Тема 3 РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМ ДЕАЭРАЦИИ ВОДЫ В ЭНЕРГЕТИКЕ



    Занимаясь наладкой котлов на предприятиях Тепловых сетей Московской области, я столкнулся с проблемой плохой работы деаэраторов.
    Изучив по книгам и в натуре многие типы деаэраторов, я пришел к выводу, что они малоэффективны, а некоторые типы деаэраторов вообще не поддаются наладке до расчетных параметров качества воды.
    Сформулировав причины неудовлетворительной работы деаэраторов, мне ничего не оставалось, как устранить эти причины путем создания новых типов деаэраторов. Было получено двенадцать авторских свидетельств и патентов на деаэраторы и деаэрационные установки, некоторые из которых мне удалось успешно внедрить.
    Опыт внедрения моих деаэраторов центробежно- вихревого типа опубликован в технических журналах:
    1."Промышленная энергетика" № 11 за 1999 год, стр.1 - 14.
    2. "Энергетик" №4 за 2000 год, стр. 28-29
    3. "Новости теплоснабжения" № 1 за 2001 год, стр. 28-31
    
     ОПЫТ РЕКОНСТРУКЦИИ ДЕАЭРАЦИОННЫХ УСТАНОВОК (статья опубликована в журнале "Промышленная энергетика" № 11 за 1999 год
    
Большой проблемой теплоэнергетики является неудовлетворительная работа деаэрационных установок для термической деаэрации подпиточной воды тепловых сетей и питательной воды паровых котлов (деаэрация предназначена для удаления из воды агрессивных газов - кислорода и углекислоты), из-за чего происходит интенсивная внутренная коррозия трубопроводов тепловых сетей, котлов и вспомогательного оборудования. Бывает, что вместо 20 - 30 лет тепловые сети служат пять лет. Особенно неблагополучно обстоят дела в тепловых сетях с открытым водоразбором (открытая теплосеть отличается большим расходом воды на подпитку теплосети, так как по одной трубе подается вода на отопление и на горячее водоснабжение. Причем для умягчения воды используются, как правило, водород- катионитовые фильтры, в которых образуется большое количество свободной углекислоты).
    В регионах с мягкой водой (Кольский полуостров, побережье Байкала, берега Ангары и т.п.) не допускается плохая работа сетевых деаэраторов из-за интенсивной внутренней углекислотной коррозии трубопроводов (жесткая вода нейтрализует углекислоту в большей степени, чем мягкая).
    В котельных с водогрейными котлами, как правило, устанавливаются вакуумные деаэраторы.
    Как показала практика наладки вакуумных деаэраторов, выпускаемых отечественной промышленностью, большинство их работают неудовлетворительно в силу своих конструктивных недостатков.
    Мною разработаны принципиально новые малогабаритные центробежно-вихревые деаэраторы, имеющие уникальные техническим характеристики.
    Каковы же преимущества новой деаэрационной установки ?
    1.Малая металлоемкость и простота изготовления (изготавливается из труб).
    2. Не требует предварительного нагрева воды в поверхностных подогревателях до 94 град. (Большинство неудовлетворительно работающих деаэраторов атмосферного типа ДА и ДСА работают неудовлетворительно из-за того, что не удается довести предварительный нагрев воды до 94 град. Обычно предварительный нагрев воды перед деаэратором составляет 60 - 70 град. Цельсия, при котором требуется обязательная установка внутри деаэраторного бака устройст для барботажа пара, за счет которого воду нагревают до 104 градусов внутри деаэрационного бака, что часто сопровождается гидроударами). В центробежно-вихревом деаэраторе (ЦД) нагрев воды паром или перегретой водой происходит без гидроударов даже в том случае, когда поступающая в деаэратор вода имеет температуру всего 4 - 6 градусов.. Новая деаэрационная установка, при использовании ее для деаэрации питательной воды паровых котлов, позволяет при наличии пара отказаться от установки дорогостоящих и догогих в эксплуатации поверхностных подогревателей воды и использовать контактный нагрев воды паром непосредственно в ЦД.
    3. Практически отсутствует коррозия деаэрационного бака. При барботажной же деаэрации (когда через барботажные устройства внутри бака подается пар) происходит интенсивная коррозия деаэрационного бака, которая постепенно выводит его из строя. Приходится заменять дорогостоящий бак.
    4. Обладает большой удельной производительностью (на единицу объема бака, на единицу веса металла и т.п.). Например, деаэрационная установка с баком в 25 куб.м., с колонкой ДА-50, производительностью 50 т/ч, была реконструирована в г.Фрязино Московской обл. согласно указанных изобретений. Производительность была увеличена до 230 т/ч при хорошем качестве деаэрирования. Разработана установка производительностью 200 т/ч с объемом бака 4,6 куб.м.,могущая работать как в атмосферном, так и в вакуумном режимах.
    5. Практически не требует ежегодного ремонта, так как не имеет деталей, выходящих из строя. Например, до реконструкции деаэраторов ДСА на Каширской ГРЭС - 4 приходилось ежегодно заменять на новые дырчатые тарелки, выполненные из нержавеющей стали (бригада из четырех человек работала в течение трех недель). Через два года после реконструкции автор разговаривал с рабочими, которые говорили, что никакого ремонта не требуется.
    6. Может работать без конструктивных изменений в атмосферном режиме и в вакуумном режиме. Если выпарная труба соединена с атмосферой, то деаэрационная установка работает в атмосферном режиме, если присоединена к эжектору, - то в вакуумном.
    7. В вакуумном режиме эффективно работает на "начальном эффекте" (без подачи деаэрирующей среды - пара или перегретой воды - в деаэратор). Достаточно деаэрируемую воду нагреть до расчетной температуры 60 -85 градусов в поверхностном или в контактном подогревателе и пропустить через деаэрационную установку. Вода вскипит, даст выпар, охладится на 2 - 5 градусов и выйдет из деаэратора при остаточном содержании кислорода и углекислоты ниже нормы.
    8. Обеспечивается режим саморегулирования. При увеличении температуры деаэрируемой воды автоматически падает вакуум, а при увеличении - увеличивается. В серийных деаэраторах ДСВ не удается добиться стабильного режима, так как постоянно требуется увеличивать или уменьшать подачу деаэрирующей среды. При увеличении падает вакуум, увеличивается степень недогрева воды до кипения, происходит проскок кислорода и углекислоты. При недостатке деаэрирующей среды так же происходит проскок газов.
    9. Может эффективно работать на "начальном эффекте" в атмосферном режиме и в режиме повышенного давления. Это очень важно для деаэраторов атомных электростанций, так как высокопотенциальный теплоноситель первого контура нельзя использовать для барботирования в деаэратор (им можно только нагревать деаэрируемую воду в поверхностных теплообменниках). Серийные деаэраторы неэффективно работают на "начальном эффекте".
    
     Рассмотрим некоторые проблемы энергетики коммунального хозяйства (котельных Предприятий Тепловых сетей). Многие котельные Предприятий Тепловых сетей оборудованы водогрейными и паровыми котлами и атмосферными деаэраторами. Для отопления и горячего водоснабжения обычно используются водогрейные котлы. Паровые же котлы работают на малых нагрузках (с низким КПД) только для снабжения паром деаэрационной установки. В некоторых котельных оборудованных только паровыми котлами, последние исчерпали свой срок эксплуатации и их переводят на водогрейный режим. Старые деаэраторы атмосферного типа непригодны для эксплуатации из-за отсутствия пара. Выгодным оказалось переводить эти деаэраторы в вакуумный режим с использованием указанных выше изобретений. Некоторые типы выпускаемых промышленностью деаэраторов вообще не поддаются наладке. Отдельные предприятия переводили вакуумные деаэраторы в атмосферный режим, что, при отсутствии пара, значительно усложняло и удорожало их эксплуатацию.
     Работая в системе "МОСОБЛТЕПЛОЭНЕРГО", мне удалось сформулировать причины неудовлетворительной работы деаэраторов различных типов и решить эти проблемы с помощью своих изобретений.
    Наиболее удачными изобретениями оказались: "ДЕАЭРАТОР" центробежно - вихревого типа, защищенный авторским свидетельством СССР № 1134842 и "ДЕАЭРАЦИОННАЯ УСТАНОВКА", защищенная патентом России № 1454781, в которой используется центробежно-вихревой деаэратор.
    Много лет я внедряю (в комплексе) эти изобретения или их модификацию на тепловых электрических станциях (ТЭЦ), в котельных предприятий Тепловых сетей и в промышленных котельных. На Балашихинской Лобненской и в ряде других Теплосетей Московской и Тверской обл. по моим проектам были переведены на работу в вакуумном режиме атмосферные деаэраторы и показали надежную работу.
     ТЭЦ - 5 "НОВОСИБИРСКЭНЕРГО" г. НОВОСИБИРСК
    Сетевая деаэрационная установка атмосферного типа с тремя деаэрационными баками по 75 куб.м. каждый и с тремя колонками ДСА-300 работала неудовлетворительно из-за недостатка пара, подаваемого на деаэрацию (пар из отбора турбины блока). Руководство ТЭЦ перевели установку на вакуумный режим работы, чтобы уменьшить расход пара, работая при меньшей температуре воды. Выпарные трубы от всех трех деаэраторов присоединили к всасывающему патрубку эжектора ЭВ-320. Достигнуть положительного эффекта не удалось.
     Автором изобретений были выданы чертежи на реконструкцию деаэрационной установки с внедрением указанных изобретений. На каждом деаэрационном баке были установлены деаэрационные колонки ЦД- 400 и капельные деаэраторы. Система обеспечения вакуума осталась прежней (ЭВ-320).
    В настоящее время деаэрационная установка работает в вакуумном режиме на "начальном эффекте" (без подачи пара ). Воду предварительно нагревают до 80 -84 град.С. Вода вскипает, охлаждается на 3 градуса, образуя выпар. С выпаром удаляются все агрессивные газы. Диапазон нагрузок 900 -1200 т/ч.
    ТЭЦ комбината "СЕВЕРОНИКЕЛЬ" г. МОНЧЕГОРСК Мурманской обл.
     Сетевая деаэрвционная установка атмосферного типа состоит из трех баков по 50 куб.м. каждый с пятью колонками ДСА-100 (на двух баках по две колонки). Расчетная производительность - 500 т/ч, фактическая - не более 240 т/ч (по 80 т/ч каждый деаэратор, независимо от количества установленных колонок). Температура воды, подаваемой на деаэрацию - не выше 40 град. В баках смонтированы барботажные устройства, так как колонки ДСА не способны работать при подаче воды с температурой 40 град. Наблюдались сильные гидроудары.
     При реконструкции на одном баке была установлена колонка ЦД-250 .
    Производительность деаэратора возросла с 80 до 250 т/ч (во время испытаний температура воды, подаваемой на деаэрацию, составляла 18 град.). Один деаэратор заменил три. Использовался пар отбора турбин с давлением до 1,5 ати. Нагрев воды происходил в ЦД. Остаточное содержание кислорода - 10 мкг/л при отсутствии свободной углекислоты. Аналогичная работа проделана на ТЭЦ комбината ПЕЧЕНГАНИКЕЛЬ в г. Заполярном.
    КОТЕЛЬНАЯ ЗАРЕЧНОГО РАЙОНА г. ТУЛЫ, АОЗТ "ТУЛАТЕПЛОСЕТЬ"
     Сетевая вакуумная установка содержит два бака по 50 куб.м. каждый, и четыре вакуумных деаэрационных колонки ДВ-200, по 200 т/ч каждая. (по две колонки на бак).Фактическая максимальная производительность - 450 т/ч. Деаэрирующая среда - перегретая вода от водогрейных котлов ПТВМ. Постоянно работали оба деаэратора, но не обеспечивали нужного качества деаэрирования.
     Один из деаэраторов был реконструирован согласно указанных изобретений. Он справляется с нагрузкой до 450 т/ч при хорошем качестве деаэрирования воды. Работает на "начальном эффекте" (без подачи пара или перегретой воды в деаэратор). Нагрев деаэрируемой воды в поверхностном подогревателе производится до 80-84 град.С.
    
     КОТЕЛЬНЫЕ г. КОЛОМНЫ МОСК. обл. "КОЛОМЕНСКАЯ ТЕПЛОСЕТЬ"
    
    В котельной 13 - 15 кв. г.Коломны имелась вакуумная деаэрационная установка с двумя баками по 50 куб.м. каждый с тремя колонками ДСВ - 100 (на одном баке две колонки). Деаэрация воды производилась в основном за счет внутриемкостных барботажных устройств. Ни одна наладочная организация не смогла наладить деаэраторы и добиться качественной деаэрации воды.
    Деаэраторы вышли из строя и были демонтированы. Деаэрационные баки изготовил Коломенский машиностроительный завод. Колонки ДСВ приобрести не удалось. Были предложены мои изобретения.
    В 1986 году была произведена реконструкция установки согласно указанных изобретений. В настоящее время установка работает на "начальном эффекте" с производительностью - до 290 т/ч. Предварительный нагрев воды - 80 - 82 град. За 12 лет работы не вышли из строя колонки, выполненные из черного металла. Внутренная коррозия баков полностью отсутствует.
    В 1988 году была реконструирована аналогичная вакуумная установка в котельной микрорайона "Колычево" производительностью до 150 т/ч.
    В 1997 году в котельной бани, переданной Теплосети, по проекту автора изобретений была смонтирована новая деаэрационная установка атмосферного типа производительностью до 10 т/ч с использованием указанных изобретений.
    В водогрейной котельной по ул. Пионерская для подпитки теплосети имелся вакуумный деаэратор вертикального типа ДСВ - 50, установленный на эстакаде вне помещения котельной. Работал плохо. По моему проекту был изготовлена и смонтирована новая вакуумная деаэрационная установка. Деаэрационный бак-аккумулятор был изготовлен из отрезка трубы диаметром 1200 мм, длиной 4,5 м и установлен на нулевой отметке в помещении котельной. Над баком смонтирован центробежно- вихревой деаэратор. Установлены бак рабочей воды, насосы рабочей воды, водоструйный эжектор. Подпиточные насосы, подающие деаэрированную воду из деаэратора в теплосеть, не были заменены на насосы, могущие работать под вакуумом, но вынуждены были работать под вакуумом. Чтобы избежать подсосов воздуха через неработающий резервный насос, к ним от деаэрационного бака были подведены индивидуальные трубы. Удивительно, но вакт - насосы работают под вакуумом.
    
    ПРОЧИЕ ОБЪЕКТЫ
     Реконструированы с использованием указанных изобретений атмосферные деаэрационные установки в Теплосетях г.Волгограда, Ленинграда, на ТЭЦ ИРУ в г.Таллинне, на Балтийском судоремонтном заводе г.Таллинна.
     В последнее время заказчики обращаются с просьбой перевести атмосферные деаэратоы в вакуумный режим. Были реконструированы и переведены с атмосферного на вакуумный режим котельные в Балашихинской Теплосети Московской обл., в Лобненской Теплосети М.о., в Кимрской Теплоэлектросети Тверской обл., в Теплосети г.Железнодорожный М.о. В вакуумном режиме все деаэраторы работают на "начальном эффекте", при хорошем качестве деаэрации воды.
    
    УСТРОЙСТВО И РАБОТА ДЕАЭРАЦИОННОЙ УСТАНОВКИ
    
Деаэрационная установка предназначена для термической деаэрации питательной воды паровых котлов и подпиточной воды тепловых сетей. Может работать в режиме повышенного давления (до 6 ата), в атмосферном режиме (1,2 ата), если имеется источник тепла для нагрева деаэрируемой воды до 104 град.С. и в вакуумном режиме (в широком диапазоне абсолютных давлений (от 0,1 до 1 ата) и в широком диапазоне температур деаэрируемой воды (от 45 до 100 град.С.).
    Деаэрационная установка позволяет работать без предварительного нагрева деаэрируемой воды в поверхностных подогревателях, и производить нагрев паром или перегретой водой непосредственно в центробежно-вихревом деаэраторе (ЦД).
    Если имеется предварительный нагрев воды до температуры насыщения (кипения) при расчетном давлении (вакууме) в деаэраторе, то деаэрационная установка работает без подачи в нее деаэрирующей среды (пара, перегретой воды), т.е. на "начальном эффекте" - за счет вскипания деаэрируемой воды и образования выпара непосредственно из деаэрируемой воды.
    Деаэрационная установка является двухступенчатой. Первой ступенью является центробежно - вихревой деаэратор (ЦД), в котором удаляется до 99 % агрессивных газов. Второй ступенью является капельный деаэратор - КД (перфорированная труба, размещенная в аккумуляторном баке деаэратора).
    Устройство центробежно - вихревого деаэратора показано на рис.1.
    ЦД имеет цилиндрический корпус 7, выполненный из трубы диаметром от 250 до 600 мм, длиной до 1 м. с торцевыми крышками 6 и 1,трубу 5 для отвода выпара. Внутри корпуса установлена кольцевая перегородка 9 (шайба), разделяющая корпус на входной и выходной отсеки. К входной части корпуса тангенциально присоединяется труба 4 подвода деаэрируемой воды. Ниже в стенке корпуса установлены тангенциальные сопла 10 для пропуска деаэрирующей (нагревающней) среды. Вокруг этой части корпуса имеется кольцевой коллектор 2 с трубой 3, подводящей пар или перегретую воду.
    К нижней части корпуса подсоединена труба 8, отводящая деаэрированную воду в бак через вторую ступень деаэрации (через перфорированную трубу).
    Деаэрируемая вода подается внутрь корпуса через тангенциальный патрубок 4 и преобретает вращательное движение с вертикальной границей раздела жидкой и паровой сред (вертикальный уровень, обознвченный на чертеже цифрой 11). Минимальная толщина вращающегося слоя воды определяется диаметром отверстия шайбы 9. Если деаэрируемая вода предварительно нагрета до температуры несколько выше температуры насыщения, соответствующей давлению в деаэраторе, то пар не подается в деаэратор по трубе 3. Деаэратор работает на "начальном эффекте". Вращающийся поток воды, двигаясь от периферии к центру теряет давление и увеличивает скорость. Вода вскипает не доходя до граници раздела сред и на самой границе. Выделяется выпар, котроый вместе с агрессивными газами удаляется через трубу 5. Если в деаэратор поступает холодная вода, то через патрубок 3, коллектор 2, сопла 10 в деаэратор подается пар или перегретая вода. Пар барботируется через слой вращающейся жидкости и нагревает ее без гидроударов. Образуется выпар и происходит деаэрация воды.
    Пройдя шайбу 9, поток воды попадает в выходной отсек и через тангенциальный патрубок 8 удаляется из центробежного деаэратора.
    Деаэрационная установка содержит (см фиг.2) центробежно- вихревой деаэратор 1 (ЦД), емкость 2 (емкость может быть с регулируемым уровнем воды или со свободным сливом в аккумуляторный бак), капелный деаэратор - КД (перфорированную трубу) 3, поверхностный охладитель выпара 4 (ОВ). паропровод 5, трубу 6 выпара из ЦД, трубу 7 подачи воды из ЦД в КД, трубу 8 выпара из бака, вестовую трубу 9, трубу 10 отсоса выпара на эжектор, трубу 11 подачи в деаэратор химочищенной воды, трубу 12 отвода деаэрированной воды и трубу 13 - слива конденсата из охладителя выпара.
     РАБОТА В АТМОСФЕРНОМ РЕЖИМЕ
    В ЦД подается холодная вода. Пар подается в ЦД и нагревает воду до 105 -106 град. и частично деаэрирует. Выпар поступает в ОВ, вода - в емкость 2 через капельный деаэратор 3. Вода разбрызгивается и каждая ее капля вскипает, образуя выпар. Происходит окончательная деаэрация воды.
    По трубе 8 выпар из бака 2 поступает в охладитель выпара. Неконденсируемые газы удаляются в атмосферу через вестовую трубу 9.
     Если воду предварительно нагреть в поверхностных подогревателях до 104 - 106 град., то деаэрация будет происходить без подачи пара в ЦД.
    
     РАБОТА В ВАКУУМНОМ РЕЖИМЕ
     Вестовая труба 9 перекрыта. Труба 13 соединена с всасывающим патрубком эжектора. Если деаэрируемую воду предварительно нагревать до 65- 100 град., 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 град.
     Если вода холодная или недостаточно нагрета, то в ЦД подают пар или перегретую воду.
    
     РЕКОНСТРУКЦИЯ ДЕАЭРАЦИОННЫХ УСТАНОВОК НА КАШИРСКОЙ ГРЭС (статья опубликована в журнале "ЭНЕРГЕТИК" №4 за 2000 год)
    
    В 1988 году была реконструирована сетевая деаэрационная установка атмосферного типа. Было внедрено одновременно два изобретения Зимина Б.А. (авторское свидетельство СССР № 1134842 "ДЕАЭРАТОР" центробежно - вихревого типа и Патент России № 1454781 "ДЕАЭРАЦИОННАЯ УСТАНОВКА").
    Деаэрационная установка производительностью 300 т/ч состояла из двух баков-аккумуляторов по 75 куб.м.каждый, соединенных параллельно, и трех деаэрационных колонок ДСА-100 (на одном баке было установлено две колонки, на втором - одна). Деаэрационная установка работала неудовлетворительно (не достигалось нормативное качество деаэрированияя воды) несмотря на то, что предварительный нагрев деаэрируемой воды перед деаэратором достигал 94 град.С. При нагреве воды ниже 94 град.С качество деаэрации резко падало.
    Цель реконструкции состояла в том, чтобы добиться хорошего качества деаэрирования воды при любых режимах работы деаэратора независимо от температуры предварительного нагрева воды.
    Реконструкция заключалась в следующем: Деаэрационные колонки ДСА-100 были отключены при помощи заглушек. Была изготовлена и установлена на одном из баков новая колонка (центробежно-вихревой малогабаритный деаэратор производительностью 320 т/ч).К ней подключили трубопровод деаэрируемой воды и паропровод давлением до 1,5 кгс/см2.(изб.)
    Центробежно-вихревой деаэратор позволял безгидроударно нагревать деаэрируемую воду за счет прямого контакта с паром с 70 до 106 град.С. и производить предварительную деаэрацию воды, как деаэратор первой ступени. Затем вода, перегретая выше температуры насыщения, разбрызгивалась в паровом пространстве бака-аккумулятора при прохождении через перфорированную трубу (капельный деаэратор КД - вторую ступень деаэрационной установки).
    В результате реконструкции повысилось качество деаэрации (остаточное содержание килорода 10 - 20 мкг/л при отсутствии углекислоты; оно перестало зависеть от величины предварительного нагрева воды перед деаэратором; вместо трех деаэрационных колонок ДСА-100 стала работать одна ДЦВ-300 (ЦД-300). Кроме того отпала необходимость в ежегодном, очень трудоемком ремонте деаэрационных колонок и замене дырчатых полок, заростающих накипью.
     Деаэрационная установка проработала несколько лет, пока ни был закрыт старый химцех и пущен новый. В новом цеху ГРЭС без участия автора реконструировала сетевую деаэрационную установку.
     В 1997 - 98 гг. Каширской ГРЭС-4 совместно с автором изобретений Зиминым Б.А. была проведена реконструкция деаэрационной установки энергоблока № 7.
     Деаэрационная установка включает в себя основной деаэратор Д-7 давлением 6 ата, деаэратор подпитки блока - ДПБ (предвключенный) производительностью до 200 т/ч, бак нижних точек (БНТ), в который подается конденсат от подогревателей низкого давления (ПНД), конденсат от продувочных линий трубопроводов, холодная обессоленная вода от системы охлаждения приборов и т.п. Трубопровод выпара от деаэратора Д-7 имеет выход в атмосферу и в деаэратор ДПБ (фактически большая часть выпара направлялась в атмосферу, так как ДПБ не мог утилизировать выпар Д-7). Сильное парение на крыше здания, приводило к значительным обледенениям крыши.
    Кроме выпаров деаэрационной установки (около 4 т/ч пара) из БНТ по трубе диаметром 600 мм выбрасывалось еще 4,5 т/ч пара (это пролетный пар из ПНД и из дренажей паропроводов).
     До реконструкции весь пар, отсепарировавшийся в расширителе БНТ, выбрасывался в атмосферу. Поступающая же в БНТ относительно холодная вода оставалась холодной. Насос перекачивал из БНТ 50 - 80 т/ч воды с температурой всего 44 - 50 град.С. В то же время 4,5 т/ч пара выбрасывались из БНТ в атмосферу.
     При реконструкции было внедрено несколько изобретений Зимина Б.А.
    1. Реконструкция БНТ заключалась в том, что все потоки и холодные и паросодержащие были направлены в один контактный тепломассобменник центробежного типа - ТЦК (заявка на изобретение на конструкцию тепломассообменника рассматривается в ВНИИГПЭ). Тепломассообменник позволил перемешать все горячие и холодные потоки воды и пара, сконденсировать пар и нагреть воду. Процесс тепломассообмена происходит без гидроударов. В результате 80 т/ч воды стали нагреваться не до 44 - 50 град.С., а до 80 - 95 град.С. Температура паропровода, отводящего выпар из БНТ в атмосферу равнялась всего 96 град (при температуре воды 95 град.С), что говорит о полной конденсации паров и отсутствии выброса пара в атмосферу).
    2. При реконструкции деаэрационной установки был изготовлены и установлены центробежно-вихревой (ДЦВ-200) и капельный КД деаэраторы на ДПБ, а так же контактный охладитель выпара (ОВК) для ДПБ. Деаэрируемая вода в ДЦВ-200 подается двумя трубопроводами (один поток - по трубопроводу 9 из БНТ, второй - по трубопроводу 10 через ПНД или помимо них).
    3. Весь выпар из Д-7 был направлен в ДЦВ-200.
    4. Выпар из ДПБ был направлен в атмосферу через контактный охладитель выпара, а охлаждающая вода, нагретая в этом охладителе выпара была направлена в ДЦВ-200.
     Схема реконструированной деаэрационной установки показана на прилагаемом рисунке.

1 - деаэратор Д-7, 2 - деаэратор ДПБ (деаэратор подпитки блока), 3 - БНТ, 4 -расширитель БНТ, 5 - насос подачи воды из БНТ в ДПБ, 6 - центробежно - вихревой деаэратор ДЦВ -200, 7 - теплообменник центробежный контактный -ТЦК, 8 - охладитель выпара контактный - ОВК, 9 - трубопровод подачи воды из БНТ в ДПБ, 10 - трубопровод подачи воды в ДЦВ - 200 через подогреватели низкого давления (ПНД) или помимо них, 11-паропровод подачи выпара из Д-7 в ДЦВ-200 для нагрева воды, 12 паропровод подачи недостающего количества пара для нагрева воды в ДЦВ - 200 (с регулирующим клапаном), 13 - трубопровод подачи охлаждающей воды в ОВК, 14 - трубопровод подачи нагретой охлаждающей воды из ОВК в ДЦВ - 200, 15 и 16 - трубопроводы отвода выпара из ДПБ и ДЦВ в ОВК, 17 - трубопровод отвода неконденсируемых газов из ОВК(8) в атмосферу (вестовая труба), 18 - трубопродод подачи воды из ДЦВ - 200 (8) в ДПБ (2) через капельный деаэратор 19 (КД), 20 - ввестовая труба, соединяющая БНТ - 3 (через расширитель 4) с атмосферой, 21 - трубопроводы горячих потоков (паросодержащих потоков, направляемых в ТЦК-7), 22 - трубопроводы холодных потоков, направляемых в ТЦК - 7, 23 - трубопровод деаэрированной воды из ДПБ на насос подпитки деаэратора Д-7, 24 - трубопровод подачи деаэрируемой воды на деаэратор Д-7, 25 - трубопровод подачи деаэрированной воды из деаэратора Д-7 на питательные насосы.
     Сам деаэратор Д - 7 реконструкции не подвергался .
     Работа деаэрационной установки осуществляется следующим образом:
    Деаэрируемая в ДПБ вода подается в ДЦВ тремя потоками. Первый поток - насосом 5 из БНТ по трубопроводу 9, второй - по трубопроводу 10 через подогреватели ПНД или помимо них, третий поток - через контактный охладитель выпара 8 по трубопроводам 13 и 14. Греющая среда (пар) подается в ДЦВ двумя потоками - по трубопроводу выпара 11 (выпар из деаэратора Д-7) и по паропроводу 12 из отбора турбины. Поток выпара из Д-7 по трубе 11 регулируется при настройке системы (в дальнейшем не регулируется). Поток греющего пара по трубе 12 регулируется автоматически при помощи клапана 26 (Расход пара настраивается по давлению в ДПБ). Вода нагревается в ДЦВ до 105 - 106 град.С., деаэрируется до 99% газов за счет удаления части выпара по трубам 16, 17 в атмосферу через ОВК, и направляется в капельный деаэратор 19 для полной деаэрации за счет образования выпара при вскипании каждой капли воды. Выпар из ДПБ удаляется по трубам 15, 17 так же через ОВК. В ОВК конденсируется весь пар и через трубу 17 удаляются только неконденсируемые газы.
    Следует отметить, что деаэрируемую воду совершенно необязательно нагревать в подогревателях химочищенной воды (ПХОВ). В ДЦВ нагрев воды производится безгидроударно от любой температуры. Это позволяет вывести из эксплуатации ПХОВ, работающие на ДПБ.
    Эксплуатация установки показала, что несмотря на то, нагрев воды в ДЦВ производится в основном за счет выпара из Д-7, содержащего большое количество агрессивных газов, качество деаэрации воды в ДПБ выше нормы. Это говорит о высокой эффективности работы ДЦВ.
    Внедрение контактного центробежного теплообменника могло бы иметь большое значение для других ТЭЦ и котельных. Например: На некоторых ТЭЦ г. Мурманска работают деаэраторы без охладителей выпара. (ОВ вышли из строя от углекислотной коррозии. Заменить их на дорогостоящие поверхностные теплообменники не хватает средств. Особенно сильно коррозия поражает поверхности нагрева в регионах с мягкой водой).
     На ТЭЦ - 6 "Мосэнерго" (г. Орехово - Зуево) около 2 т/ч пара выбрасывается в атмосферу из барботера. Однако ТЭЦ не может позволить себе произвести реконструкцию, которая окупается за две недели эксплуатации, из-за отсутствия средств, так как ТЭЦ является планово-убыточной.
    Авторы: КОНОВАЛОВ Виктор Клавдиевич Зам. главного инженера ГРЭС-4 ЗИМИН Борис Алексеевич
    ОПЫТ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ ДЕАЭРАЦИИ ВОДЫ ПРИ ПЕРЕВОДЕ ПАРОВЫХ КОТЛОВ ДКВР НА ВОДОГРЕЙНЫЙ РЕЖИМ (Статья, опубликованная в журнале "Новости теплоснабжения" №1 за 2001 г.)
     Во многих котельных подмосковья и в других регионах паровые котлы ДКВР исчерпали свой ресурс и требуют замены на новые. Паровые котлы подлежат регистрации в органах котлонадзора, которые не дают разрешения на дальнейшую эксплуатацию таких котлов в паровом режиме. Однако ЦКТИ и проектные организации нашли способ значительно продлить срок эксплуатации котлов ДКВР путем перевода их на водогрейный режим с температурой нагрева воды до 115 градусов цельсия. Паровой котел становится водогрейный и по своим параметрам не подлежит регистрации в органах котлонадзора. Реконструированные котлы ДКВР успешно работают во многих котельных для целей отопления и горячего водоснабжения.
    Основной проблемой, препятствующей переводу паровых котлов, исчерпавший свой ресурс эксплуатации, в водогрейный режим работы, является проблема деаэрации подпиточной воды для теплосети. Котельные с котлами ДКВР имеют, как правило, деаэраторы атмосферного типа, деаэрирующей средой которых является пар. При переводе котлов в водогрейный режим деаэраторы работать не способны. Вакуумный деаэратор
     Эту проблему удалось решить с помощью изобретений Зимина Б.А.: "Деаэрационная установка" (патент РФ № 1454781) и "Деаэратор - тепломассообменник"(патент РФ № 2131555). Принципиальная схема деаэрационной установки опубликована в журнале "Промышленная энергетика" №11 за 1999 год, стр.11. Используется вариант вакуумной деаэрационной установки. Для обеспечения вакуума применяется (монтируется дополнительно) система, содержащая бак рабочей воды объемом 1-3 куб.м., водоструйный эжектор ЭВ и насос рабочей воды.
    Деаэрационная установка является двухступенчатой. Первой ступенью является центробежно - вихревой деаэратор (ЦД), в котором удаляется до 99 % агрессивных газов. Второй ступенью является капельный деаэратор - КД (перфорированная труба, размещенная в аккумуляторном баке деаэратора), в котором удаляются остатки кислорода и углекислоты (как правило, остаточное содержание кислорода в деаэрированной воде не превышает 10 мкг/л при полном отсутствии свободной углекислоты).
    Деаэрационная установка работает без подачи в нее деаэрирующей среды (пара, перегретой воды), т.е. на "начальном эффекте" - за счет вскипания деаэрируемой воды и образования выпара непосредственно из деаэрируемой воды. Деаэрируемую воду нагревают в поверхностных теплообменниках до температуры 60 - 80 градусов. Пройдя первую ступень деаэрационной установки вода охлаждается на 1,0 - 1,5 градуса за счет вскипания и образования выпара, пройдя вторую ступень охлаждается на 2 - 5 градусов.
     Установка проста в регулировании. Регулировать приходится только уровень воды в аккумуляторном баке деаэратора. Вакуум в баке капельного деаэратора устанавливается в соответствии с температурой на выходе из деаэрационной установки, согласно таблицы температур кипения воды в зависимости от абсолютного давления. Например, при температуре воды 68,7 градусов абсолютное давление составит 0,3 кгс/см2 (вакуум 0,7 кгс/см2).
    В описанной деаэрационной установке решена еще одна очень важная проблема: на какой отметке устанавливать деаэратор. Отечественные вакуумные деаэрационные установки для отопительных котельных с струйно - барботажной вакуумной деаэрационной колонкой вертикального типа, со свободным сливом деаэрированной воды в бак - аккумулятор, разработанной ЦКТИ, устанавливаются на отметке 14 метров на специальной эстакаде или на крыше здания котельной. Это крайне усложняет обслуживание установки. В них обязателен барботаж деаэрирующей среды в колонку (при недостатке деаэрирующей среды в сливную трубу подсасывается выпар, содержащий агрессивные газы, из-за чего трудно добиться качественной деаэрации воды).
    Деаэраторы Зимина Б.А. не требуют поднятия их на большую высоту. Например, деаэрационная установка, переведенная с атмосферного на вакуумный режим работы в котельной №4 Балашихинской теплосети, расположена на отметке 3 метра. Всасывающий патрубок подпиточного насоса работает под вакуумом, однако это не нарушает работы установок, реконструированных в нескольких теплосетях Московской обл. и других областей (работают же конденсатные насосы, перекачивающие конденсат из конденсаторов паровых турбин, где вакуум достигает 98 процентов, а насосы расположены всего на 1 метр ниже конденсатора).
     В 1998 - 2000 годах были реконструированы деаэрационные установки с переводом их в вакуумный режим в Лобненсой ТС Московсой обл., в МП "Теплосеть" г. Железнодорожного, в водогрейной котельной г. Кимры Тверской обл., в котельной дома отдыха "Снегири" (Управления делами Президента РФ), в котельной базы отдыха "Звездный" г. Ангарска Иркутской обл.
    
     в Январе 2001 г. пущена вакуумная деаэрационная установка в котельной по ул. Пионерская г. Коломны (Коломенская ТС). В этой котельной установлены водогрейные котлы ТВГ-4. Имеющийся деаэратор конструкции ЦКТИ, установленный на эстакаде на высоте 17 м не удовлетворял эксплуатационников. Была спроектирована и смонтирована вакуумная деаэрационнаяустановка конструкции Зимина Б.А. Деаэрационный бак был выполнен из трубы Д=1200 мм и установлен вертикально в помещении котельной (на нулевой отметке). На баке установлен ЦД и КД. Остаточное содержание кислорода ниже нормы, при отсутствии следов углекислоты.
    Атмосферный деаэратор
    Реконструкция атмосферных деаэраторов с применением изобретений Зимина Б.А в котельных, где имеются паровые котлы так же решает ряд важных проблем.
     От пароводяных теплообменников в деаэратор возвращается большое количество пара. Этот пар плохо используется в деаэраторе. Он выбрасывается в атмосферу через выпарную трубу, в то время как деаэрируемая вода не нагревается до 104 градусов. В то время, как в воду в деаэрационном баке приходится нагревать за счет барботажа пара от котлов. (проходя мимо котельных, часто можно наблюдать плотное облако пара над деаэратором). В деаэраторах ДА-50, потери пара достигают 2 т/ч. При использовании центробежно-вихревого деаэратора (патент РФ № 2131555) весь возвращаемый пар участвует в нагреве деаэрируемой воды, что исключает потерю пара в атмосферу. Таким образом удалось сберечь 1 - 2 т/ч пара в котельной поселка Смирново г. Ижевска и в котельной АО "Молоко" г. Шахунья Нижегородской обл.
    (Опыт использования пара, ранее выбрасываемого в атмосферу на Каширской ГРЭС, опубликован в журнале "Энергетик" №4 за 2000 г., стр. 28).
     Автором накоплен опыт реконструкции отечественных вакуумных деаэрационных установок, позволяющий увеличить производительность деаэратора и улучшить качество деаэрации воды.
     Контактный телефон: (095) 456-75-70
    
     РАБОТЫ ПО РЕКОНСТРУКЦИИ ДЕАЭРАТОРОВ ПОСЛЕДНИХ ЛЕТ
    
    1. Интересная работа была проведена в котельной компании "Чайковский текстиль" в г. Чайковском. В котельной было установлено два сетевых вакуумных деаэратора ДСВ-400. Один работал неудовлетворительно, второй не был пущен в работу. По моему проекту неэксплуатирующийся деаэратор был реконструирован. Все устройства внутри деаэрационного бака были демонтированы. Изготовлен центробежно вихревой деаэратор ЦВДв-300 (ЦД-300), производительностью 300 т/ч (по предполагаемой максимальной нагрузке), два капельных деаэратора КД-150, контактный охладитель выпара, водоструйный эжектор ЭВ-60. Охладитель выпара контактного типа (ОВК) был установлен на пять метров выше деаэратор и охлаждающая вода самотеком подавалась в ЦВД. Деаэратор работает надежно и устойчиво с остаточным содержанием кислорода 10- 20 мкг/л.
     2.Реконструирован деаэратор ДА-100 на Ангарском Нефтехимическом комбинате. Качество деаэрации - выше нормы.
     4.Реконструировани переведен в вакуумный режим работы атмосферный сетевой деаэратор производительностью до 450 т/ч на Якутской ТЭЦ (Якутскэнерго).
     5.Реконструирован котловой атмосферный деаэратор производительностью 120 т/ч на Саровской ТЭЦ (г.Саров Нижегородской обл.) Кроме центробежно- вихревого деаэратора ЦД-120 (патент РФ № 2131555) и двух капельных деаэраторов (КД-60) установлен контактный охладитель выпара моей конструкции, выполненный согласно того же изобретения, что и ЦД (патент РФ № 2131555 "Деаэратор - тепломассообменник"). Наблюдается отсутствие парения из выпарной трубы охладителя выпара (полная конденсация водяных паров выпара).
     Остаточное содержание кислорода - 10 мкг/л.
     6. В котельной Теплосети г. Калуги был реконструирован оказавшийся свободным бак атмосферного деаэратора объемом 25 куб.м. (установлен ЦВДв - 300 и два капельных деаэратора, контактный охладитель выпара) и переведен в вакуумный режим работы.
     7.Интересная работа была проведена на предприятии "УРАЛОРГСИНТЕЗ" компании "СИБУР" в г. Чайковском Пермской области. (Была реконструирована одна деаэрационная установка и смонтирована по моему проекту вторая). Деаэрационная установка в котельной цеха теплоснабжения с двумя деаэраторами ДА-100 работала из рук вон плохо. Остаточное содержание кислорода - 600- 1000 мкг/л при норме 30 мкг/л. Был спроектирован и установлен один центробежно- вихревой деаэратор на два бака производительностью 200 т/ч. В каждом баке было установлено по одному капельному деаэратору. Следует отметить, что котельная работает на обессоленной воде, подаваемой из цеха водоподготовки. Обессоленная вода более агрессивна, чем обычная химочищенная вода, прошедшая Na - катионитовые фильтры. Кроме кислорода она содержит много углекислоты. В цехе ИФ-2 используется для технологии обессоленная вода. Деаэрация воды была не предусмотрена. Меня попросили выполнить проект установки деаэратора в этом цехе, который был выполнен. В качестве деаэрационного бака был использован имеющийся свободный бак. Был установлен центробежно- вихревой деаэратор ЦД-25 на 25 т/ч воды и капельный деаэратор внутри бака. Мною были пущены и налажены оба деаэратора с выдачей режимных карт и подробных инструкций по эксплуатации.