Принцип работы деаэратора воды в котельной: для чего он нужен

Что такое деаэрация

Для котельных, обслуживающих тепловые сети, деаэрация воды является подготовительным процессом. Это мероприятие позволяет обеспечить теплоноситель, исключив из его состава вредные компоненты, сокращающие срок службы оборудования.

Деаэраторы обеспечивают три группы очистки:

1. К первой группе относятся тепловые устройства, они выделяют из воды лишние газы, нагревая ее.
2. Ко второй категории относятся устройства с химическим методом очистки. Здесь лишние газы удаляются с помощью определенных реагентов.
3. Третья группа – стальная стружка, эффективна для небольших отопительных установок, производительность которых не превышает 2 тонн в час. Принцип работы таких устройств предполагает использование химической реакции, в которой используется металлическая стружка, поглощающая кислород при окислении.

В некоторых случаях термической деаэрации недостаточно для превращения подпиточной воды в безопасный хладагент. По этой причине необходимо применение химических реагентов, помогающих довести насыщение растворенных газов до приемлемой пропорции.

Что представляет собой деаэратор

Конструкции газовых котлов, нагревающих воду для систем отопления, состоят (по большей части) из стальных элементов.

Основным теплоносителем для этих систем отопления является обычная вода, содержащая избыток кислорода и углекислого газа.

Такое сочетание является агрессивной средой для стальной поверхности, приводящей к коррозии металла с выделением ржавчины, что значительно снижает срок службы.

Обеспечить сохранность металлоконструкций от преждевременного разрушения и засорения позволяет специальное оборудование, позволяющее снизить концентрацию активных газов.

Эти устройства называются деаэраторами, которые устанавливаются в котельных для сбора и обработки подпиточной воды, используемой в системе отопления.

Назначение

С помощью деаэратора создается необходимый запас подготовленной воды, способный обеспечить безопасный режим работы отопительных агрегатов системы отопления. Однако перед попаданием в накопительную емкость обычная водопроводная вода проходит сложный процесс подготовки, позволяющий исключить из ее состава агрессивные компоненты.

Поэтому для кольев, работающих по разным принципам работы, необходимо устанавливать оборудование, обеспечивающее сохранность теплоносителя в соответствующих режимах работы.

По принципу работы все установки делятся на две группы. К первой относятся атмосферные деаэраторы, способные работать как с водой, так и с паром. Второй – вакуумный, способный обслуживать исключительно паровые агрегаты. Устройство двухступенчатого типа характерно для всех типов деаэраторов.

Здесь вода, поступающая в деаэратор, проходит через специальные мембраны, где освобождается от примесей. Далее вода поступает в бак для соединения с химическим составом, что исключает дальнейшие соединения теплоносителя с вредными элементами.

Особенности конструкции

Представляет собой деаэратор котла (БДА) с установленной на нем вертикальной колонной (КДА), закрепленной на кронштейнах. Дополнительным элементом этого вида оборудования является гидравлическая система, предохраняющая их от избыточного давления. Колонна приваривается к баку без фланца, напрямую.

В горизонтальном баке деаэратора имеются входной и выходной патрубки для подключения линий подачи и отвода среды. Сливы оседают ниже. Еще одним элементом конструкции является сборный бак, предназначенный для сбора дегазированной воды. Он расположен ниже нижней части BDA.

Гидравлическая система такого оборудования, как деаэратор, схема которого представлена ​​ниже, обычно состоит из двух гидрозатворов. Один из них защищает устройство от любых допустимых избыточных давлений, а второй от опасных. Кроме того, в конструкцию гидросистемы деаэратора входит расширительный бак. Пары из деаэратора поступают в специальный охладитель, выполненный в виде горизонтального цилиндра.

Конструкция колонны

Колонна представляет собой цилиндрическую оболочку с эллиптическим днищем. Как и в баке, имеет патрубки для подачи и слива среды. Внутри колонки есть специальные пластины с отверстиями, через которые проходит вода. Такая конструкция позволяет значительно увеличить площадь контакта между средой и паром, а значит, производить нагрев с максимальной скоростью.

Гидрозатвор

Влагоотделитель деаэратора обеспечивает безопасную работу всей установки. Выполняет защиту от превышения уровня воды в баке и повышения давления сверх допустимого. В конструкцию входят два гидрозатвора: один защищает от повышения давления (короткий), а другой от превышения уровня воды (более длинный), а также расширительный бачок. Расширительный бачок предназначен для сбора воды, которая понадобится для наполнения устройства при срабатывании гидрозатвора. Слив должен быть установлен внизу.

В паропроводе перед входом в деаэратор должна быть установлена ​​ограничительная дросселирующая диафрагма, предназначенная для ограничения расхода поступающего пара. Что касается материалов, то его корпус выполнен из углеродистой стали, а внутренние элементы из нержавеющей стали. После удаления растворенных газов вода с помощью питательных насосов подается непосредственно в парогенератор.

Пеллетные котлы – это разновидность твердотопливных отопительных котлов, которые стремительно набирают популярность благодаря невысокой стоимости и экономичности.
Как правильно рассчитать мощность газового котла читайте здесь.

КПД парогенератора находится в прямой зависимости от поступающей в котел воды. А качество воды – это не только химическая очистка, но и удаление растворенных газов. Деаэратор играет очень важную роль в водоподготовке и повышает надежность и долговечность системы отопления.

Принцип работы деаэратора

Газы, содержащиеся в жидкостях, могут принимать различные формы.

Существует три основных состояния, которые позволяют удерживать в воде активные газы:

• в виде растворенных молекул;
• в виде микропузырьков, образующихся вблизи элементов гидрофобных примесей;
• в структуре соединений, которые разрушаются при нагревании воды, в результате чего выделяется газ.

На первом этапе процесса деаэрации вода подается в нагреватель, а затем проходит через фильтры, осуществляющие химическую очистку. Следующим на пути воды является деаэрационная колонна, специально предусмотренная в деаэраторе для выпуска газов. На последнем этапе подпиточный насос подает очищенную воду в накопительный бак, откуда она подается в систему.

В двух словах, принцип работы деаэратора подобен кипячению воды с паром для выпуска избыточных газов.

Однако этого недостаточно для полного выхода активных компонентов охлаждающей жидкости. Поэтому на следующем этапе очистки используют различные реагенты, способные связывать кислород. Для нагретого теплоносителя хорошо подходит сульфит натрия, реакция которого в этих условиях усиливается.

В некоторых случаях для ускорения реакции используют различные катализаторы. При контакте воды с металлической стружкой выделяется избыточное количество молекул кислорода, и в результате окисления стружка ржавеет.

Виды деаэраторов

Деаэраторы делятся по типу конструкции на:

1. Деаэратор пластинчатого типа.
2. Тип спрея.

По давлению:

1. Атмосферный.
2. Пустой.
3. Повышенное артериальное давление

При распылении воды:

1. Струйный.
2. Фильм.
3. Капать.
4. Пузырьковый.
5. Задавать

А по способу теплопередачи их делят на:

1. Деаэраторы горячей воды.
2. Смешивание
3. Поверхность

Особенности термической деаэрации

Эта группа деаэраторов имеет ряд принципиальных отличий от теплообменников. Такие устройства бывают смесительными или поверхностными. Зоны нагрева и деаэрации также разделены перегородками. Важен сам способ создания фазового контакта между средами. В этом смысле термическая деаэрация воды может включать пленочный, струйный и барботажный контуры для направления рабочих тел.

Первые две в основе конструкции содержат колонны – это устройства, по которым жидкость стекает в бак, а греющий пар поднимается к точке парообразования. В ходе этого процесса выделяется конденсат. Небольшие конструкции таких деаэраторов могут позволить объединить бак и корпус устройства в единую систему. Что касается барботажных деаэраторов, то в них пар подается непосредственно на поверхность воды и дробится на мелкие пузырьки. К достоинствам таких устройств можно отнести скромные конструктивные размеры и высокую производительность деаэрации.

Деаэрация подпиточной жидкости

Для подготовки подпиточной воды используется технология вакуумной дегазации. Чаще всего применяется при обслуживании систем горячего водоснабжения, в которых используются форсунки-деаэраторы. Следует отметить, что такая схема очистки допускается только при низком содержании щелочи в жидкости.

Деаэрация осуществляется с автоматическим регулированием напора воды в стальных и чугунных конструкциях. Температура котла может варьироваться от 70 до 150 градусов Цельсия. Для минимизации энергозатрат рекомендуется активировать режим постоянной поддержки для низкого температурного порога. Это увеличит время процедуры, но больший эффект даст деаэрация подпиточной воды. В качестве альтернативы можно использовать атмосферную деаэрацию, при которой вместо нагретой среды будет использоваться пар.

Сфера использования

Чаще всего деаэраторы используются в системах отопления и горячего водоснабжения. Котельные с водогрейными котлами чаще всего оборудуются установками вакуумного типа. Также в таких схемах могут использоваться атмосферные деаэраторы. Установки пониженного и повышенного давления в основном используются в системах, работающих за счет работы парового котла. Первая разновидность (на 0,025-0,2 МПа) монтируется на не слишком мощные системы, рассчитанные на небольшое количество потребителей. Напорные агрегаты используются в схемах отопления с котлами, подающими большое количество пара.

Почему деаэратор обязательное условие котельной.

Наличие газообразных примесей и нерастворимых элементов в составе воды, используемой в системе отопления, чревато опасными последствиями. Помимо прочего, может возникнуть кавитация насоса, что приведет к гидравлическому удару, создающему угрозу целостности системы.

Выход из строя насосов, а также разрыв системы трубопроводов приведет к внеплановому останову на ремонт. В зависимости от мощности и режима работы котла устанавливается система деаэрации, способная обеспечить безопасную работу.

Деаэрация подпиточной воды

Теплоноситель в системе отопления циркулирует непрерывно. Но его объем со временем, в результате утечек, все же постепенно уменьшается. Таким образом, в систему отопления подается подпиточная вода. Как и основной, он должен пройти процесс деаэрации. Сначала вода поступает в нагреватель, а затем проходит через химические фильтры. Также помимо питательного вещества он поступает в деаэраторную колонну. Бескислородная вода поступает к подпиточному насосу. Последний направляет его во всасывающий коллектор или в накопительный бак.

Система высокого давления

Эта система используется в котлах, которые имеют большой запас мощности. Они способны генерировать большое количество концентрированного пара, обеспечивая определенный температурный режим в существующей системе центрального отопления, концентрация которого передается при постоянном высоком давлении.

Регулируемое давление в этих условиях составляет 0,6 МПа и выше. Этот деаэратор в котельной высокого давления обладает тепловыми свойствами, позволяющими выделять газообразные примеси при нагреве теплоносителя. Защиту от избыточного давления деаэратора обеспечивают гидрозатворы, которые в обязательном порядке должны быть установлены в этих устройствах.

Система низкого давления

Для таких систем применяют агрегаты атмосферного или вертикального типа, которые также имеют барботажный бак, способный пропускать пароохладитель к деаэратору. В основном корпусе такой установки в очищенную воду добавляется реагент, необходимый для химической реакции.

Затем она проходит через мембраны, а также специальные пластины, где вода очищается от различных примесей. Для водогрейных котлов, подающих горячую воду в систему, устанавливается вакуумный деаэратор, принцип его работы позволяет принудительно удалять лишние газы.

Химическая деаэрация

Для дополнительной очистки могут добавляться различные виды реагентов, предназначенных для связывания кислорода в котловую воду. Это может быть, например, сульфит натрия. В этом случае для деаэрации качественной воды требуется ее подогрев. В противном случае химические реакции будут протекать слишком медленно. Кроме того, для ускорения процесса связывания кислорода можно использовать различные типы катализаторов. Иногда воду также деаэрируют, пропуская через слой обычной металлической стружки. Последние в этом случае быстро окисляются.

Распылительные установки

Рассмотренные выше конструкции называются тарельчатыми. Существуют также распылительные деаэраторы.

Устройства этого типа используются реже и также представляют собой горизонтальный накопитель большой емкости. Отсутствие колонны – вот что отличает деаэратор этого типа.

Принцип его работы также немного отличается. Пар в таких установках поступает снизу, из гребенки, расположенной горизонтально в баке. Сам контейнер разделен на зону нагрева и деаэрации. Питательная вода котла поступает в первый отсек из распылителя, расположенного вверху. Здесь он нагревается до точки кипения и поступает в зону деаэрации, где пар удаляет кислород.

Нарушения в работе деаэраторов

Применение деаэраторов для различных систем отопления сопровождается систематическим отбором проб состава теплоносителя и записью показаний датчиков давления, а также термометров, которые отмечаются в журнале эксплуатации.

Следующие изменения могут привести к сбою установки:

• стабильный поток воды;
• температура очищенной воды;
• давление внутри деаэратора;
• расход пара, поступающего в деаэрационную колонну;
• поток пара в барботажной емкости;
• уровень воды в баке.

Для удаления избыточных газов из хладагента в деаэраторе необходимо поддерживать четкую зависимость между температурой деаэратора и давлением. В этих условиях растворимость газов в хладагенте будет приближаться к нулю. Только постоянное значение давления может гарантировать качественную работу установки.

Правила эксплуатации

Для эффективной работы котла важно строго соблюдать правила безопасной эксплуатации, которых требует деаэрационная установка.

Это означает, что необходимо следить за стабильностью уровня воды в баке деаэратора, давлением внутри установки, проверять условия протока в установленном режиме.

Показания приборов следует фиксировать несколько раз в течение смены, чтобы рассчитать состояние деаэратора.

Для химреактивов необходимо установить указанные пропорции, регулярно брать пробы очищенной воды и контролировать ее уровень в емкости.

Для предотвращения отказов из-за ошибок в показаниях приборов измерения или автоматики оборудование подвергается систематическому осмотру, периодичность которого регламентируется в технической документации.

Схема подключения

Вся система имеет очень разнообразный способ подключения, так как все зависит от того, в каких условиях непосредственно котел будет выполнять свою работу. Но при этом вся система должна положительно сказываться на работе котла.

Схемы чем-то похожи между собой, но можно выделить несколько основных и их основное преимущество:

• Первая система представляет собой замкнутый цикл. Получает воду по периодическому алгоритму от центральной котельной;
• Вторая система – круговая подача котла. При этом вся система должна предварительно пройти химическую обработку, а также деаэрационную очистку;
• И последний тип системы предполагает двойной контур рециркуляции. В этом случае вам также придется установить систему, которая будет выполнять так называемую деаэрацию.

Сразу стоит отметить тот факт, что система деаэрации выполняет свою работу под очень высоким давлением. В таком случае для всей системы предлагаются специальные средства контроля и меры предосторожности. Важно использовать клапаны, обеспечивающие защиту.

Жидкостные топливные системы представляют собой устройства, отличающиеся по своей работе очень высоким КПД.

В этом случае подразумевается работа специального клапана. В случае повышения давления до предельных пределов он начинает свою работу и сбрасывает давление, что позволяет его снизить.

В том случае, если давление воды начинает превышать так называемую норму технологического типа, начинают срабатывать и предохранительные устройства. Это, в свою очередь, сбрасывает воду в систему гидроаккумулятора.

Монтаж деаэрационных установок

Чтобы осуществить установку этого механизма в определенной точке, необходимо снабдить его механизмом подъемного типа. В этом случае отлично подойдет так называемая электрическая таль или та же система, но ручная.

Перед непосредственной установкой необходимо демонтировать все сосуды. Кроме того, важно установить манометры, а также клапаны, которые помогут в системе безопасности.

В случае процесса установки необходимо проверить все настройки устройства. После установки системы необходимо выполнить тестовый запуск.

Процесс установки необходимо проводить, не отступая от определенной последовательности:

• Аккумуляторная система должна быть установлена ​​на специально отведенном для нее так называемом постаменте. В этом случае опорой может служить цементная основа;
• К самой емкости для воды необходимо приварить горловину для слива жидкости;
• В дальнейшем колонну деаэрационного типа извлекают и проверяют на герметичность. Эта процедура проводится с помощью воды. Впоследствии все это устанавливается в гидроаккумулятор;
• Если при покупке в системе нет предохранительных клапанов, их необходимо установить. Такой монтаж осуществляется исключительно после опрессовки устройства столбчатого типа;
• Важно провести так называемую обвязку. Это происходит между деаэратором, котлом и самой системой рециркуляции. В этом случае следует использовать только металлический тип материала;
• Важно установить запорную арматуру;
• По окончании должны быть проведены тесты.

Меры безопасности

Деаэраторные установки должны проверяться внутри и снаружи каждые четыре года в обязательном порядке. Гидравлические испытания проводятся каждые восемь лет в особых условиях в соответствии с нормами и правилами, установленными ГОСТ.