Конструктивні особливості термічних деаераторів
Термічні деаератори, як і установки ректифікації — це апарати поділу, тому їх робочі частини в багатьох випадках мають однакові конструктивні рішення. Для ефективного поділу розчинних у рідині газів, а в деаераторах для десорбції необхідно збільшити площу поверхні та час фазової взаємодії. Тому при конструюванні має на меті забезпечити достатню площу поверхні контакту фаз і оптимальну швидкість руху кожної з фаз.
Якщо в ректифікаційних колонах основний спосіб утворення м'єжфазної поверхні — пропуск пари через об'єм рідини, то в деаераційних установках широко застосовується також розподіл води у паровому просторі.
Остання вимога дорівнює вимогі підтримки певного (не менш мінімально допустимого) недогрсва води на всосі в насос.
Плівкові деаератори відносяться до апаратів з фіксованою поверхнею контакту фаз. Поверхня контакту між водою і парою утворюється за рахунок поверхні спеціально покладеної, впорядкованої насадки, по якій вода, що деаерується, стікає у вигляді тонкої плівки зверху вниз, а пара рухається між елементами насадки знизу вгору. Насадка зазвичай виконується з листів різної форми, які збираються в пакети.
Крім упорядкованої насадки в плівкових деаераторах застосовується також і невпорядкована насадка, яка складається з насадочних елементів певної форми, що вільно засипається на опорні грати (див. гл. 11).
На рис. 12.5 показано конструкцію одного з перших вітчизняних плівкових деаераторів системи С. Ф. Коп'єва [40]. У корпусі плівкового деаератора встановлені сопло 1 для подачі води, що деаерується, розетка 2 для розбризкування пада-
Рис, 12.5. Плівковий деаератор конструкціїОРГРЕС
А-А
Ющею на неї із сопла 1 води, насадки, виконані з набору сталевих циліндрів 3, закріплених штирями 4 і спираються на хрестовину 5.
Пар до деаератора підводиться через трубу 6. Деаерируемая йоду, виходячи з сопла 1, потрапляє на розетку 2, розбризкується від удару по розетці 2 спливає вниз по циліндрах 3, утворюючи і тонкі плівки. Між циліндрами 3 вгору надходить пар, що гріє, омиває плівки деаерируемой води, нагріваючи її при цьому до температури насичення. Гріючий пар, віддаючи тепло воді, конденсується на плівках води. Поверхня контакту фаз (водяних плівок та пари) фіксована. Вона визначається габаритними розмірами циліндрів 3.
При підігріві води до температури насичення відбуваються зниження розчинності газів у воді до 0 десорбція газів у парову фазу. Для підтримки встановленого градієнта концентрацій газу, що видаляється у воді і паровій фазі частина
Пара разом з десорбованим газом видаляється за межі деаератора через штуцер випару 8. Деаерована вода і сконденсований на плівках пар, що гріє, стікає в бак-акумулятор 7.
/
Мал. 12.6. Основні види впорядкованих насадок:
А - плоскопаралельна з вертикальних листів; б пакетна з вертикальних листів із розташуванням суміжних пакетів під кутом 90°; в-пакетна іе похилих листів; з- зигзагоподібна.
Конструкції плівкових деаераторів відрізняються від інших деаераторів видом упорядкованої насадки та пристроєм для розподілу води по насадці. Найчастіше застосовують упорядковані насадки (рис. 12.6). Крім ударних розподільних пристроїв застосовуються також колекторні з розподільчою тарілкою.
Плівкові деаератори з упорядкованою насадкою характеризуються дуже високою.металомісткістю та відносно невисокими коефіцієнтами масопередачі. Конструюються для відносно невеликих витрат рідин, що деаеруються.
Насадкові деаератори - це апарати з невпорядкованою насадкою. Приклад такої конструкції деаератора показано на рис. 12.7. Роз'ємний корпус деаератора 1 закритий кришкою 2. Б корпусі 1 розташований водорозподільний пристрій 3„
Мал. 12.7. Деаераторна колонка ДП-320 (а) та елемент омегоподібної насадки (б)
Шар невпорядкованої насадки 4 і паророзподільний колектор 5. Підведення різних потоків води, що деаерується здійснюється через штуцера 5-3.
Гріючий пар в деаератор підводиться через штуцер 9, відвід випару - через штуцер 10. Рівномірне розподілення води по всьому перерізу насадки забезпечується перфорованою тарілкою 11, на яку вода надходить з відкритої частини водяної камери водорозподільного пристрою 3.
Насадка складається з омегоподібних елементів (з нержавіючої листової сталі), насипаних на сітку 12 з нержавіючої дроту, яка закріплена по колу двома кільцями 13. Шар насадки спирається на решітку 14. Зверху насадки також укладена нержавіюча сітка, попереду Труби 15 призначені для рівномірного відведення випару з периферії колонки. У конструкціях насадочних деаераторів застосовуються насадочні елементи різних типів, що використовуються в ректифікаційних насадкових колонах.
Крапельні деаератори у вітчизняній промисловості не знайшли широкого застосування. Однак у ряді зарубіжних конструкцій крапельне пристрій, що розпилює, використовується в якості першого ступеня двоступінчастого деаератора, обладнаного барботажними пристроями другого ступеня деаерації.
До основнихНедолікам краплинних деаераторів віднесемо значний перепад тисків на форсунках, а також можливість розриву водяної завіси та порушення режиму деаерації при малих навантаженнях деаератора.
Струменеві деаератори набули найбільш широкого поширення в промисловості. Принцип розподілу рідини у паровій фазі цих апаратів полягає у поділі потоку рідини на струмені системою перфорованих сит (тарелок). Перфоровані сита встановлюються в деаераторі послідовно декількома ярусами, що утворюють між ситами окремі парові відсіки. Деаерована вода, розділена за допомогою перфорованих сит на струмені, стікає каскадами зверху вниз, а пар, що гріє, підводиться до нижньої частини деаерованої колонки і рухається, назустріч падаючим струменям знизу вгору. Розташування перфорованих сит в деаераторі вибирається таким чином, щоб обтікання парою струменів рідини, що падають, наближалося до поперечного.
При розташуванні кількох тарілок по висоті деаераційної колонки загальний час перебування води в ній збільшується і рівень деаерації рідини підвищується (рис. 12.8).
Барботажні пристрої застосовуються як другий або третій щаблі деаерації в комбінованих багатоступінчастих деаераторах. Перший ступінь деаерації при цьому може бути плівковий, струминний або краплинний. Барботажні пристрої забезпечують глибоке та стійке видалення з рідини кисню та пов'язаної вуглекислоти. Існують два основних типи конструкції барботажних пристроїв: незатоплені і затоплені.
Затоплені барботажні пристрої розташовуються в баку-акумуляторі під шаром води не менше 1,5-2 м (рис. 12.9). Не - затоплені пристрої розташовуються в паровому просторі.
Мал. 12.8. Деаераційна колонка струминноготипу:
1 - камера водозливу (змішування); 2-штуцер некиплячого потоку води; 3-тарілка камери йодосливу: 4 - штуцер киплячого потоку води; 5 -штуцер іпара; 6'- корпус
/-Бак-акумулятор; 2 - барботажний лист; 3 - підведення пари на барботаж; в - висота Спрботажного каналу; / - Довжина перфорованої частини барботажного листа; бп - висота перегородки
Ве деаераторної колонки (у нижній частині) або баку-акумуляторі. Шар води над незатоплеїним барботажним пристроєм не перевищує 0,3-0,5 м (як правило 0,1-0,2).
У комбінованих горизонтальних вакуумних струминно-барботажних деаераторах великої продуктивності (400, 800, 1200 т/год), що серійно випускаються, встановлені незатоплені барботажні пристрої (рис. 12.10). Вихідна вода через штуцер
1 надходить у розподільчий колектор 2 (сюди подається потік хімічно очищеної води від системи охолодження пароструминного ежектора) і далі на першу тарілку 3. Перфорація першої тарілки розрахована на пропуск 30% води при номінальному навантаженні деаератора. Решта води через поріг перегородки 13 зливається у другу тарілку 4. При навантаженнях, відмінних від номінальної, відбувається перерозподіл витрати води через отвір та перелив, проте витрата води в отворах не може перевищити 30% витрати номінального навантаження. Вода, що пройшла крізь отвори першої тарілки, зливається струменями і на другу тарілку. Така конструкція першої тарілки обумовлена виконуваною нею функцією вбудованого охолоджувача випару. Вона повинна забезпечувати конденсацію необхідної витрати випару в розрахунковому діапазоні зміни гідравлічного навантаження деаератора. Зона перфорації основної другої тарілки секціонована перегородкою таким чином, що при мінімальному навантаженні працює лише частина отвору тарілки.При збільшенні навантаження в роботу включаються усі отвори. Таким чином виключається можливість порушення схеми течії по парі та воді. З другої тарілки вода стікає струменями на третю тарілку 5, яка служить в основному д, ля організації подачі води на початок барботажного листа 8. Перфорована частина тарілки 5 невелика і максимально наближена до її борту. Оброблена на непровальному барботажному листі вода відводиться з деаератора трубою 6.
Мал. 12.10. Принципова схема вакуумного деаератора конструкції