулю (рис. 8.10). В зависимости от величины давления, при котором происходит деаэрация, деаэраторы (аппараты для удаления газов из воды) делят на вакуумные, атмосферные и повышенного давления. Обычно вакуумные деаэраторы работают при вакууме 0,06— 0,093 МПа и дают деаэрированную воду с температурой 40—75 °С. В тех случаях, когда достижим более глубокий вакуум — 0,094—0,096 МПа, возможно снижение нижнего предела температуры воды до 30—35 °С. Для получения деаэрированной воды с температурой 95—100 °С применяют деаэраторы атмосферного типа, а с температурой более 100 °С — деаэраторы повышенного давления. Для достижения наибольшей глубины деаэрации добиваются, чтобы разность между температурой кипения и конечной температурой воды в деаэраторе была минимальной — 0,1—0,2 °С. Эту разность температур называют недогревом воды. В термическом деаэраторе взаимосвязаны процессы выделения свободной углекислоты и разложения бикарбонлм натрия:
Термическое разложение бикарбоната натрия происходит наиболее интенсивно после того, как из воды будет удалена практически вся свободная углекислота. Следовательно, в деаэраторе должен быть обеспечен непрерывный отвод из деаэрированной воды в паровое пространство выделяющейся свободной углекислоты, зависящей от скорости ее десорбции, которая и определяет время, необходимое для глубокого разложения бикарбоната натрия. Содержащаяся в паре СОг способствует замедлению термического разложения. Отсюда следует необходимость подачи пара, свободного от содержания растворенного С02, и, с другой стороны, требуется интенсивное удаление из деаэратора выделившихся газов, в том числе углекислого газа. Процесс разложения бикарбоната натрия осуществляется тем интенсивнее, чем выше температура и больше длительность пребывания воды в деаэраторе. Деаэраторы должны удовлетворять следующим требованиям: иметь двухступенчатую схему дегазации воды; использовать паровой барботаж в качестве второй ступени деаэрации воды; иметь достаточную вместимость деаэраторного бака; обеспечивать быстрый нагрев воды и соответствующую температуру поступающей в деаэратор воды; по возможности обеспечивать тонкое дробление воды на тонкие струи, пленки, капли, быстрее нагревающиеся от вводимого пара; иметь противоточно-перекрестное движение воды и пара для лучшего перемешивания и теплообмена, а также полный и быстрый отвод газов, обеспечиваемый необходимым количеством выпара, достаточной производительностью газоотсасывающих устройств при вакуумной деаэрации и охладителя выпара и соответствующим количеством и температурой охлаждающей воды, поступающей в охладитель выпара. Процесс деаэрации должен быть автоматизирован для поддержания необходимой температуры и уровня воды в де- аэраторном баке при переменном режиме работы.
Принципиальная схема деаэраторной установки показана на рис. 8.11. Как видно из схемы, деаэратор состоит из двух основных частей: деаэраторного бака 10 и деаэраторной колонки 5. Питательная вода или конденсат от насосов поступает по трубе 2 через регулятор в верхнюю часть деаэратора на распределительную тарелку, с которой отдельными и равномерными струйками распределяется по всему сечению деаэраторной колонки и стекает вниз последовательно через ряд расположенных одна под другой промежуточных тарелок с мелкими отверстиями. Пар для подогрева воды вводится в деаэратор по трубе 5 в парораспределитель снизу под водяную завесу, образующуюся при стекании воды с тарелки на тарелку, и, расходясь по всему сечению колонки, поднимается вверх навстречу питательной воде, нагревая ее до температуры кипения 104—106 °С, что соответствует избыточному давлению в деаэраторе 0,02— 0,025 МПа. При этой температуре воздух выделяется из воды и вместе с остатком несконденсировавшегося пара уходит через вестовую трубу 4, расположенную в верхней части головки деаэратора, непосредственно в атмосферу или в охладитель выпара 1, а из него — в атмосферу 3. Освобожденная от газов и подогретая вода стекает в бак деаэратора 10, откуда подается в парогенераторы 9.
Во избежание значительного повышения давления в деаэраторе на нем устанавливают два предохранительных клапана, кроме того, гидравлический затвор 7 на случай образования в нем разрежения. При превышении давления может произойти разрыв деаэратора, а при большом разрежении атмосферное давление может деформировать его. Гидравлический затвор устанавливают высотой 3,5—4 м и диаметром 70 мм. Подача воды в гидравлический затвор обеспечивается по линии 6. Сброс лишней воды из гидрозатвора, особенно в случае резкого говышения уровня воды в деаэраторе (перепитке), осуществляется по линии 8. Деаэратор снабжен водоуказательным стеклом 11 с тремя кранами (паровым, водяным и продувочным), регулятором уровня воды в баке, регулятором давления и необходимой измерительной аппаратурой. Для предотвращения вспенивания воды вследствие понижения давления на входе воды в питательные насосы деаэратор устанавливают на высоте не менее 7 м над насосом. В этом случае насос работает под заливом.
