Le caldaie sono utilizzate in molte industrie per riscaldare l'acqua. Le applicazioni di caldaie includono principalmente riscaldamento dell'acqua, riscaldamento centralizzato, cucina, servizi igienici e sistemi di generazione di energia basati su caldaie. La parte essenziale di questo funzionamento della caldaia è l'acqua di alimentazione. Quest'acqua viene riciclata in tutto il sistema e non è mai esposta all'atmosfera esterna. Quest'acqua deve essere trattata per prevenire la corrosione, incrostazioni della superficie interna della caldaia. Per ovviare a questo problema, è stato dimostrato che l'aerazione è un processo efficace per rimuovere l'ossigeno e altri gas disciolti dall'acqua. Il disaeratore è il dispositivo utilizzato per trattare l'acqua di alimentazione prima di trasferirla in caldaia.
Cos'è il disaeratore?
L'acqua è un solvente universale che contiene molti gas disciolti che sono altamente corrosivi se esposti alla caldaia e ai componenti dei sistemi della caldaia. Oltre a questi gas disciolti, l'acqua contiene anche molti minerali disciolti. Quindi, quando l'acqua viene utilizzata come acqua di alimentazione per caldaie, danneggerà la caldaia.
Quando l'acqua contenente ossigeno disciolto viene aggiunta nella caldaia, la corrosione e la ruggine si formano a una velocità accelerata. Il ferro inizia a dissolversi a contatto con l'acqua formando idrossido di ferro. L'anidride carbonica presente nel vapore scorre attraverso tutte le tubazioni del vapore. Quando questo vapore cede la sua energia latente con conseguente acqua condensata, si combina con l'anidride carbonica libera e forma acido carbonico.
Processo di aerazione
L'acido carbonico nelle caldaie porta alla corrosione dei tubi e delle unità di trasferimento del calore. L'anidride carbonica quando si lavora insieme all'ossigeno porta al 40% in più di corrosione e formazione di calcare danneggiando la caldaia. Il processo di aerazione si è dimostrato la chiave per ottenere sistemi di caldaie altamente efficienti e di lunga durata. Questo è il dispositivo in cui avviene il processo di aerazione. Viene utilizzato per rimuovere l'ossigeno, l'anidride carbonica e altri gas disciolti dall'acqua prima di spostarla nel sistema caldaia. Sono essenziali nelle centrali termiche, sistema di generazione di energia a vapore , raffinerie di benzina, ecc. L'acqua di alimentazione viene prima trattata nel disaeratore e quindi trasferita nel sistema della caldaia.
Funzioni di disaeratore
Una delle proprietà dell'acqua è la sua tensione superficiale, poiché contiene un alto grado di tensione superficiale che tiene insieme tutte le cose. L'applicazione di un tensioattivo può ridurre la tensione superficiale dell'acqua. L'aerazione è il processo che rompe la tensione superficiale dell'acqua.
Questa funzione inizia con la riduzione della tensione superficiale dell'acqua mediante nebulizzazione o filmatura. Quindi il calore viene applicato all'acqua condensata. Dopo aver applicato il calore, ha luogo il processo di agitazione. I gas corrosivi separati dall'acqua vengono nuovamente liberati nell'atmosfera attraverso gli sfiati.
Design e componenti
Il disaeratore richiede impostazioni di alta temperatura e bassa pressione per funzionare correttamente. Devono avere la capacità di trattenere la condensa calda di ritorno dall'impianto oltre all'acqua fredda di reintegro. Un disaeratore deve essere progettato meccanicamente per rimuovere l'ossigeno dall'acqua a 7ppb e l'ossigeno rimanente viene rimosso chimicamente utilizzando gli scavenger di ossigeno come il solfito di sodio e l'idrazina.
Il design contiene un ingresso per l'acqua di reintegro per far entrare l'acqua grezza nel disaeratore. Sono inoltre presenti una valvola limitatrice di pressione e un rompi-vuoto per regolare la pressione nel sistema. Un ingresso condensa consente il vapore condensato nel sistema. Uno sfiato operativo è dotato di un orifizio per liberare i gas nell'atmosfera. Il vapore viene fatto passare nel disaeratore attraverso l'ingresso del vapore.
Un disaeratore che funziona con una pressione di 0,5 bar o 7 psi richiede una temperatura di 217 gradi Fahrenheit. I valori di temperatura e pressione possono variare a seconda del design.
Principio di funzionamento
L'obiettivo principale qui è rimuovere i gas disciolti. L'applicazione di calore è il modo corretto per rimuovere i gas disciolti dall'acqua. L'ossigeno viene a contatto con l'acqua dall'atmosfera esterna o dalle perdite nelle tubazioni. L'acido carbonico si forma all'interno della caldaia quando l'acqua viene riscaldata. Per livelli di anidride carbonica esenti da corrosione nell'acqua, il suo valore di pH deve essere mantenuto superiore a 8,5 pH.
Rimozione di ossigeno e anidride carbonica
La solubilità dei gas disciolti presenti nell'acqua diminuisce con l'aumentare della temperatura dell'acqua. Ciò significa che più ossigeno e anidride carbonica saranno liberati dall'acqua con l'aumento della temperatura. Quindi, dobbiamo aumentare la temperatura dell'acqua al valore vicino alla temperatura di saturazione dell'acqua. Riscaldando l'acqua al di sotto del punto di ebollizione si mantiene lo stato liquido dell'acqua.
L'acqua di trucco viene spruzzata nella copertura dello spray attraverso un ugello spray. Allo stesso tempo viene rilasciato anche vapore. Lo spruzzo d'acqua aumenta la superficie di contatto dell'acqua con il vapore. Ciò porta a una velocità di trasferimento del calore più rapida. Pertanto, l'acqua viene riscaldata rapidamente e molti gas non condensabili vengono liberati rapidamente. Questi gas non condensabili viaggiano attraverso lo sfiato.
Rimozione di gas non condensabili
L'acqua riscaldata dal vapore viene raccolta nella sezione di preriscaldamento del disaeratore. Una volta che il livello dell'acqua raggiunge il livello operativo del serbatoio, il vapore viene fatto passare attraverso un tubo del vapore in questa sezione. Questa bolla di vapore sale attraverso l'acqua riscaldando così l'acqua e rilasciando i gas non condensabili. Questi gas vengono poi liberati nell'atmosfera attraverso le prese d'aria.
Tipi di disaeratore
Il design del disaeratore differisce da un produttore all'altro. Esistono tre tipi popolari di disaeratori come il tipo termico, il tipo a disco rotante a vuoto e il tipo a ultrasuoni. Il tipo a disco rotante sottovuoto viene utilizzato per prodotti con viscosità da bassa ad alta, mentre il tipo a ultrasuoni viene utilizzato con prodotti molto viscosi.
In base al loro design, i disaeratori termici sono classificati in due tipi come il disaeratore a spruzzo e il disaeratore a cascata. Il disaeratore a spruzzo è costituito da un cilindro verticale o orizzontale che funge sia da sezione di disaeratore che da sezione di stoccaggio. Nel disaeratore a cascata la sezione del disaeratore è separata dalla sezione di stoccaggio. Qui, una sezione di disaeratore condannato verticale o orizzontale è posizionata sopra un serbatoio di stoccaggio orizzontale. Questo disaeratore è anche noto come disaeratore di tipo Spray e vassoio.
Disaeratore a spruzzo
Questo disaeratore contiene una sezione di preriscaldamento indicata con E, sezione disaeratore indicata con F separata da un deflettore indicato con C. Il vapore a bassa pressione viene fatto passare nel sistema attraverso lo sparger presente sul fondo del vaso. Per facilitare lo strippaggio dei gas disciolti nella sezione di deaerazione, l'acqua viene preriscaldata nella sezione E dalla corrente. L'acqua viene quindi disaerata nella sezione F. I gas rilasciati vengono liberati nell'atmosfera attraverso lo sfiato. Quest'acqua viene quindi pompata nelle caldaie che generano vapore utilizzando una pompa sul fondo del recipiente.
Disaeratore a cascata
In questo disaeratore, una sezione di deaerazione verticale del destino è montata sopra una sezione di stoccaggio dell'acqua di alimentazione orizzontale. La sezione di deareazione contiene vassoi perforati. L'acqua entra in questa sezione attraverso le valvole a spruzzo presenti sopra questi vassoi e si muove verso il basso. L'acqua passa dai vassoi al serbatoio di stoccaggio. Il vapore preriscaldato viene applicato all'acqua dalla tubazione forata presente nella sezione inferiore. Questo vapore riscalda l'acqua ei gas separati fluiscono verso l'alto. Questi vengono liberati tramite la valvola presente sulla sezione del disaeratore.
Disaeratore a cascata
Vantaggi e svantaggi
Ci sono molti vantaggi e svantaggi associati ai diversi tipi di disaeratori.
Rispetto agli altri tipi con la stessa capacità, il disaeratore a spruzzo è poco costoso e ha un peso inferiore. Questo disaeratore richiede anche meno Headroom. La sua capacità varia da 7000 a 280000 libbre all'ora.
Gli svantaggi del disaeratore a spruzzo sono la sua grande quantità di componenti meccanici in movimento che possono richiedere una maggiore manutenzione meccanica. Ciò aumenta i costi operativi di routine e l'affidabilità del disaeratore. In questo disaeratore, l'aerazione avviene in due fasi. Qui nell'area della testina di spruzzatura, circa il 90 percento dell'aerazione viene eseguito mentre il restante 10 percento viene effettuato nell'area di lavaggio o dell'ugello caricato a molla. Gli allineamenti critici dell'ugello del vapore influenzeranno l'affidabilità di questo tipo di disaeratore. Questo ha anche rendimenti di alta pressione limitati rispetto ad altri tipi.
I vantaggi del disaeratore di tipo a cascata sono la sua alta affidabilità, rendimenti HP più elevati, elevata consistenza DA e capacità elevata. Gli svantaggi di questo disaeratore sono il basso Headroom, il peso elevato e il prezzo elevato rispetto al disaeratore a spruzzo.
Applicazioni
Alcune delle applicazioni dei disaeratori sono le seguenti:
- Questi sono utilizzati per gli impianti di caldaie che funzionano a 75 libbre o capacità superiore.
- Impianti senza capacità di riserva.
- Impianti caldaia con carichi critici.
- Impianti che operano con il 25% di trucco o più.
- Centrali termiche.
- Questi possono anche rimuovere vari gas disciolti da prodotti come cibo, prodotti per la cura personale, cosmetici, prodotti chimici, ecc ...
- I disaeratori sono utilizzati nei prodotti farmaceutici per aumentare l'accuratezza del dosaggio nel processo di riempimento.
- Questi vengono utilizzati anche con i prodotti per aumentarne la stabilità a scaffale, per prevenire la decolorazione dei prodotti, ecc.
Il disaeratore viene solitamente utilizzato con caldaie nell'industria dei processi chimici o nell'industria della produzione di energia. L'utilizzo del disaeratore prima di alimentare l'acqua nella caldaia aumenta notevolmente l'efficienza e l'affidabilità delle caldaie. La corrosione provocata alla caldaia può essere notevolmente ridotta. Va inoltre tenuta sotto controllo la temperatura del vapore preriscaldato utilizzato nel disaeratore. Per ogni aumento di 10 gradi della temperatura dell'acqua di alimentazione si può osservare un aumento dell'1% del guadagno. La quantità di acido carbonico che si forma nel disaeratore dipende anche dal numero di bicarbonati presenti nell'acqua. Quali sono i valori di temperatura e pressione di lavoro per un disaeratore?
Domande frequenti
1). Perché il disaeratore è posizionato in alto?
Il disaeratore è posto ad una certa altezza per mantenere la pressione ottimale prima dell'aspirazione.
2). Perché i disaeratori vengono utilizzati nelle caldaie?
L'acqua contiene molti gas corrosivi disciolti. Quando questa acqua viene fornita direttamente alle caldaie, provoca un'elevata corrosione e ruggine dei componenti metallici della caldaia. Ciò danneggia le caldaie diminuendone l'affidabilità. Per evitare che questo disaeratore venga utilizzato nelle caldaie, per rimuovere questi gas non conduttivi presenti nell'acqua.
3). Il disaeratore è un recipiente a pressione?
Sì, è un recipiente a pressione. Questi sono disponibili sul mercato in diversi valori di pressione.
4). Cos'è il Deaerator Pegging?
Durante diversi eventi di avvio, la pressione del disaeratore diminuisce. Per stabilizzare le fluttuazioni di pressione durante le condizioni di avvio / rampa di salita / discesa, il sistema di ancoraggio viene mantenuto come riserva. Ciò mantiene la pressione del disaeratore sopra 3PSIG.
5). Come viene utilizzato per rimuovere l'ossigeno?
L'ossigeno si dissolve nell'acqua o durante il contatto con l'ambiente esterno o attraverso le perdite nel sistema di tubazioni. La solubilità dell'ossigeno diminuisce con l'aumentare della temperatura. Quindi, per rimuovere l'ossigeno dall'acqua, la temperatura dell'acqua viene aumentata nella sezione del disaeratore. Questo ossigeno separato viene quindi espulso attraverso le prese d'aria presenti sulla parte superiore.
