Введение
В настоящее время для систем теплоснабжения на нужды жилищно-коммунального хозяйства для повышения срока службы тепловых сетей на теплогенерирующих станциях, а также котельных используется процесс деаэрации сетевой воды. Но в связи с большим сроком эксплуатации деаэрационных установок происходит снижение эффективности их работы, в частности увеличение количественного содержания кислорода в греющей, подпиточной и сетевой воде, используемой для теплоснабжения потребителей, а также для восполнения тепловых потерь [1–3].
Цель исследования – изучение возможности в полной мере осуществлять процесс дегазации сетевой воды, а также более экономично эксплуатировать вакуумные деаэраторы подпитки тепловой сети.
Материалы и методы исследования
В деаэраторе подпитки теплосети (ДПТС) используется двухступенчатая схема деаэрации первая ступень – струйная, вторая – барботажная.
На ДПТС вода через распределительный коллектор поступает на первую тарелку, перфорация которой рассчитана на пропуск 30 % расхода воды, остальная вода через порог сливается на вторую тарелку.
Вторая тарелка является основной. Со второй тарелки вода сливается струями на третью тарелку, которая служит в основном для организации подачи воды на начало барботажного листа [2, 4].
Рис. 1. Схема подпитки тепловой сети без дегазатора
Под номинальной производительностью вакуумного деаэратора понимается расход умягченной воды, подлежащей деаэрации. Расход теплоносителя, сетевой воды, в номинальную производительность не входит [4–6].
Результаты исследования и их обсуждение
Теплоноситель – сетевая вода подается с торцов деаэратора перфорированным коллектором непосредственно под барботажный лист. При выходе из отверстий коллектора перегретая вода, вследствие уменьшения давления, вскипает, и выделившийся пар поступает под барботажный лист, а оставшаяся вода отводится из деаэратора, смешиваясь с деаэрированной водой [2, 3]. Схема подпитки тепловой сети без дегазатора приведена на рис. 1.
Как видно из рис. 1, теплоноситель от потребителя тепловой энергии нагнетается бустерными насосами (БН), где под давлением попадает в котлотурбинный цех (КТЦ), где происходит нагрев сетевой воды до требуемых параметров согласно температурному графику, затем уровень сетевой воды дополнительно поднимается сетевыми насосами (СН) для поддержания требуемого давления теплоносителя у потребителя. Часть сетевой воды подается на ДПТС, где происходит процесс дегазации греющей воды, после чего становится подпиточной. Для работы ДПТС и создания необходимого в нем давления ниже атмосферного применяется эжекторная установка (ЭУ). Умягченная вода, поступающая из химического цеха (Х/Ц), направляется на ЭУ, где в сочетании с паром создается пониженное давление. Это достигается за счет кинетической энергии потока умягченной воды, который направляется в патрубок меньшего сечения. В результате скорость умягченной воды значительно увеличивается, что приводит к падению давления. Внутри эжектора образуется вакуум, который служит движущей силой, обеспечивающей всасывание воздуха через боковой всасывающий патрубок эжектора и их смешение с основным потоком воды, который впоследствии удаляется через выпарный канал.
После процесса деаэрации подпиточная вода стекает в аккумуляторные баки (АБ), где происходит снижение температуры подпиточной воды, а также поддерживается необходимый уровень в баках, в случае аварийной ситуации на тепловой сети. После чего насосами аккумуляторных баков (НАБ) подается в тепловую сеть от потребителя для восполнения потерь сетевой воды, а также в случае увеличения расхода у потребителя (порыв тепловой сети).
Дегазационная установка – это устройство, предназначенное для дополнительной обработки умягченной воды от количественного содержания кислорода и оксидов углерода, оставшихся после вакуумной деаэрации. В результате такой дополнительной обработки умягченной воды происходит снижение количественного содержания кислорода и оксидов углерода, что приводит к увеличению срока эксплуатации всех элементов схемы подпитки тепловой сети, а также к снижению износа внутренних стенок трубопроводов сетевой воды, поступающей к потребителю.
Устройство дегазационной установки показано на рис. 2 [4].
Устройство дегазационной установки состоит из следующих элементов: 1 – входной патрубок умягченной воды; 2 – сепарационный экран; 3 – четырехсопловая тарелка; 4 – сливной патрубок; 5 – нижняя сопловая тарелка; 6 – вакуумный патрубок дегазатора; 7 – патрубок деаэрированной воды [6].
На модернизированной схеме подпитки тепловой сети размещены две дегазационные установки вакуумно-эжекционного типа (ВЭТ). Умягченная вода, подаваемая из Х/Ц, подается по трубопроводам во входной патрубок умягченной воды (1) на четырехсопловую тарелку (3) дегазационной установки. В ней происходит дегазация умягченной воды, сопровождаемая непрерывным и одновременным протеканием объемного вскипания кислорода и диоксида углерода, из-за интенсивного разбития струи умягченной воды, с помощью сепарационного экрана (2) при ее движении в ограниченном объеме ступеней эжектора, в котором происходит разряжение через вакуумный патрубок дегазатора (6). Данный процесс начинается, когда поток умягченной воды выходит из дегазационной установки, где происходит снижения давления, при значительном увеличении скорости потока.
Рис. 2. Устройство дегазационной установки
Вокруг образовавшегося потока воды формируется кольцевая зона вакуума, формирующая условия для мгновенного объемного вскипания кислорода и диоксида углерода, находящегося в ней. После чего вода сливается через сливной патрубок (4), где попадает на нижнюю сопловую тарелку (5), где распыляется на более мелкие струйки. Образованная поверхность раздробленного потока воды (до 100 тыс. м2/м3) является оптимальным условием для интенсификации процесса удаления кислорода и диоксида углерода из умягченной воды. Вакуум в дегазационной установке создают эжекторы через вакуумный патрубок дегазатора (6). Умягченная вода, пройдя все этапы дегазации в ВЭТ, сливается в бак ДПТС через патрубок деаэрированной воды (7).
Рис. 3. Схема подпитки тепловой сети с дегазатором
Для регулирования потока умягченной воды в вакуумный деаэратор подпитки тепловой сети существует байпасный трубопровод с запорной арматурой, через который можно направлять движение потока как в сам деаэратор, так и в дегазационную установку, для проведения ремонта или устранения неисправности ВЭТ. Схема подпитки тепловой сети с дегазатором приведена на рис. 3.
Заключение
Недостатком современной схемы подпитки тепловой сети большинства тепловых станций является то, что при большом сроке эксплуатации деаэрационных установок происходит снижение эффективности ее работы, в частности увеличение количественного содержания кислорода в греющей, подпиточной и сетевой воде, используемой для теплоснабжения потребителей, а также для восполнения тепловых потерь.
При подключении в схему подпитки тепловой сети дегазационной установки повышается эффективность работы вакуумного деаэратора за счет снижения нагрузки по греющей воде и пару на эжекторные установки, а значит, увеличивается срок службы эксплуатации каждого из них. Уменьшение паровой нагрузки на эжекторные установки снижает тепловую нагрузку на собственные нужды тепловой станции, а также тепловые потери в окружающую среду. Стабильное удержание кислорода в нормируемых параметрах сетевой и греющей воды для подпитки тепловой сети продлевает срок службы трубопроводов сетевой воды. Также при внедрении дегазационной установки в тепловую схему подпитки тепловой сети существует возможность работы вакуумного деаэратора, как совместно, так и отдельно друг от друга, что позволяет снизить количественное содержание кислорода в греющей воде для подпитки тепловой сети, не снижая при этом надежности работы оборудования. Преимуществом данного метода является дешевизна и простота проведения монтажных работ.
Библиографическая ссылка
Легкий А.Д., Пушкарский А.Г., Карапузова Н.Ю., Кондауров П.П. ВЛИЯНИЕ ДЕГАЗАЦИОННОЙ УСТАНОВКИ ВАКУУМНОГО ДЕАЭРАТОРА ДЛЯ ПОДПИТКИ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2025. № 2. С. 71-75;URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=13701 (дата обращения: 14.03.2025).
DOI: https://doi.org/10.17513/mjpfi.13701