Вихревая технология деаэрирования

Вихревая технология деаэрирования

Технология деаэрации предназначена для удаления агрессивных газов из воды на ТЭЦ, котельных, ЦТП. Тем самым повышается надежность технологического процесса и оборудования. Возрастают сроки службы трубопроводных систем, теплообменников, сохраняются расчетные гидравлические режимы (практически отсутствует недогрев или перегрев теплоносителя).

Физическое основание вихревой технологии деаэрации - комплексное использование особенностей закрученных течений:

- высокий уровень смесеобразования взаимодействующих сред (воды, пара, газов);

- действие центробежного эффекта, интенсивно разделяющего среды в момент фазового перехода;

- использование зоны пониженного давления в центре закрученной среды для ее вскипания.

Технологические преимущества:

- форсировка процесса деаэрации с увеличением мощности установки в 2-3 раза с обеспечением эффективной работы в широком диапазоне регулирования мощности (10-100%);

- возможность работы на любых режимах, в т. ч. атмосферном и вакуумном с обеспечением деаэрации при температуре теплоносителя уже при 60 оС( в особых случаях при 50 оС);

- реальное обеспечение минимального потребления тепла (пара) на деаэрацию, снижение затрат тепла на собственные нужды теплоисточника;

- для котельного деаэратора возможность исключения из Д-системы теплообменника предварительного подогрева воды; совмещение процессов подогрева и деаэрации в вихревой деаэрационной колонке (далее ВДК); обеспечение деаэрации при любом состоянии тепловой схемы теплоисточника;

- простота конструкции ВДК и бака-аккумулятора; значительное снижение ремонтных затрат по колонке и баку (срок службы - до 20 лет и более между капремонтами); отсутствие на баке химзащиты, т. к. он хранит практически деаэрированную воду;

- модернизация позволяет максимально использовать установленное оборудования Д-системы простой заменой установленной колонки на вихревую; учесть особенности тепловой схемы теплоисточника, оптимизировать выбор деаэратора по типу и мощности.

- простейшая схема автоматизации, высокие динамические характеристики Д-системы.

Принципиальная схема ЦВД

Общая схема такой системы в простейшем варианте исполнения представлена на рис. 1 (схема ВДК), 2 (схема вихревой Д-системы - ЦВД)

Рис. 1 : 1 - донышко; 2 - обечайка подачи греющей среды (пар, перегретая вода); 3 - штуцер подачи греющей среды в обечайку; 4 - штуцер подачи деаэрируемой воды; 5 - штуцер отвода выпара; 6 - крышка; 7 - корпус ВДК; 8 - штуцер отвода деаэрированной воды; 9 - диафрагма ВДК;

10 - сопла (отверстия) подачи греющее среды; 11 - граница разделения выпара и деаэрируемой воды в закрученном потоке.

Рис. 2: 1 - ВДК и первая ступень деаэрирования (удаление 97% газов); 2 - бак - аккумулятор деаэрированной воды; 3- капельный деаэратор и вторая ступень деаэрирования (удаление 3% газов); 4 - охладитель выпара; 5 - трубопровод подачи греющей среды; 6 - трубопровод отвода выпара в охладитель выпара; 7 - трубопровод подачи деаэрированной воды в капельный деаэратор; 8 - трубопровод отвода выпара из бака-аккумулятора; 9 - трубопровод отвода агрессивных газов; 10 - трубопровод подключения эжектра (вакуумный режим; 11 - трубопровод подачи деаэрируемой воды; 12 - отвод деаэрированной воды в охладитель; 13 - отвод конденсата из охладителя выпара.

Работа в атмосферном режиме. В ВДК поступает холодная вода. Пар подается в ВДК и нагревает воду до 105 - 106 0С и частично деаэрирует. Выпар поступает в ОВ, вода в емкость 2 через 3. Вода разбрызгивается, и каждая ее капля вскипает, образуя выпар. Происходит окончательная деаэрация воды. По трубе 8 выпар из бака 2 поступает в ОВ. Неконденсируемые газы удаляются в атмосферу через вестовую трубу 9. Если воду предварительно нагреть в поверхностных подогревателях до 104 - 106 0С, то деаэрация будет происходить без подачи пара в ВДК.

Работа в вакуумном режиме. Вестовая труба 9 перекрыта. Труба 13 соединена с всасывающим патрубком эжектора. Если деаэрируемую воду предварительно нагревать до 65-100 °С, то установка будет работать на "начальном эффекте" без подачи пара или перегретой воды. Вакуум установится пропорционально температуре воды на выходе из деаэратора. За счет вскипания вода охладится на 2-5 °С. Если вода холодная или недостаточно нагрета (как в стационарных или динамических режимах работы тепловой схемы), то в ВДК подают пар или перегретую воду в объемах, необходимых для нагрева исходной воды.

Рабочая схема вихревого деаэратора более сложная трехступенчатая: охладитель выпара специальной трубой - деаэратором конденсата выпара соединяется с емкостью деаэратора.

В трехступенчатой схеме, соответственно, удаляются:

- на первой ступени 96-97% агрессивных газов; на второй - 3,5-2,5%; на третьей - 0,5%.

Затраты на реализацию

Затраты на модернизацию Д-систем (в ценах на начало 2006 г.) представлены на рис.3

Рис. 3

Статьи экономии от модернизации

Статьи возможной экономии от модернизации деаэрационной системы представлены в табл. 1.

Табл.1

№ п/п	Статьи экономии на теплоисточнике и тепловых сетях (ТС)	Комментарии
1	Экономия на эксплуатации котельного оборудования	Возникает, когда деаэрация отсутствует или осуществляется не полностью
1.1	Снижение готовых затрат топлива за счет увеличения среднегодового к. п.д. котлов уменьшением внутритрубных отложений и уменьшение потерь с уходящими газами.	С момента модернизации и сдачи в эксплуатацию
1.2	Снижение годовых ремонтных затрат на замену поверхностей нагрева котлов уменьшением внутритрубной коррозии и ростом срока службы поверхностей нагрева.	С момента модернизации и сдачи в эксплуатацию
2	Экономия на тепловой сети	Возникает, когда деаэрация отсутствует или осуществляется не полностью
2.1	Снижение темпов внутритрубной коррозии металла труб ТС и уменьшение среднегодовых ремонтных затрат на их восстановление	Останавливает коррозию и рост отложений в ТС Необходима чистка ТС от отложений
2.2	Снижение годовых затрат электроэнергии на сетевые насосы теплоисточника за счет уменьшения внутритрубных отложений и гидравлического сопротивления ТС и прежде всего водогрейных котлов (бойлеров) и отопительных приборов.	Необходима чистка ТС от отложений
3	Экономия в системах теплоснабжения с баками аккумуляторами ГВС	Возникает, когда деаэрация отсутствует или осуществляется не полностью
3.1	Значительное снижение среднегодовых ремонтных затрат на капитальный ремонт баков-аккумуляторов ГВС	Возникает за счет увеличения срока службы для установленного бака. При замене бака возможна существенная экономия ремонтных затрат установкой бака значительно меньшей емкости.
4	Снижение ремонтных затрат на капитальный ремонт бака - аккумулятора деаэратора и деаэрационной головки	С момента модернизации и сдачи в эксплуатацию
5	Снижение ремонтных затрат на капитальный ремонт подогревателя деаэрируемой воды	Возникает с момента его демонтажа. Для нового деаэратора уменьшаются затраты на деаэрационное оборудование
6	Снижение эксплуатационных затрат тепла по статье собственных нужд на деаэрационное оборудование котельной снижением расхода пара на деаэрацио до минимального значения.	С момента модернизации и сдачи в эксплуатацию
7	Экономия инвестиций при росте присоединенных нагрузок Увеличение мощности установленного деаэратора за счет его модернизации.	С момента начала финансирования модернизации.

Разработка и внедрение технологии

Автором технологии является инженер , который ведет разработку вихревой технологии деаэрирования на основе своих изобретений. Некоторые объекты на которых внедрена данная технология приведены в таблице ниже.

Приложение 1.

№ п/п	Место расположения и предприятие-заказчик	Характеристика деаэрационной установки до модернизации	Параметры ЦВД и основные результаты
1.	Каширская ГТЭС-4	Атмосферный ДСА-400	Атмосферный модернизирован как ЦВД-100 и увеличением ремонтного периода в 5 раз.
2.	г. Фрязино, Московская область	Атмосферный ДСА-50	Атмосферный модернизирован как ЦВД-230 и ростом мощности в 4,6 раза.
3.	ТЭЦ-5 АО «Новосибирск - энерго»	Атмосферный ДСА-300 (3 шт.). Сетевая деэрационная установка. Дефицит деаэрационной мощности.	Вакуумный как ЦВД-400 (3 шт.) с температурой воды перед деаэратором 80 0С.
4.	ТЭЦ АО «Северникель», Мурманская область	Атмосферный ДСА-100 (5 шт.). Сетевая деэрационная установка. Ограничение мощности до 240 т/ч в сутки.	Атмосферный модернизирован как ЦВД-250 с температурой воды, подаваемой на деаэрацию 18 0С.
5.	АОЗТ «Тулатеплосеть»	Вакуумный ДВ-200 (4 шт.). Сетевая деэрационная установка. Ограничение деаэрирующей мощности до 450 т/ч	Вакуумный один деаэратор как ЦВД-400. Температура воды перед деаэратором 80 0С.
6.	МП «Коломенские теплосети»	Вакуумный ДВ-100 (3 шт.). Сетевая деэрационная установка. Неработоспособная система.	Вакуумный один деаэратор как ЦВД-240. Температура воды перед деаэратором 80 0С. Колонка ЦВД, выполненная из «черного» металла отработала 12 лет. Коррозии бака не отмечено.
7.	Объекты в тепловых сетях г. Волгограда, Санкт-Петербурга, на Таллиннской ТЭЦ ИРУ, на Таллиннском Балтийском Судоремонтном заводе	Деаэраторы типа ДСА	Модернизация переводом на режим ЦВД
8.	Котельные тепловые сети Московской области (Балашихские, Лобненские); Кимрские теплоэлектросети Тверской области	Атмосферные типа ДСА	Модернизация как ЦВД в вакуумном режиме.
9.	Якутская «ТЭЦ»	Вакуумного типа ДСВ-500	Модернизация переводом на режим ЦВД
10	Красноярская «ТЭЦ-7»	Атмосферного типа ДСА-500 Вакуумного типа ДСВ -1200	Модернизация переводом на режим ЦВД
11	г. Владивосток	Атмосферный ДСА-50	Модернизация переводом на режим ЦВД