1.2. Типы термических деаэраторов и области их применения

Термический деаэратор воды является тепломассообменным аппаратом смешивающего типа, в котором организовано взаимодействие жидкой и паровой фаз. Паровая фаза может непосредственно подаваться в деаэратор в виде греющего пара либо образовываться при вскипании перегретой воды, попавшей в зону вакуума.

С точки зрения основного назначения, задачей реализуемых в деаэраторе технологических процессов является перевод химически связанных газов (например, диоксида углерода) в растворенное состояние с последующим переходом растворенных газов из жидкой фазы в паровую и эвакуацией выделившихся из воды газов из рабочего пространства деаэратора.

Термические деаэраторы принято классифицировать по рабочему давлению и по способу организации соприкосновения фаз.

По рабочему давлению выделяют следующие типы деаэраторов [33–37]:

– вакуумные, работающие при абсолютном давлении в корпусе от 0,0075 до 0,05 МПа;

– атмосферные, абсолютное давление в которых варьируется в диапазоне от 0,11 до 0,13 МПа;

– повышенного давления, работающие при абсолютном давлении от 0,6 до 1,2 МПа.

Способ организации соприкосновения фаз определяется конструкцией деаэратора. Поскольку в одном и том же деаэраторе, как правило, применяется несколько отличающихся друг от друга по принципу действия деаэрационных устройств, современные деаэраторы являются обычно комбинированными. При этом выделяют следующие основные типы деаэрационных устройств (или отдельных элементов деаэраторов) [1–4, 33]:

– струйные, в которых поверхность раздела фаз образована поверхностью свободно падающих в паровом потоке струй воды;

– барботажные, в которых греющий теплоноситель в виде паровых пузырей распределяется в потоке воды;

– пленочные, где поверхность раздела фаз образуется при пленочном течении воды в паровом потоке;

– капельные, в которых вода распределяется в паровом потоке в виде капель.

Поверхность раздела фаз может быть условно фиксированной, как, например, в пленочных деаэраторах с упорядоченной насадкой, либо нефиксированной, как в деаэраторах с неупорядоченной насадкой, струйных, капельных и барботажных.

Область применения деаэраторов в тепловых схемах энергетических объектов, как правило, определяется рабочим давлением:

– деаэраторы повышенного давления применяются исключительно в качестве деаэраторов питательной воды тепловых электростанций высокого, сверхвысокого и сверхкритического начального давления пара;

– деаэраторы атмосферного давления используются в качестве деаэраторов питательной воды электростанций и котельных низкого и среднего начального давления пара, деаэраторов добавочной воды цикла теплофикационных электростанций (ТЭЦ) при большем начальном давлении пара, деаэраторов подпиточной воды тепловых сетей закрытого типа (реже – для теплосети открытого типа с использованием охладителей деаэрированной воды), деаэраторов питательной воды испарительных и паропреобразовательных установок электростанций;

– вакуумные деаэраторы применяются в качестве деаэраторов подпиточной воды тепловых сетей, в схемах испарительных и паропреобразовательных установок, реже – в качестве деаэраторов добавочной воды цикла электростанций и котельных.

Кроме собственно деаэрации теплоносителя, деаэраторы питательной воды, работающие в схемах паротурбинных установок, выполняют еще ряд важнейших функций:

– являются одной из ступеней регенеративного подогрева питательной воды, обеспечивая повышение тепловой экономичности установки (если деаэратор питательной воды использует в качестве греющего отборный пар турбоагрегата);

– обеспечивают создание запаса питательной воды для энергетических котлов;

– обеспечивают прием высокопотенциальных тепловых потоков (конденсата греющего пара регенеративных подогревателей высокого давления, протечек со штоков стопорных и регулирующих клапанной турбоагрегата, выпара расширителей непрерывной продувки паровых котлов и пр.).

В качестве деаэраторов подпитки теплосети применяются как вакуумные, так и атмосферные деаэраторы. При выборе типа деаэратора подпитки теплосети учитывается, что вакуумные деаэраторы, используя в качестве греющего теплоносителя прямую сетевую воду, перегретую относительно температуры насыщения в деаэраторе, могут быть использованы в водогрейных котельных, не оборудованных паровыми котлами. Кроме того, современные вакуумные деаэраторы обеспечивают большую производительность, чем атмосферные деаэраторы, что важно при подготовке подпиточной воды для тепловой сети с открытым водоразбором.

Наибольшее распространение среди деаэраторов атмосферного давления получили струйно-барботажные деаэраторы, что обусловлено, главным образом, относительной простотой их эксплуатации и высокой массообменной эффективностью [34–38].