Kotle se používají v mnoha průmyslových odvětvích k ohřevu vody. Aplikace kotle zahrnují hlavně ohřev vody, ústřední topení, vaření, kanalizaci a systémy na výrobu energie na bázi kotle. Podstatnou součástí tohoto provozu kotle je napájecí voda. Tato voda se recykluje v celém systému a nikdy není vystavena vnější atmosféře. Tato voda musí být ošetřena, aby se zabránilo korozi a tvorbě vodního kamene na vnitřním povrchu kotle. Aby se to překonalo, ukázalo se, že provzdušňování je účinným procesem k odstranění kyslíku a jiných rozpuštěných plynů z vody. Odvzdušňovač je zařízení, které se používá k úpravě napájecí vody před jejím uvedením do kotle.
Co je odvzdušňovač?
Voda je univerzální rozpouštědlo, které obsahuje mnoho rozpuštěných plynů, které jsou vysoce korozivní, když jsou vystaveny působení kotle a jeho součástí. Kromě těchto rozpuštěných plynů obsahuje voda také mnoho rozpuštěných minerálů. Pokud se tedy jako napájecí voda pro kotle použije voda, dojde k poškození kotle.
Když se do kotle přidá voda obsahující rozpuštěný kyslík a ten se přidá, pak se urychleně tvoří koroze a rezivění. Železo se začne rozpouštět při kontaktu s vodou za vzniku hydroxidu železnatého. Oxid uhličitý přítomný v páře protéká všemi parními potrubími. Když se tato pára vzdá své latentní energie vedoucí ke kondenzované vodě, spojí se s volným oxidem uhličitým a vytvoří kyselinu uhličitou.
Proces provzdušňování
Kyselina uhličitá v kotlech vede ke korozi potrubí a jednotek pro přenos tepla. Oxid uhličitý při práci s kyslíkem vede ke 40% větší korozi a tvorbě vodního kamene, což poškozuje kotel. Proces provzdušňování se ukázal jako klíč k dosažení vysoce účinných a dlouhodobých kotlových systémů. Toto je zařízení, ve kterém probíhá provzdušňovací proces. Používá se k odstranění kyslíku, oxidu uhličitého a dalších rozpuštěných plynů z vody před přesunem do systému kotle. To je nezbytné v tepelných elektrárnách, systém výroby páry , benzínové rafinerie atd. Napájecí voda je nejprve upravena v odvzdušňovači a poté přesunuta do systému kotle.
Funkce odvzdušňovače
Jednou z vlastností vody je její povrchové napětí, protože obsahuje vysoký stupeň povrchového napětí, které drží všechny věci pohromadě. Aplikace povrchově aktivní látky může snížit povrchové napětí vody. Provzdušňování je proces, který narušuje povrchové napětí vody.
Tato funkce začíná snížením povrchového napětí vody stříkáním nebo filmováním. Poté se na kondenzovanou vodu aplikuje teplo. Po aplikaci tepla probíhá proces míchání. Korozivní plyny oddělené od vody jsou uvolňovány zpět do atmosféry ventilačními otvory.
Design a komponenty
Odvzdušňovač vyžaduje pro správnou funkci nastavení vysoké teploty a nízkého tlaku. Kromě studené doplňovací vody musí mít schopnost zadržovat horký kondenzát vracející se ze systému. Odvzdušňovač musí být mechanicky navržen tak, aby odstranil kyslík z vody na 7ppb a zbývající kyslík se chemicky odstraní pomocí lapačů kyslíku, jako je siřičitan sodný a hydrazin.
Konstrukce obsahuje přívod make-upové vody, který umožňuje vstup surové vody do odvzdušňovače. K nastavení tlaku v systému je také k dispozici přetlakový ventil a vakuový jistič. Přívod kondenzátu umožňuje kondenzovanou páru do systému. Provozní otvor je vybaven clonovou deskou pro uvolňování plynů do atmosféry. Pára je vedena do odvzdušňovače vstupem páry.
Odplyňovač pracující s tlakem 0,5 bar nebo 7 psi vyžaduje teplotu 217 stupňů Fahrenheita. Hodnoty teploty a tlaku se mohou lišit v závislosti na konstrukci.
Pracovní princip
Hlavním cílem je odstranit rozpuštěné plyny. Správným způsobem k odstranění rozpuštěných plynů z vody je použití tepla. Kyslík přichází do styku s vodou buď z vnější atmosféry, nebo z netěsností v potrubí. Při ohřevu vody se uvnitř kotle tvoří kyselina uhličitá. U hladin oxidu uhličitého ve vodě bez koroze by měla být jeho hodnota pH udržována na hodnotě vyšší než 8,5 pH.
Odstranění kyslíku a oxidu uhličitého
Rozpustnost rozpuštěných plynů přítomných ve vodě klesá se zvyšováním teploty vody. To znamená, že se zvýšením teploty uvolní z vody více kyslíku a oxidu uhličitého. Musíme tedy zvýšit teplotu vody na hodnotu blízkou teplotě nasycení vody. Zahříváním vody pod bod varu se udržuje kapalný stav vody.
Make-upová voda se stříká do stříkacího pláště pomocí rozprašovací trysky. Zároveň se do něj uvolňuje také pára. Postřik vodou zvyšuje kontaktní plochu vody s párou. To vede k rychlejší rychlosti přenosu tepla. Voda se tak rychle zahřívá a mnoho nekondenzovatelných plynů se rychle uvolňuje. Tyto nekondenzovatelné plyny procházejí větracím otvorem.
Odstranění nekondenzovatelných plynů
Voda ohřátá párou se shromažďuje v předehřívací části odvzdušňovače. Jakmile hladina vody dosáhne provozní úrovně nádrže, je pára vedena parním potrubím do této sekce. Tato parní bublina prochází vodou, čímž ohřívá vodu a uvolňuje nekondenzovatelné plyny. Tyto plyny jsou poté uvolňovány do atmosféry ventilačními otvory.
Druhy odvzdušňovače
Konstrukce odvzdušňovače se u jednotlivých výrobců liší. Existují tři populární typy odvzdušňovačů, jako je tepelný typ, vakuový rotační disk a ultrazvukový typ. Typ s vakuovým rotujícím diskem se používá pro výrobky s nízkou až vysokou viskozitou, zatímco typ s ultrazvukem se používá pro produkty s vysokou viskozitou.
Na základě jejich konstrukce jsou tepelné odvzdušňovače klasifikovány jako dva typy, jako je odvzdušňovač ve spreji a odvzdušňovač v kaskádě. Odvzdušňovač rozprašovacího typu se skládá ze svislého nebo vodorovného válce, který slouží jako odvzdušňovací i odkládací část. U odplyňovače kaskádového typu je odplyňovací část oddělena od skladovací části. Zde je vertikální nebo horizontální odsazený odvzdušňovací oddíl umístěn na horní straně horizontální nádoby s akumulačním válcem. Tento odvzdušňovač je také známý jako odvzdušňovač typu Spray & tray.
Odvzdušňovač typu spreje
Tento odvzdušňovač obsahuje předehřívací část označenou E, odvzdušňovací část označenou F oddělenou přepážkou označenou C. Nízkotlaká pára je vedena do systému rozdělovačem přítomným na dně nádoby. Aby se usnadnilo odstraňování z rozpuštěných plynů v odvzdušňovací části, je voda předehřátá v části E proudem. Voda se poté odvzdušní v sekci F. Uvolněné plyny se uvolňují do atmosféry odvětrávacím otvorem. Tato voda je poté čerpána do parních kotlů pomocí čerpadla na dně nádoby.
Kaskádový odvzdušňovač
V tomto odvzdušňovači je nad vodorovnou částí pro zásobování napájecí vodou namontována vertikální odvzdušňovací sekce. Odvzdušňovací část obsahuje perforované zásobníky. Voda vstupuje do této sekce přes rozstřikovací ventily nad těmito zásobníky a pohybuje se dolů. Voda prochází ze zásobníků do skladovací nádoby. Předehřátá pára se aplikuje na vodu z perforovaného potrubí ve spodní části. Tato pára ohřívá vodu a oddělené plyny proudí nahoru. Ty se uvolňují prostřednictvím ventilu přítomného v odvzdušňovací části.
Kaskádový odvzdušňovač
Výhody a nevýhody
S různými typy odvzdušňovačů je spojeno mnoho výhod a nevýhod.
Ve srovnání s jinými typy se stejnou kapacitou je odvzdušňovač postřiku levný a má nižší hmotnost. Tento odvzdušňovač také vyžaduje menší světlou výšku. Jeho kapacita se pohybuje od 7000 do 280000 liber za hodinu.
Nevýhodou odvzdušňovače postřiku je jeho velké množství pohyblivých mechanických součástí, které mohou vyžadovat více mechanické údržby. To zvyšuje běžné provozní náklady a spolehlivost odvzdušňovače. V tomto odvzdušňovači se provzdušňování provádí ve dvou fázích. Zde v oblasti stříkací hlavy se provádí asi 90 procent provzdušňování, zatímco zbývajících 10 procent se provádí v oblasti drhnutí nebo odpružené trysky. Kritické zarovnání parní trysky ovlivní spolehlivost tohoto typu odvzdušňovače. To má také omezené vysokotlaké výnosy ve srovnání s jinými typy.
Výhodou kaskádového typu odvzdušňovače je jeho vysoká spolehlivost, vyšší návratnost HP, vysoká konzistence DA a vysoká kapacita. Nevýhody tohoto odvzdušňovače jsou jeho nízká světlá výška, vysoká hmotnost a vysoká cena ve srovnání s odvzdušňovačem postřikového typu.
Aplikace
Některé z aplikací odvzdušňovačů jsou následující -
- Používají se pro kotelny, které pracují s výkonem 75 liber nebo vyšším.
- Rostliny bez pohotovostní kapacity.
- Kotelny s kritickým zatížením.
- Rostliny provozované s 25 procenty makeupu nebo více.
- Tepelné elektrárny.
- Mohou také odstranit různé rozpuštěné plyny z produktů, jako jsou potraviny, výrobky osobní péče, kosmetika, chemikálie atd.
- Odvzdušňovač se používá ve farmaceutických výrobcích ke zvýšení přesnosti dávkování v procesu plnění.
- Používají se také u produktů ke zvýšení jejich stability v regálech, k zabránění odbarvení produktů atd.
Odplyňovač se obvykle používá u kotlů v chemickém průmyslu nebo v energetice. Použití odvzdušňovače před přiváděním vody do kotle výrazně zvyšuje účinnost a spolehlivost kotlů. Korozi způsobenou kotlem lze výrazně snížit. Měla by být také udržována pod kontrolou teplota předehřáté páry použité v odvzdušňovači. Na každých 10 stupňů lze pozorovat zvýšení teploty napájecí vody o 1 procento zvýšení zisku. Množství kyseliny uhličité vytvořené v odvzdušňovači také závisí na počtu hydrogenuhličitanů přítomných ve vodě. Jaké jsou hodnoty pracovní teploty a tlaku pro odvzdušňovač?
Časté dotazy
1). Proč je odvzdušňovač umístěn ve výškách?
Odvzdušňovač je umístěn v určité výšce, aby udržel optimální tlak před sáním.
2). Proč se v kotlích používají odvzdušňovače?
Voda obsahuje mnoho korozivních rozpuštěných plynů. Pokud je tato voda přiváděna přímo do kotlů, způsobuje vysokou korozi a rezivění kovových součástí kotle. To poškozuje kotle a tím snižuje jejich spolehlivost. Aby se zabránilo tomu, že se tento odvzdušňovač používá v kotlích, k odstranění těchto nevodivých plynů přítomných ve vodě.
3). Je odvzdušňovač tlaková nádoba?
Ano, je to tlaková nádoba. Ty jsou k dispozici na trhu v různých tlakových hodnoceních.
4). Co je to odvzdušňovací ventil?
Během několika stratových událostí tlak odvzdušňovače klesá. Ke stabilizaci kolísání tlaku během spouštění / rozběhu / sestupu je udržován systém fixace jako záloha. Tím se udržuje tlak odvzdušňovače nad 3 PSIG.
5). Jak se používá k odstranění kyslíku?
Kyslík se do vody rozpouští buď při kontaktu s vnějším prostředím, nebo netěsnostmi v potrubním systému. Rozpustnost kyslíku klesá se zvyšováním teploty. Aby se odstranil kyslík z vody, zvyšuje se teplota vody v části odvzdušňovače. Tento oddělený kyslík se potom odvádí ventilačními otvory přítomnými v horní části.
