Odgazowywacz - Deaerator

Odpowietrznik jest urządzenie, które usuwa tlenu i innych rozpuszczonych gazów z cieczy i substancji nadających się do pompowania.

Historia

Przed 1881 r. podgrzewacze wody zasilającej były używane do zastosowań morskich. Dwa siostrzane statki Olympic i Titanic (1912) miały na pokładzie kontaktowe podgrzewacze zasilania. W 1934 US Navy zakupiła odgazowywacz atomizujący.

Przed 1867 r. odgazowywacze były używane w procesie oczyszczania produkcji lodu. W 1899 roku George M Kleucker otrzymał patent na ulepszoną metodę odpowietrzania wody. W 1920 roku udoskonalono konstrukcje kolektorów wody zasilającej i odgazowywaczy. Stickle, Cochrane i Permutit to trzej najstarszi producenci odgazowywaczy w USA. W 1929 r. sprawa sądowa między firmą Elliott Company (już nie prowadzącą działalności) a HSBW Cochrane Corporation pozwoliła obu firmom kontynuować produkcję odgazowywaczy.

Odgazowywacze są nadal używane do wielu zastosowań.

Rodzaje

  • W odgazowywacze termiczne
    • Typ natryskowo-tacowy (zwany również typem kaskadowym ) zawiera pionową lub poziomą, kopułową sekcję odpowietrzającą zamontowaną na górze poziomego cylindrycznego zbiornika, który służy jako odpowietrzony zbiornik magazynowy wody zasilającej kocioł.
    • Typu natryskowego składa się tylko z poziomej (lub pionowej) cylindrycznego zbiornika, który służy zarówno do sekcji odpowietrzania, oraz zbiornika wody zasilającej do kotła.
  • W odgazowywacze próżniowe
    • Odgazowywacz dynamiczny do produktów o średniej i wysokiej lepkości
    • Odgazowywacz statyczny do produktów o niskiej lepkości
  • Odpowietrznik USG dla produktów bardzo lepkich

Odgazowywacze termiczne

Odgazowywacz

Odgazowywacze cieplne są często stosowane w celu usunięcia rozpuszczonych gazów w wodzie zasilającej do wytwarzania pary, kotłach . Tlen rozpuszczony w wodzie zasilającej spowoduje poważne uszkodzenia korozyjne w kotle, przyczepiając się do ścianek metalowych rur i innych urządzeń i tworząc tlenki (takie jak rdza). Rozpuszczony dwutlenek węgla łączy się z wodą tworząc kwas węglowy, który może powodować dalszą korozję. Większość odgazowywaczy jest zaprojektowana tak, aby usuwać tlen do poziomu 7 ppb wagowo lub mniej, a także zasadniczo eliminować dwutlenek węgla. Odgazowywacze w układach wytwarzania pary większości elektrociepłowni wykorzystują parę o niskim ciśnieniu pozyskiwaną z punktu poboru w układzie turbiny parowej . Jednak generatory pary w wielu dużych zakładach przemysłowych, takich jak rafinerie ropy naftowej, mogą wykorzystywać każdą dostępną parę o niskim ciśnieniu.

Istnieje wiele różnych odgazowywaczy dostępnych od wielu producentów, a rzeczywiste szczegóły konstrukcyjne będą się różnić w zależności od producenta.

Figury 1 i 2 są reprezentatywnymi schematami przedstawiającymi każdy z dwóch głównych typów odgazowywaczy.

Odgazowywacz natryskowy i tacowy

Rysunek 1: Schematyczny diagram typowego odgazowywacza typu tacowego.

Typowy odgazowywacz natryskowo-tacowy na rysunku 1 ma pionową, kopułową sekcję odpowietrzania zamontowaną nad poziomym zbiornikiem wody zasilającej kocioł. Woda zasilająca kocioł wchodzi do pionowej sekcji odpowietrzania przez zawory natryskowe nad perforowanymi tacami, a następnie spływa w dół przez perforacje. Para z odpowietrzania pod niskim ciśnieniem wchodzi poniżej perforowanych tac i przepływa w górę przez perforacje. Połączone działanie zaworów natryskowych i tac gwarantuje bardzo wysoką wydajność ze względu na dłuższy czas kontaktu pary z wodą. W niektórych konstrukcjach stosuje się różne typy wypełnień zamiast tac perforowanych, aby zapewnić dobry kontakt i mieszanie pary z wodą zasilającą kocioł.

Para usuwa rozpuszczony gaz z wody zasilającej kocioł i wychodzi przez zawór odpowietrzający w górnej części kopuły. Ten zawór odpowietrzający nie powinien być wystarczająco otwarty, ponieważ odgazowywacz nie będzie działał prawidłowo, powodując wysoką zawartość tlenu w wodzie zasilającej trafiającej do kotłów. Jeżeli kocioł nie posiada analizatora zawartości tlenu, wysoki poziom chlorków w kotle może świadczyć o niedostatecznym otwarciu zaworu odpowietrzającego. Niektóre konstrukcje mogą zawierać skraplacz odpowietrzający do wychwytywania i odzyskiwania wody porwanej w odpowietrzonym gazie. Linia wentylacyjna zwykle zawiera zawór i tylko tyle pary może uchodzić z odpowietrzonymi gazami, aby zapewnić małą widoczną, charakterystyczną smugę pary.

Odpowietrzona woda spływa do poziomego zbiornika magazynowego, skąd jest pompowana do systemu kotła parowego. Para grzewcza o niskim ciśnieniu, która wchodzi do zbiornika poziomego przez rurę bełkotki w dnie zbiornika, służy do utrzymywania ciepła przechowywanej wody zasilającej kocioł. Zewnętrzna izolacja naczynia jest zwykle zapewniana w celu zminimalizowania strat ciepła.

Odgazowywacz typu spray

Rysunek 2: Schematyczny diagram typowego odgazowywacza typu natryskowego.

Jak pokazano na Figurze 2, typowy odgazowywacz typu rozpyłowego jest zbiornikiem poziomym, który ma sekcję podgrzewania (E) i sekcję odpowietrzania (F). Dwie sekcje są oddzielone przegrodą (C). Para pod niskim ciśnieniem wchodzi do naczynia przez bełkotkę na dnie naczynia.

Woda zasilająca kocioł jest rozpylana do sekcji (E), gdzie jest wstępnie podgrzewana przez unoszącą się parę z bełkotki. Zadaniem dyszy rozpyłowej wody zasilającej (A) i sekcji podgrzewania wstępnego jest podgrzanie wody zasilającej kocioł do jej temperatury nasycenia, aby ułatwić odpędzanie rozpuszczonych gazów w kolejnej sekcji odpowietrzania.

Wstępnie podgrzana woda zasilająca przepływa następnie do sekcji odpowietrzania (F), gdzie jest odpowietrzana przez parę unoszącą się z systemu bełkotki. Gazy usuwane z wody wychodzą przez otwór wentylacyjny w górnej części naczynia. Ponownie, niektóre projekty mogą zawierać skraplacz odpowietrzający do wychwytywania i odzyskiwania wody porwanej w odpowietrzonym gazie. Również znowu, linia odpowietrzająca zwykle zawiera zawór i tylko tyle pary może uchodzić z odpowietrzonymi gazami, aby zapewnić małą i widoczną charakterystyczną smugę pary.

Odpowietrzona woda zasilająca kocioł pompowana jest z dna zbiornika do układu kotłowego wytwarzającego parę.

Tłumiki (opcja) zostały wykorzystane do zmniejszenia poziomu hałasu odpowietrzania w przemyśle urządzeń odgazowywaczy.

Odgazowywacz próżniowy

Odgazowywacze są również używane do usuwania rozpuszczonych gazów z produktów takich jak żywność, produkty higieny osobistej, produkty kosmetyczne, chemikalia i farmaceutyki w celu zwiększenia dokładności dozowania w procesie napełniania , zwiększenia stabilności produktu na półce, aby zapobiec efektom utleniania (np. przebarwienia, zmiany zapachu lub smaku, zjełczenia), zmiany pH i zmniejszenia objętości opakowania. Odgazowywacze próżniowe są również wykorzystywane w branży petrochemicznej.

Odgazowywacz dynamiczny

Jak pokazano na rysunku 3, produkt jest rozprowadzany jako cienka warstwa na szybkoobrotowej wirującej tarczy [3] za pomocą specjalnego systemu podawania [1]. Siła odśrodkowa przerzuca go przez perforowane sito na wewnętrzną ścianę naczynia, w której panuje próżnia. W procesie uwalniane są kieszenie powietrzne (gazowe) i odciągane przez próżnię [4]. Pompa tłoczna [2] przenosi odpowietrzony produkt do następnego procesu w linii produkcyjnej. W przypadku produktów o dużej lepkości tarcza obrotowa jest zastępowana tarczą statyczną.

Rysunek 3: Schematyczny diagram odgazowywacza z wirującym dyskiem

Zasady działania

Odpowietrzanie termiczne opiera się na zasadzie, że rozpuszczalność gazu w wodzie zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury wody i zbliżaniem się do jej temperatury wrzenia . W odgazowywaczu woda jest podgrzewana do temperatury bliskiej jej punktu wrzenia przy minimalnym spadku ciśnienia i minimalnym odpowietrzeniu. Odpowietrzanie odbywa się poprzez rozpylanie wody zasilającej do komory w celu zwiększenia jej powierzchni i może obejmować przepływ przez wiele warstw tac. Ta para płucząca (lub odpędzająca) jest podawana na dno sekcji odpowietrzania odgazowywacza. Kiedy para styka się z wodą zasilającą, podgrzewa ją do temperatury wrzenia, a rozpuszczone gazy są uwalniane z wody zasilającej i odprowadzane z odgazowywacza przez otwór wentylacyjny. Oczyszczona woda spada do zbiornika pod odgazowywaczem.

Odtlenianie

Chemikalia usuwające tlen są bardzo często dodawane do odpowietrzonej wody zasilającej kocioł w celu usunięcia wszelkich pozostałości tlenu, które nie zostały usunięte przez odgazowywacz. Rodzaj dodawanej substancji chemicznej zależy od tego, czy lokalizacja korzysta z programu uzdatniania wody lotnej czy nielotnej.

Większość systemów o niższym ciśnieniu (poniżej 650 psi (4500 kPa)) wykorzystuje programy oczyszczania nielotnego. Najczęściej stosowanym odtleniaczem w układach o niższym ciśnieniu jest siarczyn sodu (Na 2 SO 3 ). Jest bardzo skuteczny i szybko reaguje ze śladowymi ilościami tlenu, tworząc siarczan sodu (Na 2 SO 4 ), który nie tworzy kamienia kotłowego.

Większość systemów o wyższym ciśnieniu (powyżej 650 psi (4500 kPa)) i wszystkie systemy, w których obecne są pewne materiały wysokostopowe, wykorzystują obecnie programy lotne, ponieważ wiele programów obróbki opartej na fosforanach jest stopniowo wycofywanych. Programy lotne są dalej dzielone na programy utleniające lub redukujące [(AVT(O) lub AVT(R)] w zależności od tego, czy środowisko wymaga środowiska utleniającego czy redukującego w celu zmniejszenia występowania korozji przyspieszonej przepływem. spowodował liczne wypadki, w których doszło do znacznych strat mienia i życia Hydrazyna (N 2 H 4 ) jest odtleniaczem powszechnie stosowanym w lotnych programach oczyszczania.

Inne środki usuwające obejmują karbohydrazyd , dietylohydroksyloaminę , kwas nitrylotrioctowy , kwas etylenodiaminotetraoctowy , i hydrochinon .

Inspekcja i konserwacja

NACE International (obecnie znane jako Association for Materials Protection and Performance (AMPP)) i CIBO (Council of Industrial Boiler Owners) mają kilka zaleceń dotyczących zwiększenia żywotności jednostki odgazowywacza. Po pierwsze, regularne inspekcje (i badania) zbiornika ciśnieniowego pod kątem pękania spoin i naprawa wszelkich wad spoin. Po drugie, utrzymanie właściwej chemii wody w celu zmniejszenia pogorszenia się odgazowywacza. Po trzecie, zminimalizuj wahania temperatury i ciśnienia. Po czwarte, elementy wewnętrzne i akcesoria należy sprawdzić pod kątem prawidłowego działania.

Wykonanie odgazowywacza

Spawanie stalowych zbiorników ciśnieniowych podczas procesu produkcyjnego czasami wymaga obróbki cieplnej po spawaniu , XRAY, penetracji barwnika, ultradźwięków i innych badań nieniszczących. ASME Boiler and Pressure Vessel Code , NACE International i HEI (Heat Exchange Institute) mają zalecenia dotyczące rodzaju wymaganych testów.

Izolacja termiczna jest czasami wymagana po wyprodukowaniu lub po zainstalowaniu na miejscu projektu.

Zobacz też

Bibliografia

Cytaty

Źródła

Dodatkowe czytanie

Betz Handbook of Industrial Water Conditioning, rozdział 9 Odpowietrzanie wody zasilającej kocioł. Wydanie ósme, prawa autorskie 1980, LOC 79-56368.

Linki zewnętrzne