Основы теории дегазации воды

Тема 2.3.3 Дегазация воды

Лекция 5.

1 Основы теории дегазации воды

2 Термический способ дегазации воды

3 Химическая дегазация воды

4 Установка деаэраторов

Основы теории дегазации воды

Деаэрация питательной и подпиточной воды - одна из обязательных стадий процесса водоподготовки. Сущность этого процесса заключается в том, чтобы снизить и довести до допустимых пределов содержание в воде агрессивных газов - кислорода и углекислоты (дегазация). Эти газы вызывают развитие химической коррозии на поверхности, изготовленной из стали и чугуна.

Основным способом удаления газов из воды и, следовательно. предотвращения коррозии является термическая деаэрация, которая основана на использовании закона растворимости газов в жидкости - закона Генри «весовое количество газа G_г (мг/кг), растворенного в единице объема воды, прямо пропорциональному давлению газа р_г в изотермических условиях: G=y_p*p_г, y_р[мг/кг], р_г=МПа.». Это утверждение особенно справедливо для плохо растворимых газов, а равновесное состояние хорошо растворимых газов (О₂; СО₂) описывается законом Генри только при очень низких концентрациях.

На основании закона Генри можно определить концентрацию растворенного газа в жидкости по формуле

G = , мг/кг

где a^а- коэффициент абсорбции при данной температуре жидкости, приведенный к нормальным условиям; r_г-плотность газа при нормальных условиях, кг/м³; r_ж- плотность жидкости, кг/м³; Р_г- нормальное давление газа над поверхностью жидкости; Р_о- нормальное давление, МПа.

Как видно из этого уравнения при снижении парциального давления газа над раствором до ® 0 (Р_г=0) равновесная концентрация газа в жидкости также снижается до 0. Так как парциальное давление паров жидкости над поверхностью раствора при температуре насыщения достигает давления самой жидкости, а парциальное давление растворенных в жидкости газов над поверхностью раствора равна 0, то и растворимость в жидкости, нагретой до температуры насыщения, также будет равна 0.

На этом свойстве растворов и основан принцип термической деаэрации, который проводится в специальных аппаратах, называемых деаэраторами. Термическая деаэрация возможна при любом давлении. По давлению деаэраторы делятся на следующие группы:

а) вакуумные при Р_абс.=0,0075-0,05 МПа; б) атмосферные при Р_абс.= 0,12 МПа;

в) повышенного давления при Р_абс.=0,6-0,8 МПа; г) деаэраторы перегретой воды.

2 Термический способ дегазации воды

В термическом деаэраторе взаимосвязаны процессы выделения свободной углекислоты и разложения бикарбоната натрия:

2NaHCO₃®Na₂CO₃+CO₂­+H₂O,

Na₂CO₃+H₂O®2NaOH+CO₂­.

Следовательно, в деаэраторе должен быть обеспечен непрерывный отвод из деаэрационнной воды в паровое пространство выделяющейся свободной углекислоты, которая в свою очередь замедляет термическое разложение. Отсюда следует необходимость подачи пара, свободного от содержания растворенного CO₂ и интенсивное удаление из деаэратора выделившихся газов.

Деаэраторы должны удовлетворять следующим требованиям:

- иметь двухступенчатую схему деаэрации воды; обеспечивать быстрый нагрев воды и соответствующую температуру поступающей в деаэратор воды; обеспечивать более тонкое дробление воды.

Принципиальная схема деаэрационной установки представлена на рисунке.2.7

Рисунок 2.7 Схема атмосферной деаэрационной установки

1-колонка; 2- бак; 3- водоуказатель; 4- манометр; 5- гидравлический затвор;

6- распределительное устройство; 7,8- тарелки; 9- трубопровод выпара; 10-

охладитель выпара; 11- химочищенная вода; 12- отвод газа; 13- трубопровод

пара в колонку; 14- выпуск воды в затвор.

Атмосферный деаэратор состоит из малогабаритной колонки 1 и бака-аккумулятора 2, снабженного барботажным устройством. В колонке расположены дырчатые тарелки 7,8. Вода поступает через распределительное устройство 6 на верхнюю тарелку 7, предварительно перемешиваясь с подаваемым конденсатом. Из колонки 1 вода сливается в бак 2, в которой уровень ее поддерживается на определенной высоте для создания над уровнем воды постоянной паровой подушки. Пар в колонку подводится снизу по патрубку 13 с отверстиями для лучшего его распределения. Вода (11), подлежашая деаэрации,подводится в верхнюю тарелку, контактирует с паром и стекает на нижнюю тарелку, а затем в бак-аккумулятор. Газы и не сконденсировавшаяся часть пара отводится через патрубок 9 в самой верхней части колонки.

Для лучшей деаэрации воды, кроме подогрева ее в колонке, применяется схема, в которой пар сначала поступает в бак на барботаж, а затем в колонку.

Вакуумная деаэрация (рис.2.8) в основном применяется в ТГУ, которые оборудованы водогрейными ТГ. Вакуум создается водоструйным эжектором 5. Выпар и газ из деаэрационной колонки отсасываются эжектором и создается вакуум. В эжекторе выпар конденсируется, а газы удаляются в атмосферу.

Рисунок 2.8 Схема вакуумной деаэрации

Производительность деаэраторов выбирается по максимальному расходу питательной воды для ТГУ и подпиточной воды поступающей в теплосеть. Величина емкости всех баков ТГУ рассчитывается для небольших установок на 20-30 мин. запаса их максимальной производительности,на крупных установках 15 мин. запаса.

В крупных открытых системах теплоснабжения при количествах воды от 150 м³/ч и выше после деаэраторов подпиточной воды устанавливается на территории ТГУ баки-акуумуляторы. Емкость баков-аккумуляторов, выравни- вающих предел суточного потребления воды, определяется из выражения

V=(21,6…14,4)G^cр_гв,