Вместе с тем следует отметить, что при грамотной эксплуатации в штатном режиме деаэраторы классической конструкции обеспечивают нормативные значения остаточного содержания кислорода в воде — не выше 20 мкг/л в аппаратах атмосферного типа и не выше 50 мкг/л в вакуумных. Поэтому критерием оценки эффективности той или иной модели должно служить устранение недостатков классических деаэраторов при обязательном обеспечении качества деаэрации.
В табл. 1.1 сведены данные по физическим способам интенсификации массообменных процессов, применённым в рассмотренных выше конструкциях деаэраторов.
Таблица 1.1 Применяемые в деаэраторах способы интенсификации массообмена
Характерно, что конструкции, прошедшие наиболее длительный путь практической реализации — классическая и ЦВДУ в конечном итоге воплотили в себе не один способ, а комбинацию способов интенсификации массообменных процессов. По этому параметру они, а также щелевой деаэратор, выгодно отличаются от «Авакса» и СВД. Однако следует иметь в виду, что в условиях котельных с водогрейными котлами, то есть при работе в вакуумном режиме, барботажные процессы в аппаратах традиционного типа становятся невозможными вследствие отсутствия пара.
| Тип деаэратора | Способы интенсификации массообмена | |
| Классический (ДА, ДВ) | Создание развитой поверхности контакта путём организации струйного, капельного, плёночного течения и барботажа воды паром в накопительном баке | |
| Щелевой (ДЩ) | Дроссельный эффект + плёночное течение + центробежная сепарация | |
| «Авакс» | Центробежно-вихревой эффект с образованием парогазовой полости | |
| Струйный вихревой (СВД) | Центробежно-вихревой эффект с образованием парогазовой полости | |
| Центробежно-вихревая деаэрационная установка (ЦВДУ) | Центробежно-вихревой эффект с образованием парогазовой полости + барботаж плёнки воды паром + организация капельного течения |
В табл. 1.8 деаэраторы разных типов сравниваются по ряду показателей. Таблица составлена разработчиками деаэраторов, поэтому следует учитывать некоторую её тенденциозность, в основном, в величинах количественных значений показателей. В частности, крайне узкий диапазон регулирования «Авакса» (90-110%), остаётся на совести авторов таблицы. Помимо этого вызывает сомнения возможность деаэрации при температурах ниже 70 0С по причинам большого объёма пара и низкой плотности при низких температурах. Также нельзя согласиться с утверждением о затруднительности автоматизации классических деаэраторов: на практике все они работают в автоматическом режиме. Показатель качества деаэрации, мкг О2/л, приведён по данным производителей.
ТАЬЛИЦА 1.8 СРАВНЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РАЗЛИЧНЫХ МОДЕЛЕЙ ДЕАЭРАТОРОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ 15 Т/Ч.
| Параметр | ДА-15 | ДВ-15 | ДЩ | «Авакс» | СВД вакуумный | СВД атмосферный | ЦВДУ вакуумная | ЦВДУ атмосферная | |
| Производительность, м³ | 15 | 15 | 10-18 | 10-20 | 8-16 | 8-16 | 1,5-18 | 1,5-18 | |
| Диапазон регулирования мощности | 50-110% | 50-110% | 25-120% с двумя щел. устр-вами | 90-110% | 25-120% | 25-120% | 10-120% | 10-120% | |
| Качество деаэрации, мкг/л | <20 | <50 | <50 | 30-50 | 30-50 | 16-20 | <20 | <10 | |
| Температура деаэрации, С° | 102-104 | 55-80 | 40-95, атмосферный до 104 | 60-95 | 40-95 | 102-104 | 70-95 | 102-104 | |
| Миним. давление воды на входе, кгс/см² | >0 | >1 | 3 | 4 | 2,5 | >0 | >0 | >0 | |
| Вес колонки, кг | 223 | 561 | 56 | 30 | 26 | 26+12 | 90 | 90 | |
| Комплектация охладителем выпара | Да | Да | Да | Нет | Охладитель интегрирован в деаэрационную головку | Охладитель интегрирован в деаэрационную головку | Входит в деаэрационную установку | Входит в деаэрационную установку | |
| Вес эжектора, кг | Не требуется | 11 | 10 | 45 | 6 | Не требуется | 6 | Не требуется | |
| Материал | Тарелки нерж. сталь, колонка обычная сталь | Тарелки нерж. сталь, колонка обычная сталь | Нерж. сталь или Ст3 | Нерж. ст., эжектор обычная | Все узлы изготавливаются из нержавеющей стали | Все узлы изготавливаются из нержавеющей стали | Сталь, нержавеющая сталь по запросу | Сталь, нержавеющая сталь по запросу | |
| Автоматизация | Затруднительна | Затруднительна | Возможна | Возможна | Имеется | Имеется | Имеется | Имеется |
Минимальным давлением воды на входе обладает, видимо, атмосферный деаэратор типа ДА, поскольку значения этого показателя для СВД и ЦВДУ следует признать явно заниженными: для создания в них центробежно-вихревого эффекта требуется значительное давление воды.
Наиболее металлоёмкими являются деаэраторы традиционной конструкции. Различия в металлоёмкости остальных моделей вряд ли можно признать существенными. Однако приведённые в табл. 1.8 весовые показатели относятся только к колонкам (головкам, в терминологии некоторых производителей) деаэраторов. Все модели, кроме ЦВДУ, предполагают наличие массивного бака-аккумулятора. Поэтому относительное различие в металлоёмкости классического и новых типов деаэраторов в действительности является не таким огромным, как можно заключить, исходя из данных табл. 1.1. По той же причине не столь сильно различаются и габариты деаэраторных установок.
Поскольку в охладителе выпара концентрация кислорода в парогазовой смеси максимальна, он в наибольшей степени подвержен угрозе коррозионного повреждения. По этой причине размещение охладителя выпара внутри колонки, изготовленной из нержавеющей стали, следует признать важным преимуществом струйного вихревого деаэратора СВД. Малая металлоёмкость СВД позволяет изготовлять его (за исключением бака-накопителя) исключительно из коррозионностойкого металла. Щелевой деаэратор также практически полностью выполняется из нержавеющей стали, и по этому параметру он не уступает СВД.
Результаты анализа, показывающего, в какой мере недостатки деаэраторов классической конструкции (см. начало гл. 1) исправлены в новых моделях, сведены в табл. 1.2.
Таблица 1.2 Сравнение новых моделей деаэраторов с деаэраторами классической конструкции
Однако исчерпывающий ответ о сравнительных достоинствах той или иной модели деаэратора может дать не сравнение заявленных производителями их технических характеристик, а данные многолетней практической эксплуатации.
В документе, принятом Госстроем в 2000 г., рекомендуется к применению только одна новая модель — щелевой деаэратор (ДЩ) фирмы «Кварк», однако причины подобного предпочтения не обязательно могут исчерпываться достоинствами конструкции.
В работе в рамках аудита водоподготовительного оборудования котельных обследованы щелевые ДЩ, прямоточные струйные (?) и центробежные «кавитационные» (имеются в виду, видимо, «Авакс» и/или струйные вихревые СВД) деаэраторы. Отмечается, что во всех моделях реализован одноступенчатый процесс с малым временем пребывания воды в зоне деаэрации. Обследованные деаэраторы обеспечивают эффективность лишь в узком диапазоне регулирования производительности при благоприятном температурном режиме. Во всех случаях аудиторской проверкой котельных установлено, что эффективность классических деаэраторов выше эффективности обследованных.
Для решения проблемы регулирования можно рекомендовать устанавливать несколько параллельно включенных деаэраторов и включать/выключать некоторые из них при изменении производительности (небольшие габариты и стоимость новых моделей позволяют это сделать). Можно, с другой стороны, постоянно поддерживать номинальный расход воды через колонку, обеспечив рециркуляцию деаэрированной воды на вход деаэратора. Однако всякое усложнение схемы или увеличение энергозатрат лишают указанные модели деаэраторов значительной части их преимуществ.
| Недостатки классической конструкции | Отличия новых моделей | |
| Высокая зависимость степени дегазации от точности поддерживания температурного режима | Все модели — термического типа, поэтому любой недогрев воды отражается на эффективности деаэрации | |
| Снижение эффективности дегазации при малых и превышающих номинальную нагрузках | Диапазон регулирования, исключая, возможно, «Авакс», значительно больше | |
| Сложность внутриколонковых устройств, большая металлоёмкость | Конструктивно новые модели гораздо проще. Это определяет их более низкую металлоёмкость, особенно без учёта бака-накопителя | |
| Высокий уровень коррозии, особенно в охладителе выпара | Основные элементы изготавливаются из нержавеющей стали (по ЦВДУ нет сведений, но разработчики заявляют об отсутствии значительной коррозии). Однако эжекторы выполняются из обычной стали. «Авакс» не имеет охладителя выпара, поэтому его отличает повышенные энергозатраты на эжекцию и потери теплоты с выпаром. По этому пункту вне конкуренции — ДЩ и ЦВДУ. | |
| Возможность гидроударов | Все модели, кроме ЦВДУ, исключают подачу пара непосредственно в аппарат, поэтому гидроудары исключены. Практика ЦВДУ доказала отсутствие гидроударов | |
| Сложность регулирования | Регулирование упрощается при отсутствии подачи пара | |
| Инерционность | Малая металлоёмкость определяет быстрый запуск | |
| Большие габариты | Объём колонки меньше в десятки и сотни раз. Но габариты установки определяются не ею, а, главным образом, объёмом бака-накопителя | |
| Для аппаратов атмосферного типа — необходимость в паре | Атмосферные деаэраторы, особенно небольших котельных при невысокой температуре воды после водогрейных котлов, для нагрева воды всё равно нуждаются в паре, но подогрев осуществляется за пределами установки | |
| Плохое качество деаэрации в вакуумных деаэраторах | Небольшой объём колонок облегчает поддержание вакуума. |
Подводя итог обсуждению проблемы выбора деаэратора, можно отметить следующее.
К выбору оптимальной модели деаэратора следует подходить с обязательным учётом особенностей объекта — наличия пара, требуемой производительности, диапазона регулирования, температуры воды на входе, требований к качеству воды (для подпитки паровых котлов или сети), допустимого уровня капитальных затрат и эксплуатационных расходов, квалификации персонала и др. Выбор какой-либо конструкции только по причине её «хорошей репутации», но без учёта хотя бы одного из перечисленных факторов, может не уменьшить, а увеличить количество проблем, связанных с деаэрацией воды.
Безусловное предпочтение следует отдавать проверенным практикой моделям. С этой точки зрения на общем фоне, наряду с классическим типом, выгодно выделяется деаэратор Зимина — центробежно-вихревая деаэрационная установка (ЦВДУ). Производители вполне справедливо одним из главных достоинств своей разработки считают обширную (около 20-ти лет) историю её внедрения на предприятиях большой и малой энергетики. Для небольших водогрейных котельных важным преимуществом ЦВДУ является её эффективная работа в вакуумном режиме. Этот факт документально подтверждается ссылками на отзывы и указанием объектов (адресов и телефонов компетентных лиц) успешных внедрений. На фоне почти единодушного мнения о плохой работе именно вакуумных деаэраторов классического типа указанное обстоятельство выглядит особенно впечатляюще.
Многолетний опыт практической эксплуатации различных модификаций своего аппарата выработал у авторов трезвый подход к своей разработке. Видимо, этим объясняется постепенный переход к двухступенчатой организации процесса и восстановление подачи пара в колонку. Представляется, что дальнейшая работа по развитию и модернизации конструкции ЦВДУ должна быть сосредоточена на повышении эффективности работы второй ступени установки.
В целом можно констатировать, что в новых моделях деаэраторов устранены почти все присущие аппаратам классического типа недостатки, но остаётся проблемным главный вопрос: обеспечивают ли новые конструкции требуемое качество деаэрации (глубину дегазации) в широком диапазоне изменения режимных параметров? Представляется, что ближе всех к положительному ответу на этот вопрос находится центробежно-вихревая деаэрационная установка ЦВДУ (деаэратор Зимина).