3.1.4.2. Декарбонізація
Спосіб видалення води вільної вуглекислоти методом аерації широко застосовують на ВПУ ТЕС і АЕС. Застосування термічної деаерації для видалення вуглекислоти в цих схемах небажано внаслідок нагрівання води, яку довелося б після цього охолоджувати для очищення наступних ступенів схеми водопідготовки.
Сутність методу аерації полягає у продуванні через воду повітря, вільного від вуглекислоти. Таким чином, при використанні даного методу, так само як і при термічній деаерації води, над поверхнею води, що обробляється, створюється атмосфера, в якій парціальний тиск вуглекислоти мізерно мало в порівнянні з парціальним тиском вуглекислоти у воді.
Видалення вуглекислоти проводять в апаратах, званихдекарбонізаторами,а сам процес носить назвудекарбонізації.Декарбонізацію проводять в апаратах як плівкового, так і барботажного типу. Принципова схема декарбонізатора плівкового типу представлена на рис. 5.
Мал. 3. Принципова схема
Насадочного декарбонізатора:
1 – бак; 2 – насадка; 3 – патрубок відведення газів; 4 – патрубок подачі води; 5 – розподільні сопла; 6 – щит; 7 – патрубок подачі повітря; 8 - гідрозатвор
Декарбонізатор являє собою сталевий циліндричний бак1, всередині якого розташовується насадка2,що складається з дерев'яних дощок, покладених у шаховому порядку із зазором, або з кілець Рашига, що являють собою керамічні кільця.
Вода подається в декарбонізатор зверху через патрубок4.Зі щита6вона зливається через розподільні сопла5на поверхню насадки.
Вода, що обробляється, омиває елементи насадки тонким шаром, а назустріч їй рухається повітря, що подається вдекарбонізатор вентилятором через патрубок7. Видалена з води вуглекислота переходить у повітря і разом з ним виводиться з декарбонізатора в атмосферу через патрубок 3.
Вода, що пройшла очищення, стікає в піддон декарбонізатора і через гідравлічний затвор 8 надходить в бак декарбонізованої води, який розташовується під днищем декарбонізатора.
При правильно вибраній площі поверхні контакту води з повітрям та достатньої витрати повітря використання декарбонізатора плівкового типу дозволяє знизити концентрацію розчиненої вуглекислоти в декарбонізованій воді до 3-7 мг/кг.
Конструкція барботажного декарбонізатора передбачає продування стисненого повітря знизу через всю площу перерізу бака, в який зверху надходить вода, що обробляється.
Для цих апаратів потрібно більш високий тиск повітря, що подається компресором, ніж для декарбонізаторів плівкового типу. Крім того, необхідно передбачати очищення повітря від мастила компресора.
У практиці обробки води набули широкого застосування декарбонізатори з насадкою з кілець Рашига. Розрахунок декарбонізатора полягає у визначенні геометричних розмірів необхідної поверхні кілець Рашига та визначенні напору, створюваного вентилятором.
Площа поперечного перерізу декарбонізатора визначається щільністю зрошення насадки, тобто. витрати води, що припадає на одиницю площі поперечного перерізу декарбонізатора.
Щільність зрошення для декарбонізатора з насадкою з кілець Рашига приймають рівною 60 м 3 /(м 2 год).
Таким чином, площа поперечного перерізу декарбонізатора визначається за формулою
деQ–продуктивність декарбонізатора, м 3 /год.
Діаметр декарбонізатораD, м,визначають із рівняння
Розмір кілець Рашига незалежно від продуктивності декарбонізатора складає 25х25х3 мм.
Поверхня одиниці об'єму кілець Рашига дорівнює 204 м2/м3, а маса 532 кг/м3. Кількість кілець в 1 м3 при безладному завантаженні 53200 шт./м3, вільний об'єм на 1 м3 насадки становить 0,74 м3/м3/
Необхідну поверхню насадки, м визначають з рівняння
деG- кількість газу, що видаляється, кг/год;
∆Сср – середня рушійна сила десорбція, кг/м 3 ;
kж – коефіцієнт десорбції, м/год.
Значенняkж і ∆Сср визначають відповідно за графіками на рис. 4 та 5.
Мал. 4. Залежність середньої рушійної сили процесу десорбції