Avluftare

En avluftare är en teknisk anordning som implementerar processen för avluftning [1] av en viss vätska (vanligtvis vatten eller flytande bränsle ), det vill säga dess rening från oönskade lösta gasföroreningar som finns i den. Vid många kraftverk och pannhus spelar den också rollen som en matarvattentank för ångpannor eller matning av värmenätet .

Utländsk terminologi

I en betydande del av utländska system av tekniska termer finns det ingen enskild term "avluftare" för att beskriva ett element i stationens termiska system i form av en tank med en kolonn; till exempel på tyska kallas kolonnen Entragaserdom, och termen "avluftare" ( Entgaser ) syftar bara på den, och matarvattenförrådstanken är Speisewasserbehälter. Nyligen, i vissa ryskspråkiga publikationer (om icke-traditionella mönster för våra företag eller översatta), är tanken separerad från avluftaren.

Typer av avluftare

Det finns ett stort antal typer av vertikala och horisontella avluftare tillverkade av olika tillverkare, som var och en kan ha strukturella skillnader. Figurerna 3 och 4 visar schematiskt elementen i de två huvudtyperna av avluftare.

Avluftare av skivtyp

Typiskt har den horisontella pannavluftaren som visas i figur 3 en vertikal avluftningstank monterad på en horisontell pannmatarvattentank eller MWCC. Icke-avluftat matarvatten eller kondensat, vanligtvis förvärmt i en förvärmare, kommer in i den vertikala avluftningskammaren ovanifrån och rinner ner genom raden av perforerade plattor i avluftningskolonnen och kommer in i matarvattentanken genom perforeringarna. Lågtrycksånga för avluftning införs från botten av stapeln av perforerade plattor och passerar uppåt genom deras hål. Vissa avluftningskonstruktioner använder olika typer av packningar och membran istället för perforerade brickor för att ge mer gränsyta och blanda ångan med vattnet. Ofta har avluftare inte en utan två eller flera avluftningskammare.

Gasen löst i vatten passerar in i gasångfasen, ånggasblandningen släpps ut genom en ventil eller ett rör i den övre delen av kolonnen (den så kallade "avdunstning"). Vanligtvis är utloppet för utsläpp av ånga utrustat med en ventil som reglerar mängden utgående ånga och är utformad för att öppnas när ett visst tryck överskrids - trycket av mättad ånga vid avluftarens driftstemperatur (102-110 ° C för atmosfäriska avluftare). I vissa utföranden kan en blixtkondensor tillhandahållas för att kondensera vattnet från blixten och återföra värmen som transporteras bort till systemet. Flash-ånga kan också användas vid kärnkraftverk (den användes vid kraftenheter med RBMK-1000-reaktorer ) för drift av ejektorer av ångturbinvakuumsystem , där den tillförs tillsammans med ånga som tillförs från en höghastighetsavluftningsreduktion enhet (BRU-D), och används som utstötningsmedium.

Det avluftade matarvattnet strömmar in i en horisontell lagringstank, från vilken det matas in i ånggeneratorn, ångpannans trumma eller in i den multipla forcerade cirkulationskretsen (MPC) (vid RBMK-reaktorn), in i separatortrumman .

I många konstruktioner av avluftare tillförs en del av ångan genom ett perforerat rör i botten av lagringstanken, beläget under vattenytan. Denna ånga upprätthåller temperaturen på vattnet i tanken och avluftar det dessutom genom bubbling .

För att minska värmeförlusten genom värmeväxling med den omgivande luften och för att förhindra brännskador av personalen i pannhuset, värmekraftverket , värmekraftverket och kärnkraftverket, är avluftarens yta täckt med en värmebeständig värmeisolering material.

Spray typ avluftare

Som visas i figur 4 är en avluftare av spraytyp vanligtvis en horisontell tank som har en förvärmningszon (E) och en avluftningszon (F). Dessa zoner är åtskilda av en platta (C). Lågtrycksångan kommer in i tanken genom ångkammen i botten av tanken.

Pannans matarvatten sprutas i zon (E), där det värms upp med ånga med hjälp av en ångkam. Matarvattenförstoftaren (A) och förvärmningszonen värmer vattnet till kokpunkten för att avlägsna lösta gaser i avluftningszonen.

Det förvärmda matarvattnet kommer in i avluftningszonen (F) där det avluftas av ångan som stiger upp från ångkammen. Gaserna som släpps ut från vattnet avlägsnas genom ventilationen i tankens övre del. I likhet med avluftare av platttyp inkluderar vissa konstruktioner anordningar för att återvinna vatten från avgaserna. Ventilationsvägen är också utrustad med en ventil som reglerar mängden utgående ånga för att säkerställa närvaron av en synlig ångastråle.

Det avluftade matarvattnet pumpas från botten av avluftaren till den ånggenererande anläggningen.

Utnämning

Korrosionsskydd av rörledningar och utrustning .
Tillhandahålla vattenförsörjning framför ångpannor eller för att mata värmesystemet.

Hur det fungerar

I en vätska kan en gas finnas i form av:

faktiskt upplösta molekyler ;
mikrobubblor (i storleksordningen 10 −7 m ) bildade runt partiklar av hydrofoba föroreningar;
i sammansättningen av föreningar som förstörs i efterföljande stadier av den tekniska cykeln med frigöring av gas (till exempel NaHCO 3 ).

I avluftaren sker en process för massöverföring mellan två faser : vätska och gas-ånga blandning. Den kinetiska ekvationen för koncentrationen av gasen löst i vätskan vid dess jämvikt (med hänsyn till innehållet i den andra fasen) koncentration , baserat på Henrys lag , ser ut som: $C_{\Gamma }$ $C_{\Gamma }^{P}$

{dC_{\Gamma } \over d\tau }=kf(C_{\Gamma }^{P}-C_{\Gamma }),

var är tiden;

\tau

f

är den specifika gränssnittsytan ;

k

är hastighetskoefficienten, som i synnerhet beror på den karakteristiska diffusionsvägen , som gasen måste övervinna för att lämna vätskan.

Uppenbarligen krävs det för fullständigt avlägsnande av gaser från vätskan ( deltrycket för den avlägsnade gasen ovanför vätskan måste tendera till noll, det vill säga de frigjorda gaserna måste effektivt avlägsnas och ersättas av ånga) och en oändlig process tid. I praktiken fastställs en tekniskt acceptabel och ekonomiskt genomförbar grad av avgasning. $C_{\Gamma }^{P}=0$

I termiska avluftare baserade på principen om diffusionsdesorption värms vätskan till kokning ; i detta fall är gasernas löslighet nära noll, den resulterande ångan (ångan) för bort gaser ( minskar) och diffusionskoefficienten är hög (ökar ). $C_{\Gamma }^{P}$ $k$

Små installationer är kända där en viss grad av avluftning uppnås genom att bestråla vätskan med ultraljud [2] . När vatten bestrålas med ultraljud med en intensitet i storleksordningen 1 W / cm 2 inträffar en minskning med 30-50%, ökar med cirka 1000 gånger, vilket leder till sammanslagning av gasbubblor med efterföljande utgång från vattnet under aktion av den arkimedeiska styrkan . $C_{\Gamma }^{P}$ $k$

Vypar

Avdunstning är en blandning av gaser som frigörs från vatten och en liten mängd ånga som ska avlägsnas från avluftaren. För normal drift av avluftare av vanliga konstruktioner bör dess förbrukning (för ånga i förhållande till produktivitet) vara minst 1-2 kg / t, och om det finns en betydande mängd fri eller bunden koldioxid i källvattnet - 2 -3 kg/t. För att undvika slöseri med vatten från kretsloppet kondenseras blixten från stora växter . Om ångkylaren som används för detta ändamål är installerad på avluftarens matarvatten (som visas i figuren), måste den vara tillräckligt underkyld till mättnadstemperaturen i avluftaren. I vakuumavluftare kan en del av ångan kondenseras av ejektorn.

Termiska avluftare

Termiska avluftare klassificeras efter tryck.

Beteckning	Sorts	Tryck , MPa	Temperatur , °C	Ansökan
DV	Vakuum	0,0075-0,05	40-80	Tillskottsvatten för värmenät, vatten för varmvattenpannor
JA	atmosfärisk	0,12	102-107	Tillsatsvatten för kraftvärme , matarvatten för förångare, tillsatsvatten för värmenät
DP	Högt blodtryck	0,6-0,7, mer sällan 0,8-1,2	158-164 170-188	Matarvatten för kraftpannor med ett initialt ångtryck på 9,8 MPa och över

Från atmosfäriska avluftare avlägsnas ånga under inverkan av ett lätt övertryck över atmosfärstrycket. Vakuumavluftare kan fungera under förhållanden där det inte finns någon ånga i pannrummet, men de kräver en speciell anordning för att suga ut ångan ( ejektor ). DP-avluftare har en stor väggtjocklek, men deras användning i TPP -kretsen gör det möjligt att minska mängden metallintensiv HPH och använda flash-ånga som ett billigt arbetsmedium för ång-jet kondensor ejektorer ; kondensorns avluftningstillbehör är i sin tur en vakuumavluftare.

Som värmeväxlare kan termiska avluftare vara blandade (vanligtvis tillförs värmeånga och/eller vatten till avluftarens volym) eller yta (värmemediet separeras från den uppvärmda värmeväxlarytan); det senare finns ofta i vakuumavluftare för värmenätverk.

Enligt metoden för att skapa faskontaktytan är blandningsavluftare uppdelade i jet- , film- och bubbelavluftare (det finns blandade konstruktioner).

I jet- och filmavluftare är huvudelementet avluftningskolonnen - en anordning där vatten strömmar från topp till botten in i tanken och uppvärmningsånga stiger från botten till toppen på blixten och kondenserar på vattnet längs vägen. I små avluftare kan kolonnen integreras i ett hus med en tank; vanligtvis ser det ut som en vertikal cylinder, dockad från ovan till en horisontell tank (cylindrisk tank med elliptisk eller konisk botten). Ovan är en vattenfördelare, nedanför är en ångfördelare (till exempel ett ringformigt perforerat rör ), mellan dem finns en aktiv zon. Kolonntjockleken för en given kapacitet bestäms av den tillåtna kärnbevattningsdensiteten ( vattenförbrukning per ytenhet).

I avluftare av jettyp passerar vatten genom kärnan i form av strålar, i vilka det kan delas upp med 5-10 perforerade plattor (ringformade ångplattor med en central passage alternerar med cirkulära med mindre diameter , strömlinjeformade längs kanten) . Jetavluftningsanordningar har en enkel design och låg ångmotstånd, men intensiteten på vattenavluftningen är relativt låg. Jet-typ kolonner har en stor höjd (3,5-4 m eller mer), vilket kräver en hög förbrukning av metall och är obekvämt under reparationsarbete . Sådana kolonner används som det första steget av vattenbehandling i tvåstegsavluftare av jetbubblande typ.

Det finns även munstycksavluftare (dropp) där vatten sprutas från munstyckena i droppform ; effektiviteten på grund av fasförfining är hög, dock försämras munstyckenas funktion vid igensättning och till minskade kostnader, och mycket el förbrukas för att övervinna munstyckenas motstånd [3] .

I avluftare med pelare av filmtyp är vattenflödet uppdelat i filmer som omsluter påfyllningsmunstycket, över vars yta vattnet rinner ner. Två typer av förpackningar används: beställd och obeställd. En beställd packning är gjord av vertikala, lutande eller sicksackark, såväl som från ringar, koncentriska cylindrar eller andra element som läggs i regelbundna rader. Fördelarna med ett beställt munstycke är förmågan att arbeta med höga bevattningsdensiteter med betydande vattenuppvärmning (20–30 ° C) och möjligheten till avluftning av omjukt vatten. Nackdelen är den ojämna fördelningen av vattenflödet över munstycket. En oordnad förpackning är gjord av små element av en viss form, slumpmässigt hällda i en vald del av kolonnen (ringar, bollar , sadlar , omega -formade element). Det ger en högre massöverföringskoefficient än beställd packning. Filmavluftare är okänsliga för föroreningar med glödskal, slam och järnoxider, men är mer känsliga för överbelastning.

I avluftare av bubblande typ bryts ångflödet som förs in i vattenskiktet upp till bubblor . Fördelen med dessa avluftare är deras kompakthet med en hög avluftningskvalitet. Viss överhettning av vatten inträffar i dem i förhållande till mättnadstemperaturen , motsvarande trycket i ångutrymmet ovanför ytan. Överhettningsvärdet bestäms av vätskekolonnens höjd ovanför bubbelanordningen. När vattenångan som innesluts av bubblor rör sig uppåt kokar den , vilket bidrar till en bättre frigöring från lösningen av inte bara syre , utan även koldioxid , som inte helt avlägsnas från vattnet i andra typer av avluftare; inklusive bikarbonater NaHCO 3 , NH 4 HCO 3 sönderdelas . I bubblingsanordningen åstadkommes, tillsammans med en betydande utveckling av den totala faskontaktytan, intensiv vätsketurbulens . Effektiviteten hos bubblande anordningar minskar med en signifikant minskning av den specifika ångförbrukningen. För att säkerställa djup avluftning måste vattnet i avluftaren värmas upp med minst 10 °C, om det inte finns möjlighet att öka ångflödet. Bubbelanordningar kan översvämmas i tanken i form av perforerade ark (det är svårt att tillhandahålla ett no-dip-läge) eller installeras i en kolonn i form av plattor.

Indikatorer och notation

Avluftarens prestanda - flödet av avluftat vatten vid avluftarens utlopp. I avluftare av DV-typ, när överhettat avluftat vatten används som värmemedium ( värmebärare ), ingår inte förbrukningen av den senare i prestandan.

Användbar kapacitet för avluftningstanken är den uppskattade användbara volymen av tanken, bestämd som 85 % av dess totala volym.

GOST upprättar rader för val av tankkapacitet (för DA 1–75 m³, DP 65–185 m³) och produktivitet (1–2800 t / h ). Avluftaren är designad enligt principen JA (DP, DV) - (kapacitet, t/h) / (användbar tankkapacitet, m³) ; kolumner separat KDA (KDP) - (prestanda) , BDA (BDP) tankar - (kapacitet) .

Litteratur

Richter L. A., Elizarov D. P., Lavygin V. M. Kapitel tre. Avluftare // Hjälputrustning för värmekraftverk. — M. : Energoatomizdat, 1987. — 216 s.
Kuvshinov O. M. Rzha? Ned med syre! . kwark.ru . " Vetenskap och liv " nr 12 (2006). Hämtad 3 september 2011. Arkiverad från originalet 8 april 2012. (obestämd)
Kuvshinov O. M. Slitsavluftare KVARK - en effektiv anordning för avluftning av vätska . kwark.ru . " Industriell energi " nr 7 (2007). Hämtad 3 september 2011. Arkiverad från originalet 8 april 2012. (obestämd)
GOST 16860-88*. Termiska avluftare. Typer, grundparametrar, acceptans, kontrollmetoder

Anteckningar

↑ Som regel klassificeras inte utrustning för kemisk avluftning som en avluftare, de talar om ett "avluftningsfritt system" för ett värmekraftverk; det behandlas inte i den här artikeln.
↑ Ultraljudsavgasning och skumdämpning av vätskor . Arkiverad från originalet den 8 april 2012.
↑ Sätt (otillgänglig länk) . Tillbehörsblogg . Hämtad 9 september 2011. Arkiverad från originalet 11 september 2012. (obestämd)