кварк_логотипконтактная информация
Каталог продукции (а-я)
Полезная информация
О компании
Наши клиенты
Get Adobe Flash player
 

Скачать данную статью в формате Adobe Acrobat (.pdf)
 

В таблице 2 приведены результаты испытаний атмосферного щелевого деаэратора номинальной производительностью 50 т/ч, проведенные МПО «КВАРК» совместно с ОАО «Всероссийский теплотехнический научно-исследовательский институт (ВТИ)»

Испытания проводились при расходах деаэрируемой воды G = 10, 30, 50, 60 т/ч, для каждого из которых температура воды менялась в диапазоне от 55 до 104°С. Давление воды на входе в деаэратор составляло 0,1-0,3 МПа. В таблице 1 приведены результаты испытаний в виде зависимостей остаточных концентраций кислорода, углекислоты и значений pH от температуры воды.

Таблица 2

Темпера-тура воды,°С

55

65

75

80

85

95

98

100

101

102

103

104

Прим.

Ост. конц. О2, мкг/л

>100

>100

>100

>100

>100

80

50

45

35

25

20

<20

Ост. конц. СО2, мг/л

22

22

22

22

22

5

Отс.

Отс.

Отс.

Отс.

Отс.

Отс.

рН

7

7

7,3

7,8

7,9

8,0

8,2

8,5

>8,5

>8,5

>8,5

>8,5

Динамическое равновесие

Своб. СО2 отсутствует

СО2 отсутствует
Увеличение доли НСО3-

При рН > 8,5 своб. СО2 отс.

2НСО3« СО3-2+
+ СО2 + 2Н2О

Наиболее благоприятная область рабочих температур

Проведенные испытания показали, что в щелевом деаэраторе обеспечивается заданная степень деаэрации воды в полном соответствии с ГОСТ 16860-88 «Деаэраторы термические» без использования традиционных методов термической деаэрации, таких как подача пара в деаэрационную колонку и на барботажную ступень, организация противотока воды и пара и т.п. Во время работы деаэратора гидроударов, проскоков недеаэрированной воды, посторонних шумов, вибраций режимов захлебывания и влагоуноса не зафиксировано.

На сегодняшний день на отопительных котельных, производственных ТЭЦ и станциях РАО ЕЭС во всех регионах РФ и странах СНГ работает более 500 щелевых деаэраторов КВАРК производительностью от 0,5 до 600 т/ч.

Фото 1. Щелевой деаэратор КВАРК со встроенным струйным охладителем выпара производительностью 300 т/ч.

Более чем десятилетний опыт внедрения и эксплуатации атмосферных и вакуумных щелевых деаэраторов на промышленных и энергетических предприятиях показал высокую эффективность данного типа деаэраторов, их низкую эксплуатационную стоимость и высокую надежность, особенно при работе в переменных режимах.

В 2003-2005 гг. на рынке были представлены деаэраторы вихревого типа различных модификаций, которые, на первый взгляд, используют сходный со щелевым деаэратором принцип гидродинамической деаэрации. Однако сходным является только разделение стадий подогрева и собственно деаэрации. Реализация механизма принудительной десорбции в вихревых деаэраторах имеет значительные отличия от деаэраторов щелевых.

В вихревых деаэраторах предварительно нагретая вода поступает в вертикальную либо горизонтальную цилиндрическую рабочую зону, где за счет тангенциального подвода либо завихрителя приобретает вращательное движение.

Из-за радиального градиента скорости давление в центральной части вихря снижается пропорционально квадрату скорости потока и становится ниже давления насыщения воды. [20], За счет термической десорбции и воздействия центробежных сил, растворенные пузырьки воздуха начинают диффундировать в направлении пониженного давления, образуя в центре рабочей зоны парогазовую полость. Далее выпар отсасывается вакуумным эжектором либо отводится в атмосферу.

Основное ограничение эффективности работы вихревых деаэраторов состоит в толщине обрабатываемого слоя воды, непосредственно влияющего на эффективность диффузионной десорбции [21].

В 1995-1996 гг. в МПО «КВАРК» были проведены исследования процессов массообмена в закрученных потоках воды. Были определены зависимости диффузионного критерия Nu для вращающихся слоев воды от числа Re, т.е. от скорости вращения и характерной толщины пристеночного слоя. В диапазоне радиусов закрутки потока от 0,02 до 0,3 м были установлены соотношения скоростей и толщин потока, необходимых для обеспечения эффективного газоудаления во всем сечении водяного слоя.

На основании этих исследований был разработан и запатентован Циклонный деаэратор [16], который, по сути, явился прототипом современного щелевого деаэратора КВАРК.

Принцип действия нынешних деаэраторов вихревого типа близок к циклонному деаэратору. Однако, поскольку характерный размер деаэрируемого слоя воды в вихревых деаэраторах превышает аналогичную величину для щелевых и циклонных деаэраторов в 5-30 раз, а скорость потока в вихревых соответственно до 10 раз ниже - это не позволяет реализовать двухфазный режим течения во всем объеме вращающегося слоя. Отсутствие одномоментного объемного вскипания деаэрируемой воды исключает наиболее эффективный десорбционный механизм турбулентной диффузии. Помимо этого, ламинарный пограничный слой, образующийся у стенки цилиндрической рабочей зоны при вращении потока, препятствует полному удалению растворенных газов из наиболее медленных пристеночных слоев.

По аналогии с традиционными деаэраторами, если в обычных деаэраторах для достижения теоретически максимальной глубины деаэрации требуется бесконечное время, то в деаэраторах типа вихревого – цилиндр бесконечной длины. Однако сколько-нибудь значительное увеличение длины рабочей зоны в таких деаэраторах невозможно в связи с диссипативными потерями на трение, гораздо более высокими в потенциальных течениях по сравнению с линейными потоками. Данные потери приводят к замедлению скорости вращения потока, схлопыванию парогазовой полости и захлебыванию деаэратора.

Аналогичный эффект возникает и при уменьшении давления на входе в вихревой деаэратор, т.е. при обычном регулировании его производительности. Поскольку расход несжимаемой среды через постоянное сечение пропорционален корню из перепада давления в этом сечении, очевидно, что при уменьшении расхода скорость потока также меняется в широком диапазоне. Падение скорости вращения потока приводит к уменьшению перепада между пристеночной и осевой зоной и резкому снижению эффективности газоудаления, а при дальнейшем уменьшении скорости – к схлопыванию полости выпара и захлебыванию деаэратора, что делает деаэраторы такого типа непригодными для эксплуатации в условиях переменной производительности.

В деаэраторе КВАРК данная проблема решается конструктивно за счет большого свободного объема рабочей зоны и организации встроенной пленочно-капельной ступени, эффективно работающей именно в режиме минимальных нагрузок. В регулируемой модификации деаэратора ДЩ(Р) рабочее сечение щелевого сопла изменяется автоматически в зависимости от текущей производительности, что позволяет деаэрировать воду в десятикратном диапазоне расходов при минимальном давлении на входе в деаэратор (0,1-0,15 МПа изб).

В деаэраторах вихревого типа свободный объем рабочей зоны отсутствует, и организация качественной деаэрации при снижении расхода деаэрируемой воды без одновременного изменения диаметра корпуса деаэратора весьма затруднительна.

Однако, как известно, прогресс не стоит на месте. Заданный компанией «КВАРК» в 90-х годах прошлого века высокий темп развития современной деаэрационной техники и технологии был поддержан другими инновационными научно-производственными компаниями. И это благоприятно сказывается на состоянии дел в отрасли, поскольку именно в жесткой конкуренции и рождаются лучшие технические решения.

Так что, вполне возможно, уже завтра появится деаэратор, использующий новый, высокоэффективный и до сих пор не применявшийся способ удаления из воды растворенных газов. В любом случае, реальный потребитель от этого только выиграет.

Литература

  1. ГОСТ 16860-88. Деаэраторы термические. Типы, основные параметры, приемка, методы контроля. М.: Издательство стандартов, 1989г.
  2. Громогласов А.А., Копылов А.С., Пильщиков А.П. Водоподготовка: Процессы и аппараты. М.: Энергоатомиздат, 1990г.
  3. Физические величины. Справочник. Под редакцией Григорьева И.С., Мейлихова Е.З. М.: Энергоатомиздат, 1991г.
  4. Кострикин Ю.М., Мещерский Н.А., Коровина О.В. Водоподготовка  и водный режим энергообъектов низкого и среднего давления. Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1990г.
  5. Чиркин В.С. Теплофизические свойства материалов. М.: Физматгиз, 1958г.
  6. Соколов Е.Я., Бродянский В.М. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения. М.: Энергоатомиздат, 1981г.
  7. Мещеряков Н.Ф.  Кондиционирующие и флотационные машины и аппараты. М.: Недра, 1990г.
  8. Хорн Р. Морская химия (структура воды и химия гидросферы). Перевод с английского. М.: Мир, 1972г.
  9. Пирсон И. Кавитация. М.: Мир, 1975г.
  10. Дейч М.Е., Филиппов Г.А. Гидродинамика двухфазных сред. М.: Энергоиздат, 1981г.
  11. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1995г.
  12. Рамм В.М. Абсорбция газов.  М.: Химия, 1976г.
  13. Оликер И.И. Термическая деаэрация воды в отопительно-производственных котельных и тепловых сетях. Л.: Изд-во литературы по строительству, 1972г.
  14. Оликер И.И., Пермяков В.А. Термическая деаэрация воды на тепловых электростанциях. Л.: Энергия, 1971г.
  15. Вихревой эффект и его применение в технике
  16. Патент на изобретение № 2102329 (RU). МПК C 02 F 1/20. Циклонный деаэратор / Кувшинов О.М., Цыцаркин А.Ф. // Бюллетень изобретений №2, 1998г.
  17. Патент на изобретение № 2112745 (RU). МПК C 02 F 1/20. Щелевой деаэратор / Кувшинов О.М., Цыцаркин А.Ф. // Бюллетень изобретений №16, 1998г.
  18. Патент на изобретение № 2140616 (RU). МПК 6 F 28 С 3/00. Тепломассообменник смесительного типа / Кувшинов О.М., Цыцаркин А.Ф. // Бюллетень изобретений №30, 1999г.
  19. Патент на изобретение № 2151990 (RU). МПК 7 F 28 С 3/06. Тепломассообменник / Кувшинов О.М., Цыцаркин А.Ф. // Бюллетень изобретений №18, 2000г.
  20. Соколов В.И. Центрифугирование. М.:Химия, 1976.
  21. Алимов Р.З., Седова Г.А.. Особенности турбулентного течения и тепломассообмена в кольцевых потоках вращающейся жидкости. УДК 532.542:536.248.2 // Вихревой эффект и его промышленное применение. Куйбышев: КуАИ, 1988.
© 1994-2019 ООО "КВАРК ПромЭнергоСистемы". Все права защищены.