Что такое деаэратор? Первая линия защиты от кислорода и коррозии в питательной воде котла

Один из самых коварных врагов, сокращающих срок службы парового котла, невидим для глаза: это кислород, находящийся в растворенном состоянии в питательной воде. Кислород вызывает медленную, но постоянную коррозию внутренних поверхностей котла, питательных трубопроводов и экономайзера. Эта коррозия зачастую обнаруживается только тогда, когда в трубе появляется пробоина. Именно деаэратор — это оборудование, используемое для устранения этой проблемы у ее истоков.

В этой статье мы расскажем, что такое деаэратор, как он работает, какие бывают его типы и какие преимущества он даёт предприятию.

Почему газы в питательной воде представляют опасность?

Вода из водопровода или скважины содержит растворенные газы, поскольку вступает в контакт с воздухом. С точки зрения котла наиболее важными являются два газа:

• Кислород (O₂): при высокой температуре он быстро вступает в реакцию со сталью и вызывает точечную коррозию, проявляющуюся в виде мелких глубоких ямок на поверхности. Поскольку этот вид коррозии развивается точечно, а не в виде обширного истончения, труба, толщина стенки которой в целом выглядит достаточной, может неожиданно прорваться.
• Углекислый газ (CO₂): он поступает в систему вместе с паром и, растворяясь в конденсате, образует угольную кислоту. Это, в свою очередь, приводит к коррозии в виде истончения стенок, особенно в трубопроводах обратного потока конденсата.

С повышением температуры эти реакции ускоряются. Поэтому количество кислорода, которое в холодной воде кажется незначительным, при температуре котла может стать причиной серьезных повреждений.

Как работает деаэратор?

Принцип работы деаэратора основан на простом физическом законе: количество газа, растворимого в жидкости, уменьшается с повышением температуры. Когда вода доводится до температуры кипения, она в значительной степени выделяет содержащиеся в ней газы.

В деаэраторе питательная вода нагревается паром, взятым из котла, до температуры насыщения (кипения). Поверхность контакта воды с паром увеличивается за счет распыления воды на мелкие капли или пропускания её через лотки. Выделенный из воды кислород и углекислый газ вместе с небольшим количеством пара удаляются наружу через сбросную (вентиляционную) линию. Дегазированная вода собирается в резервуаре под деаэратором и подается в котел с помощью питательных насосов.

Деаэраторы под давлением обычно работают при давлении, немного превышающем атмосферное, как правило, около 0,2–0,5 бар; при таком давлении температура воды составляет примерно 105–110 °C. Правильно спроектированный и эксплуатируемый деаэратор способен снизить содержание растворенного кислорода до очень низких уровней.

Типы деаэраторов

Выбор подходящего типа зависит от мощности котла, рабочего давления, коэффициента возврата конденсата и подхода предприятия к подготовке воды.

Может ли деаэратор заменить химическую обработку?

Не полностью, но значительно облегчает нагрузку. Деаэратор механически удаляет большую часть кислорода; оставшееся очень небольшое количество кислорода удаляется с помощью химических веществ, связывающих кислород. В системе без деаэратора требуется использовать гораздо больше этих химикатов. Это приводит как к прямым затратам, так и к увеличению количества растворённых веществ в котловой воде, а значит, и к более частой продувке.

Весь комплекс подготовки воды (умягчение, дозирование химикатов, продувка) мы подробно описали в нашей статье, посвященной подготовке котловой воды.

Преимущества деаэратора для эксплуатации

• Более длительный срок службы котла: предотвращение кислородной коррозии; защита труб котла, питательных линий и экономайзера.
• Меньшее потребление химикатов: потребление химикатов, связывающих кислород, значительно снижается.
• Предварительный нагрев питательной воды: поскольку в котел поступает более горячая вода, для получения того же количества пара требуется меньше топлива. На практике общепринято считать, что каждое повышение температуры питательной воды на 6 °C обеспечивает экономию топлива примерно на 1 %.
• Снижение термического шока: уменьшаются напряжения, возникающие при закачке холодной воды в горячий котел.
• Защита конденсатной системы: удаление углекислого газа снижает кислотную коррозию в конденсатных трубопроводах.

Деаэратор и конденсатную систему следует рассматривать комплексно

Деаэратор, как правило, является точкой, в которой сливаются конденсатный возврат и подпиточная вода (make-up). Рекуперация горячего конденсата снижает количество пара, необходимое для нагрева деаэратора, и уменьшает поступление свежей воды в систему, а значит, и свежего кислорода. Почему конденсат так ценен, мы объяснили с помощью расчетов в нашей статье о рекуперации конденсата.

Что необходимо учитывать при эксплуатации

• Давление и температура должны поддерживаться на постоянном уровне: если деаэратор работает при давлении ниже расчетного, вода не достигает температуры насыщения, и газы не отделяются полностью.
• Сбросная (вентиляционная) линия должна быть открыта: постоянное выделение небольшой струйки пара из вентиляционной линии является нормальным явлением; это свидетельствует о выводе газов из системы. Полное закрытие вентиляционного клапана с целью уменьшения потерь пара приводит к тому, что газы остаются в деаэраторе.
• Контроль уровня: необходимо следить за уровнем воды в резервуаре для обеспечения безопасности подачи питательной воды в котел.
• Всасывание питательного насоса: поскольку вода, забираемая из деаэратора, имеет температуру, близкую к точке кипения, деаэратор обычно устанавливается на возвышенности, чтобы предотвратить кавитацию насосов.
• Периодические измерения: Необходимо регулярно измерять содержание растворенного кислорода в питательной воде и показатели качества котловой воды.

Давайте вместе проанализируем вашу котельную

Компания Çiftel Kazan с 1986 года производит паровые, термомасляные и водогрейные котлы на своем заводе в Кемальпаше, Измир. Свяжитесь с нами или позвоните по номерам +90 232 479 11 21 / +90 544 479 11 21, чтобы совместно оценить текущее состояние вашего котельного помещения и обсудить, что можно сделать для повышения эффективности и снижения затрат.