Деаэрацией называется процесс удаления из воды растворённых в ней газов.
При подогреве воды до температуры насыщения при данном давлении парциональное давление удаляемого газа над жидкостью снижается, и растворимость его снижается до нуля.
Удаление коррозионно-агрессивных газов в схеме котельной установки осуществляется в специальных устройствах – термических деаэраторах.

 

Назначение и область применения
   Двухступенчатые деаэраторы атмосферного давления серий ДА с барботажным устройством в нижней части колонки, предназначены для удаления коррозионно-агрессивных газов (кислорода и свободной углекислоты) из питательной воды паровых котлов и подпиточной воды систем теплоснабжения в котельных всех типов (за исключением чисто водогрейных). Деаэраторы изготавливаются в соответствии с требованиями ГОСТа 16860—77. Код ОКП 31 1402.  

Модификации
   Пример условного обозначения:
ДА-5/2 – деаэратор атмосферного давления производительностью колонки 5 м³/час с баком ёмкостью 2 м³.
   Серийные типоразмеры – ДА-5/2; ДА-15/4; ДА-25/8; ДА-50/15; ДА-100/25; ДА-200/50; ДА-300/75.
   По желанию заказчика, возможно, поставить деаэраторы атмосферного давления  серий ДСА, с типоразмерами ДСА-5/4; ДСА-15/10; ДСА-25/15; ДСА-50/15; ДСА-50/25; ДСА-75/25; ДСА-75/35; ДСА-100/35; ДСА-100/50; ДСА-150/50; ДСА-150/75; ДСА-200/75; ДСА-200/100; ДСА-300/75; ДСА-300/100.
   Деаэрационные колонки, возможно, комбинировать с баками большей вместимости.

Общий вид деаэраторного бака с экспликацией штуцеров: А - колонка деаэрационная, Б - Подвод пара на гидрозатвор, В - подвод основного пара, Г - дренаж, Д - отвод деаэрированной воды, Е - перелив, Ж - указатель уровня, И - от сепаратора непрерывной продувки, К - рециркуляция от питательных насосов, Л - перегретый конденсат, М - вентиляция паровых объёмов теплообменников, Н - резервный штуцер.

* - конструктивные размеры деаэрационных колонок могут отличаться в зависимости от завода-изготовителя.

Описание конструкции
    Термический деаэратор атмосферного давления серии ДА состоит из деаэрационной колонки, установленной на аккумуляторном баке. В деаэраторе применена двухступенчатая схема дегазации 1 ступень — струйная, 2 — барботажная, причем обе ступени размещены в деаэрационной колонке, принципиальная схема которой приведена на рис. Потоки воды, подлежащей деаэрации, подаются в колонку 1 через патрубки 2 на верхнюю перфорированную тарелку 3. С последней вода стекает струями на расположенную ниже перепускную тарелку 4, откуда узким пучком струи увеличенного диаметра сливается на начальный участок непровального барботажного листа 5. Затем вода проходит по барботажному листу в слое, обеспечиваемом переливным порогом (выступающая часть сливной трубы), и через сливные трубы 6 сливается в аккумуляторный бак, после выдержки в котором отводится из деаэратора по трубе 14 (см. рис.), весь пар подается в аккумуляторный бак деаэратора по трубе 13 (см. рис.), вентилирует объем бака и попадает под барботажный лист 5. Проходя сквозь отверстия барботажного листа, площадь которых выбрана с таким расчетом, чтобы исключить провал воды при минимальной тепловой нагрузке деаэратора, пар подвергает воду на нем интенсивной обработке. При увеличении тепловой нагрузки давление в камере под листом 5 возрастает, срабатывает гидрозатвор перепускного устройства 9 и избыточный пар перепускается в обвод барботажного листа через пароперепускную трубу 10. Труба 7 обеспечивает залив гидрозатвора перепускного устройства деаэрированной воды при снижении тепловой нагрузки. Из барботажного устройства пар через отверстие 11 направляется в отсек между тарелками 3 и 4. Парогазовая смесь (выпар) отводится из деаэратора через зазор 12 и патрубок 13. В струях происходит подогрев воды до температуры, близкой к температуре насыщения; удаление основной массы газов и конденсация большей части пара, подводимого в деаэратор. Частичное выделение газов из воды в виде мелких пузырьков идет на тарелках 3 и 4. На барботажном листе осуществляется догрев воды до температуры насыщения с незначительной конденсацией пара и удаление микроколичеств газов. Процесс дегазации завершается в аккумуляторном баке где происходит выделение из воды мельчайших пузырьков газа за счет отстоя.
   Деаэрационная колонка приваривается непосредственно к аккумуляторному баку, за исключением тех колонок, которые имеют фланцевое соединение с деаэраторным баком. Относительно вертикальной оси колонка может быть ориентирована произвольно, в зависимости от конкретной схемы установки. Корпуса деаэраторов серии ДА изготавливаются из углеродистой стали, внутренние элементы - из нержавеющей стали, крепление элементов к корпусу и между собой осуществляется электрической сваркой.
  

 

  В комплект поставки деаэрационной установки входит (завод-изготовитель согласует с заказчиком комплектность поставки деаэрационной установки в каждом отдельном случае):
— деаэрационная колонка;
— регулирующий клапан на линии подвода химически очищенной воды в колонку для поддержания уровня воды в баке;
— регулирующий клапан на линии подвода пара для поддержания давления в деаэраторе;
— мановакууметр;
— вентиль запорный;
— указатель уровня воды в баке;
— манометр;
— термометр;
— предохранительное устройство;
— охладитель выпара;
— вентиль запорный муфтовый;
— водосливная труба;
— техдокументация.
 
Рис. Принципиальная схема деаэрационной колонки атмосферного давления с барботажной ступенью.

 

Схема включения деаэрационной установки
   Схема включения атмосферных деаэраторов определяется проектной организацией в зависимости от условий назначения и возможностей объекта, на котором они устанавливаются. На рис. приведена рекомендуемая схема деаэрационной установки серии ДА.
   Химически очищенная вода 1 через охладитель выпара 2 и регулирующий клапан 4 подается в деаэрационную колонку 6. Сюда же направляется поток основного конденсата 7 с температурой ниже рабочей температуры деаэратора. Деаэрационная колонка устанавливается у одного из торцов деаэраторного бака 9. Отвод деаэрированной воды 14 осуществляется из противоположного торца бака с целью обеспечения максимального времени выдержки воды в баке. Весь пар подводится по трубе 13 через регулирующий клапан давления 12 в торец бака, противоположный колонке, с целью обеспечения хорошей вентиляции парового объема от выделяющихся из воды газов. Горячие конденсаты (чистые) подаются в деаэраторный бак по трубе 10. Отвод выпара из установки осуществляется через охладитель выпара 2 и трубы 3 или непосредственно в атмосферу по трубе 5.
   Для защиты деаэратора от аварийного повышения давления и уровня устанавливается самозаливающее комбинированное предохранительное устройство 8. Периодическая проверка качества деаэрированной воды на содержание кислорода и свободной углекислоты производится с помощью теплообменника для охлаждения проб воды 15. 

Рис. Принципиальная схема включения деаэрационной установки атмосферного давления:
1 — подвод химочищенной воды; 2 — охладитель выпара; 3, 5 — выхлоп в атмосферу; 4 — клапан pегулировки уровня, 6 — колонка; 7 —  подвод основного конденсата; 8 — предохранительное устройство; 9 — деаэрационный бак; 10 — подвод деаэрированной воды;  11 — манометр; 12 — клапан регулировки давления; 13 — подвод горячего пара; 14 — отвод деаэрированной воды; 15 — охладитель проб воды; 16 — указатель уровня; 17— дренаж;  18 —мановакууметр.
 

Охладитель выпара
Для конденсации парогазовой смеси (выпара), используют охладитель выпара поверхностного типа состоящий из горизонтального корпуса, в котором размещена трубная система (материал трубок – латунь либо коррозионно-стойкая сталь).
 

   Охладитель выпара является теплообменником, в трубную систему которого подаётся химочищенная вода или холодный конденсат из постоянного источника, направляющийся в деаэрационную колонку. Парогазовая смесь (выпар) поступает в межтрубное пространство, где пар из нее практически полностью конденсируется. Оставшиеся газы отводятся в атмосферу, конденсат выпара сливается в деаэратор или дренажный бак.

   Охладитель выпара состоит из следующих основных элементов (см. рис.):

  Номенклатура и общая характеристика охладителей выпара 

Охладитель выпара	ОВА-2	ОВА-8	ОВА-16	ОВА-24
Давление, МПа - в трубной системе - в корпусе	0,5 0,12	0,5 0,12	0,5 0,12	0,5 0,12
Среда - в трубной системе - в корпусе	вода пар, вода	вода пар, вода	вода пар, вода	вода пар, вода
Температура среды, °С - в трубной системе - в корпусе	40 – 50 104,2	40 – 50 104,2	40 – 50 104,2	40 – 50 104,2
Масса, кг	229	355	676	1030

  Предохранительное устройство (гидрозатвор) деаэраторов атмосферного давления
   Для обеспечения безопасной эксплуатации деаэраторов предусматривается их защита от опасного повышения давления и уровня воды в баке с помощью комбинированного предохранительного устройства (гидрозатвор), которое должно быть установлено в каждой деаэраторной установке.

  

   Гидрозатвор должен подключаться к подводящему паропроводу между регулирующим клапаном и деаэратором или к паровому пространству деаэраторного бака. Устройство состоит из двух гидрозатворов (см. Рис.), один из которых защищает деаэратор от превышения допустимого давления 9 (более короткий), а другой от опасного повышения уровня 1, объединенных в общую гидравлическую систему, и расширительного бака. Расширительный бак 3, служит для накопления объёма воды (при срабатывании устройства), необходимого для автоматической заливки устройства (после устранения нарушения в работе установки), т.е. делает устройство самозаливающимся. Диаметр переливного гидрозатвора определяется в зависимости от максимально возможного расхода воды в деаэратор в аварийных ситуациях.
   Диаметр парового гидрозатвора определён, исходя из наибольшего допустимого давления в деаэраторе при работе устройства 0,07 МПа и максимально возможного в аварийной ситуации расхода пара в деаэратор при полностью открытом регулирующем клапане и максимальном давлении в источнике пара.
   Для ограничения расхода пара в деаэратор в любых ситуациях до максимально необходимого (при 120%-ной нагрузке и 40-градусном подогреве) на паропроводе следует дополнительно устанавливать дроссельную ограничительную диафрагму.
В некоторых случаях (для снижения строительной высоты, установки деаэраторов в помещениях), вместо предохранительного устройства устанавливают клапаны предохранительные (для защиты от превышения давления) и конденсатоотводчик к штуцеру перелива.
    Изготавливаются комбинированные предохранительные устройства шести типоразмеров: для деаэраторов ДА – 5  - ДА – 25, ДА – 50 и ДА – 75, ДА – 100,  ДА – 150, ДА – 200, ДА – 300. 

Рис. Принципиальная схема  комбинированного предохранительного устройства.
1 - Переливной гидрозатвор; 2 – подвод пара из деаэратора; 3 – расширительный бачок;
4 – слив воды; 5 – выхлоп в атмосферу; 6 – труба для контроля залива; 7 – подвод химически очищенной воды для заливки; 8  - подвод воды из деаэратора; 9 – гидрозатвор от повышения давления; 10 – дренаж.

Монтаж деаэрационных  установок
   Для выполнения монтажных работ монтажные площадки должны быть оснащены основным монтажным оборудованием, приспособлениями и инструментом в соответствии с проектом производства работ. При приемке деаэраторов следует проверить комплектность и соответствие номенклатуры и количества мест отправочным документам, соответствие поставленного оборудования установочным чертежам, отсутствие повреждений и дефектов оборудования. Перед монтажом производится внешний осмотр и расконсервация деаэратора, и устраняются обнаруженные дефекты.

   Монтаж деаэратора на объекте выполняется в следующем порядке:
— установить   бак-аккумулятор  на фундаменте в соответствии с установочным чертежом проектной  организации;
— приварить к баку водосливную  горловину;
— обрезать нижнюю часть деаэрационной колонки по наружному  радиусу корпуса деаэрационного бака и установить ее на бак в соответствии с установочным чертежом проектной организации, при этом тарелки должны быть расположены строго горизонтально;
— приварить колонку к деаэраторному баку;
— установить охладитель выпара и предохранительное устройство согласно установочному чертежу проектной  организации;
— присоединить к штуцерам бака, колонки и охладителя выпара трубопроводы в соответствии с чертежами обвязки деаэратора, выполненными проектной организацией;
— установить запорную и регулирующую арматуру и контрольно-измерительные приборы;
— провести гидравлическое испытание деаэратора;
— установить тепловую изоляцию по указанию проектной организации.

Указание мер безопасности
   При монтаже и эксплуатации термических деаэраторов должны соблюдаться меры безопасности, определенные требованиями Госгортехнадзора, соответствующими нормативно-техническими документами, должностными инструкциями и т. д.
   Термические деаэраторы должны подвергаться техническим освидетельствованиям (внутренним осмотрам и гидравлическим испытаниям) в соответствии с правилами устройств и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением.

Эксплуатация деаэраторов серии ДА
1.   Подготовка деаэратора к пуску:
— убедиться, что все монтажные и ремонтные работы закончены, временные заглушки из трубопроводов удалены, люки на деаэраторе закрыты, болты на фланцах и арматуре затянуты, все задвижки и регулирующие клапаны исправны и закрыты;
— проверить наличие и исправность контрольно-измерительных приборов, подготовить их к работе;
— испытать деаэратор на прочность пробным гидравлическим давлением 0,2941 МПа (абс.), (3 кгс/см2);
— залить водой предохранительное устройство;
— подготовить к включению   имеющиеся в схеме подогреватели и насосы;
— подготовить к работе схему подачи пара на деаэратор, продуть и прогреть паропровод;
— открыть задвижку на линии выхлопа в атмосферу;
2.   Включение деаэратора в работу:
—  открыть задвижку на подводе пара в деаэратор;
—  прогреть деаэратор в течение 20—30 минут. Давление в деаэраторе при этом не должно превышать рабочего. При подогреве периодически продувать указатели уровня;
— слить конденсат из бака через дренажную линию
— подать в деаэратор химочищенную воду, установить минимальный ее расход (при наличии подогревателей химочищенной воды включить их в работу), увеличив одновременно расход пара в деаэратор с помощью регулирующего клапана давления;
— включить в работу систему автоматического регулирования давления в деаэраторе;
— подать в деаэрационную колонку основной конденсат (некипящий);
— включить в работу охладитель выпара;
— установить нормальный уровень воды в деаэраторном   баке и включить систему автоматического регулирования уровня;
— открыть задвижку на линии отвода деаэрированной воды из бака к питательным насосам;
— установить номинальный расход выпара.

3. Отключение деаэратора.
— отключить подачу конденсата в деаэратор;
— отключить подачу химочищенной воды в деаэратор;
— закрыть задвижку на линии отвода деаэрированной воды из бака к питательным насосам;
— отключить подачу пара в деаэратор;
— отключить охладитель выпара;
— отключить системы автоматического регулирования и контроля;
— при необходимости слить воду из деаэраторного бака.

4. Эксплуатационный контроль за работой деаэратора.
Для обеспечения требуемого качества деаэрированной воды при эксплуатации деаэраторов необходимо:
— поддерживать номинальное давление в деаэраторе и следить, чтобы температура деаэрированной воды соответствовала температуре насыщения;
— следить за показаниями контрольно-измерительных приборов и уровнем воды в баке, который не должен отклоняться от номинального   больше,   чем   на 100 мм;
— периодически продувать водомерные стекла указателей уровня;
— не допускать тепловой и гидравлической перегрузки деаэратора, появления вибраций и гидравлических ударов, переполнения деаэратора;
— не допускать снижения тепловой и гидравлической нагрузки  деаэратора ниже минимальных, указанных в табл. 1 и 6 ГОСТа 16860—77;
— не реже одного раза в смену производить отбор пробы   деаэрированной воды после деаэратора для определения содержания в ней кислорода и свободной углекислоты;
— линии отбора и змеевик охладителя пробы должны быть изготовлены из нержавеющей стали;
— поддерживать номинальный расход выпара из деаэратора при всех режимах его работы и периодически его контролировать с помощью мерного сосуда или по балансу охладителя выпара.

Основные неполадки в работе деаэраторов и их устранение
1. Повышение концентрации кислорода и свободной углекислоты в деаэрированной воде выше нормы может происходить по следующим причинам:
а) неправильно производится определение концентрации кислорода и свободной углекислоты в пробе. В этом случае необходимо:
— проверить правильность выполнения химических анализов в соответствии с инструкцией;
— проверить правильность отбора пробы воды, ее температуру, расход, отсутствие в ней пузырьков воздуха;
— проверить плотность трубной системы — холодильника отбора проб;
б) значительно занижен расход выпара.

При этом необходимо:
— проверить соответствие поверхности охладителя выпара проектному значению и при необходимости установить охладитель выпара с большей поверхностью нагрева;
— проверить температуру и расход охлаждающей воды, проходящей через охладитель выпара, и при необходимости снизить температуру воды или увеличить ее расход;
— проверить степень открытия и исправность задвижки на трубопроводе отвода, паровоздушной смеси из охладителя выпара в атмосферу;
в) температура деаэрированной воды не соответствует давлению в деаэраторе, в этом случае следует:
— проверить температуру и расход поступающих в деаэратор потоков и повысить среднюю температуру исходных потоков или уменьшить их расход;
— проверить работу регулятора давления и при неисправности  автоматики перейти на дистанционное или ручное   регулирование давления;
г) подача в деаэратор пара с повышенным содержанием   кислорода и свободной углекислоты. Необходимо определить и ликвидировать очаги заражения пара газами или взять пар из другого источника;
д) не исправен деаэратор (засорение отверстий в тарелках, коробление, поломка, обрыв тарелок, установка тарелок с уклоном, разрушение барботажного устройства). Необходимо деаэратор вывести из работы и произвести ремонт;
е) недостаточен расход пара в деаэратор (величина среднего подогрева воды в деаэраторе меньше 10°С). Необходимо понизить среднюю температуру исходных потоков воды и обеспечить подогрев воды в деаэраторе не менее, чем на 10°С;
ж) в деаэраторный бак направляются дренажи, содержащие   значительное количество кислорода и свободной углекислоты. Необходимо ликвидировать источник заражения дренажей или подать их в колонку в зависимости от температуры на верхнюю или переливную тарелки;
з) понижено давление в деаэраторе;
— проверить исправность регулятора давления и в случае необходимости перейти на ручное регулирование;
— проверить давление и достаточность расхода жара в источнике питания.
2. Повышение давления в деаэраторе и срабатывание  предохранительного устройства может происходить:
а) вследствие неисправности регулятора давления и резкого увеличения расхода пара или снижения расхода исходной воды; в этом случае следует перейти на дистанционное или ручное регулирование давления, а при невозможности снизить давление — остановить деаэратор и проверить регулирующий клапан и систему автоматики;
б) при резких повышениях температуры при уменьшении расхода исходной воды или снизить ее температуру, или уменьшить расход пара.
3. Повышение и понижение уровня  воды в деаэраторном баке сверх допустимого может происходить из-за неисправности регулятора уровня, необходимо перейти на дистанционное или ручное регулирование   уровня, при невозможности поддержания нормального уровня остановить деаэратор и проверить регулирующий клапан и систему автоматики.
4. В деаэраторе нельзя допускать гидравлических ударов. При возникновении гидравлических ударов:
а) из-за неисправности деаэратора, его следует остановить и произвести ремонт;
б) при работе деаэратора в режиме «захлебывания» необходимо проверить температуру и расход исходных потоков воды, поступающий в деаэратор, максимальный подогрев воды в деаэраторе не должен превышать 40 °С при 120 °С на грузке, в противном случае необходимо повысить температуру исходной воды или уменьшить ее расход.

Ремонт
Текущий ремонт деаэраторов выполняется один раз в год. При текущем ремонте производятся работы по осмотру, очистке и ремонту, обеспечивающие нормальную эксплуатацию установки до следующего ремонта. С этой целью деаэрационные баки снабжены лазами, а колонки смотровыми лючками.
Плановые капитальные ремонты должны производиться не реже 1 раза в 8 лет. При необходимости ремонта внутренних устройств деаэрационной колонки и невозможности его выполнения с помощью люков, колонка может быть разрезана по горизонтальной плоскости в наиболее удобным для ремонта месте.
При последующей сварке колонки должна быть обеспечена горизонтальность тарелок и сохранены вертикальные габариты. После завершения ремонтных работ должно быть выполнено гидравлическое испытание давлением 0,2941 МПа (абс.) (3 кгс/см²).