Термические деаэраторы, как и ректификацион­ные установки — это аппараты разделения, поэтому их рабочие части во многих случаях имеют одинаковые конструктивные ре­шения. Для эффективного разделения растворимых в жидкости газов, а в деаэраторах для десорбции необходимо увеличить площадь поверхности и время фазового взаимодействия. Поэто­му при конструировании ставится цель обеспечить достаточную площадь поверхности контакта фаз и оптимальную скорость движения каждой из фаз.

Если в ректификационных колоннах основной способ образо­вания м'ежфазной поверхности — пропуск пара через объем жидкости, то в деаэрационных установках широко применяет­ся также распределение воды в паровом пространстве.

В зависимости от способа образования поверхности контак­та фаз термические деаэраторы делятся по своей конструкции на пленочные, струйные, капельные, барботажные. Все они должны обеспечить: 1) максимально возможный подогрев во­ды до температуры насыщения; 2) требуемое минимальное со­держание растворенного в воде кислорода на выходе из деаэ­ратора; 3) равенство расхода воды из деаэратора (подача питательного насоса) и всех потоков воды в деаэратор за счет из­менения регулируемого потока добавочной воды (этому условию равносильно поддержание постоянным уровня воды в баке - аккумуляторе); 4) устойчивую работу питательного насоса (без вскипания воды на всосе насоса).

Последнее требование равносильно требованию поддержания определенного (не менее минимально допустимого) недогрсва воды на всосе в насос.

Пленочные деаэраторы относятся к аппаратам с фиксирован­ной поверхностью контакта фаз. Поверхность контакта между водой и паром образуется за счет поверхности специально уло­женной, упорядоченной насадки, по которой деаэрируемая вода стекает в виде тонкой пленки сверху вниз, а пар движется меж­ду элементами насадки снизу вверх. Насадка обычно выполня­ется из листов различной формы, собираемых в пакеты.

Кроме упорядоченной насадки в пленочных деаэраторах при­меняется также и неупорядоченная насадка, которая состоит из насадочных элементов определенной формы, свободно засыпае­мой на опорные решетки (см. гл. 11).

На рис. 12.5 показана конструкция одного из первых отече­ственных пленочных деаэраторов системы С. Ф. Копьева [40]. В корпусе пленочного деаэратора установлены сопло 1 для по­дачи деаэрируемой воды, розетка 2 для разбрызгивания пада-

Рис, 12.5. Пленочный деаэратор конструкции ОРГРЭС

Узел Б

-а-4

Ю

А-А

Ющей на нее из сопла 1 воды, насадки, выполненные из набора стальных цилиндров 3, закрепленных штырями 4 и опираю­щихся на крестовину 5.

Пар к деаэратору подводится через трубу 6. Деаэрируемая иода, выходя из сопла 1, попадает на розетку 2, разбрызгивает­ся от удара по розетке 2 истекает вниз по цилиндрам 3, обра­зуя и а них тонкие пленки. Между цилиндрами 3 вверх поступа­ет греющий пар, омывает пленки деаэрируемой воды, нагревая ее при этом до температуры насыщения. Греющий пар, отдавая тепло воде, конденсируется на пленках воды. Поверхность кон­такта фаз (водяных пленок и пара) фиксирована. Она определя­ется габаритными размерами цилиндров 3.

При подогреве воды до температуры насыщения происходят снижение растворимости газов в воде до 0, десорбция газов в паровую фазу. Для поддержания установившегося градиента концентраций удаляемого газа в воде и паровой фазе часть

Пара вместе с десорбированным газом удаляется за пределы деаэратора через штуцер выпара 8. Деаэрированная вода и сконденсированный на пленках греющий пар стекает в бак-акку­мулятор 7.

N

/

/И

-I-

/

V

/

Рис. 12.6. Основные виды упорядоченных насадок:

А — плоскопараллельная из вертикальных листов; б пакетная из вертикальных листов с расположением смежных пакетов под углом 90°; в—пакетная иэ наклонных листов; з— зигзагообразная.

Конструкции пленочных деаэраторов отличаются от других деаэраторов видом упорядоченной насадки и видом устройства для распределения воды по насадке. Чаще всего применяют упорядоченные насадки (рис. 12.6). Кроме ударных распредели­тельных устройств применяются также коллекторные с распре­делительной тарелкой.

Пленочные деаэраторы с упорядоченной насадкой характери­зуются весьма высокой металлоемкостью и относительно невы­сокими коэффициентами массопередачи. Конструируются для относительно небольших расходов деаэрируемых жидкостей.

Насадочные деаэраторы — это аппараты с неупорядоченной насадкой. Пример такой конструкции деаэратора показан на рис. 12.7. Разъемный корпус деаэратора 1 закрыт крышкой 2. Б корпусе 1 расположено водораспределительное устройство 3„

Рис. 12.7. Деаэраторная колонка ДП-320 (а) и элемент омегообразной на­садки (б)

Слой неупорядоченной насадки 4 и парораспределительный кол­лектор 5. Подвод различных потоков деаэрируемой воды осуще­ствляется через штуцера 5—3.

Греющий пар в деаэратор подводится через штуцер 9, отвод выпара — через штуцер 10. Равномерное распределение воды по всему сечению насадки обеспечивается перфорированной тарел­кой 11, на которую вода поступает из открытой части водяной камеры водораспределительного устройства 3.

Насадка состоит из омегообразных элементов (из нержаве­ющей листовой стали), насыпанных на сетку 12 из нержавеющей проволоки, которая закреплена по окружности двумя кольцами 13. Слой насадки опирается на решетку 14. Сверху насадки так­же уложена нержавеющая сетка, предупреждающая вынос эле­ментов насадки вверх потоком пара. Трубы 15 предназначены для равномерного отвода выпара с периферии колонки. В кон­струкциях насадочных деаэраторов применяются насадочные элементы различных типов, используемые в насадочных ректи­фикационных колоннах.

Капельные деаэраторы в отечественной промышленности не нашли широкого применения. Однако в ряде зарубежных кон­струкций капельное распыливающее устройство используется в качестве первой ступени двухступенчатого деаэратора, оборудо­ванного барботажными устройствами второй ступени деаэрации.

К основным недостаткам капельных деаэраторов отнесем зна­чительный перепад давлений на форсунках, а также возмож­ность разрыва водяной завесы и нарушение режима деаэрации при малых нагрузках деаэратора.

Струйные деаэраторы получили наиболее широкое распрост­ранение в промышленности. Принцип распределения жидкости в паровой фазе этих аппаратов заключается в разделении потока жидкости на струи системой перфорированных сит (тарелок). Перфорированные сита устанавливаются' в деаэраторе последо­вательно несколькими ярусами, образующими между ситами отдельные паровые отсеки. Деаэрируемая вода, разделенная с по­мощью перфорированных сит на струи, стекает каскадами свер­ху вниз, а греющий пар подводится к нижней части деаэриро­ванной колонки и движется, навстречу падающим струям снизу вверх. Расположение перфорированных сит в деаэраторе выби­рается таким образом, чтобы обтекание паром падающих струй жидкости приближалось к поперечному.

При расположении нескольких тарелок по высоте деаэраци- онной колонки общее время пребывания воды в ней увеличива­ется и степень деаэрации жидкости повышается (рис. 12.8).

Барботажные устройства применяются в качестве второй или третьей ступени деаэрации в комбинированных многоступенча­тых деаэраторах. Первая ступень деаэрации при этом может быть пленочная, струйная или капельная. Барботажные устрой­ства обеспечивают глубокое и устойчивое удаление из жидкости кислорода и связанной углекислоты. Существуют два основных типа конструкции барботажных устройств: незатопленные п за­топленные.

Затопленные барботажные устройства располагаются в баке- аккумуляторе под слоем воды не менее 1,5—2 м (рис. 12.9). Не - затопленные устройства располагаются в паровом пространст-

Рис. 12.8. Деаэрациониая колонка струйного типа: 1 — камера водослива (смешения); 2 —штуцер некипящего потока воды; 3—тарелка каме* ры иодослива: 4 — штуцер кипящего потока воды; 5 —штуцер иыпара; 6'— корпус Рис. 12,9. Схема барботажного устройства с рекомендуемыми конструктив­ными соотношениями: /-бак-аккумулятор; 2 — барботажный лист; 3 — подвод пара на барботаж; в — высота Спрботажного канала;/ — длина перфорированной части барботажного листа; бп — высота перегородки

2

Ве деаэраторной колонки (в нижней части) либо баке-акку­муляторе. Слой воды над неза - топлеиным барботажным уст­ройством не превышает 0,3— 0,5 м (как правило 0,1—0,2).

В серийно выпускаемых комбинированных горизонтальных вакуумных струйно-барботажных деаэраторах большой произ­водительности (400, 800, 1200 т/ч) установлены незатопленные барботажные устройства (рис. 12.10). Исходная вода через штуцер

1 поступает в распределительный коллектор 2 (сюда же подает­ся поток химически очищенной воды от системы охлаждения па­роструйного эжектора) и далее на первую тарелку 3. Перфора­ция первой тарелки рассчитана на пропуск 30 % воды при но­минальной нагрузке деаэратора. Остальная вода через порог перегородки 13 сливается во вторую тарелку 4. При нагрузках, отличных от номинальной, происходит перераспределение рас­хода воды через отверстие и перелив, однако расход воды в от­верстиях не может превысить 30 % расхода номинальной нагруз­ки. Прошедшая сквозь отверстия первой тарелки вода сливает­ся струями и на вторую тарелку. Такая конструкция первой тарелки обусловлена выполняемой ею функцией встроенного охладителя выпара. Она должна обеспечивать конденсацию необходимого расхода выпара в расчетном диапазоне изменения
гидравлической нагрузки деаэратора. Зона перфорации основной второй тарелки секционирована перегородкой таким образом, что при минимальной нагрузке работает только часть отверстии тарелки. При увеличении нагрузки в работу включаются все от­верстия. Таким образом исключается возможность нарушения схемы течения по пару и воде. Со второй тарелки^ вода стекает струями на третью тарелку 5, которая служит в основном д, ля организации подачи воды на начало барботажного листа 8. Пер­форированная часть тарелки 5 невелика и максимально прибли­жена к ее борту. Обработанная на непровальном барботажном листе вода отводится из деаэратора по трубе 6.

Рис. 12.10. Принципиальная схема вакуумного деаэратора конструкции

<

7

8

ЦКТИ-СЗЭМ:

}— подвод исходной воды; 2 — распределительный коллектор; 3 — верхняя тарель (дырча­тый лист); 4 — нижняя тарель первого отсека; 5 — непроливная тарель; 6 — патрубок отвода деаэрированной воды; 7 — перепускной канал; в — барботажиый лист; 9 — пере­пускная горловина гидрозатвора; 10— отсек подвода греющей среды; 11— подвод греющего пара; 12 — подвод перегретой воды; 13 — разделительная стенка; 14— отвод неконденсп* рующихся газов

Рис. 12.11. Схема тепловых потоков деаэратора

В деаэраторе выделен отсек 10, куда по трубе 12 подается греющая среда — перегретая деаэрированная вода или пар. В отсеке вода вскипает, и выделившийся пар поступает под бар - ботажный лист, а оставшаяся вода по каналу 7 вытесняется на уровень барботажного листа и отводится, смешиваясь с деаэри­рованной водой. Пар, проходя сквозь отверстия барботажного листа 8 и слой воды на нем, догревается и интенсивно обраба­тывает воду. При этом под листом 8 образуется соответствую­щая паровая подушка, которая с увеличением расхода пара воз­растает, и избыточный пар перепускается трубой 9 в струйный отсек между второй и третьей тарелками. Сюда же направляет­ся пар, прошедший сквозь отверстия барботажного листа, пере­секая при этом струйный поток, сливающийся с третьей тарелки.

В этом отсеке осуществляется основной подогрев воды и конден­сация пара. В отсеке между первой и второй тарелками проис­ходит конденсация оставшегося пара. Охлажденные неконденси - рующиеся газы отсасываются эжектором по трубе 14. Патрубок

11 Служит для подачи в деаэратор пара в качестве дополнитель­ного теплоносителя в схемах приготовления добавочной воды котлов. По трубе 12 в этом случае подается конденсат с произ­водства.