Введение. 
Решение проблем деаэрации воды в теплоэнергетике

В теплоэнергетике остается актуальной проблема деаэрации подпиточной воды тепловых сетей. Многие города в России имеют открытую систему теплоснабжения. Подпитка теплосети на некоторых ТЭЦ достигает 2−4 тыс. т воды в час. Для деаэрации воды используется морально устаревшая техника, созданная в первой половине или в середине 20-го века. Это атмосферные деаэраторы ДА и ДСА и вакуумные деаэраторы типа ДСВ — струйные и струйно-барботажные деаэраторы, работающие на экстенсивных принципах теплои массообмена между деаэрируемой водой и деаэрирующим агентом — паром. В вакуумных деаэраторах типа ДСВ-800 и ДСВ-400 в качестве деаэрирующего агента применяется вода, перегретая выше температуры кипения при расчетном вакууме. При снижении давления перегретая вода вскипает, образуя пар, который барботируется через слой деаэрируемой воды и контактирует в противотоке со струями деаэрируемой воды, диспергируемыми при прохождении дырчатых тарелок.

Недостатки работы типовых вакуумных деаэраторов ДСВ:

резкое снижение качества деаэрации при нагрузках деаэратора выше 50% (по общему потоку воды);

снижение качества деаэрированной воды при переменных нагрузках;

перерасход электроэнергии на перекачку греющей воды из теплосети и обратно в сеть через деаэраторы при снижении давления воды до атмосферного;

потери пара на обеспечение вакуума паровыми эжекторами;

высокие затраты труда на обслуживание и ремонт большого количества деаэраторов, работающих при малых нагрузках.

Реконструкция деаэраторов

Решение проблемы деаэрации подпиточной воды на ТЭЦ с открытыми системами теплоснабжения рассмотрим на примере ТЭЦ-5 г. Омска.

На ТЭЦ-5 установлено 8 вакуумных деаэраторов типа ДСВ (ДСВ-800 — 7 шт. и ДСВ-400 — 1шт.). Потери воды в теплосети составляют 1600 т/ч, которые должны восполняться деаэрируемой водой. В деаэраторы поступает 1600 т/ч деаэрируемой воды с температурой 20 ^ОС и 1400 т/ч греющей воды с температурой 100 ^ОС из теплосети. Суммарная производительность деаэраторов и общая подпитка теплосети составляет 3000 т/ч (53% деаэрируемой воды и 47% греющей). Температура деаэрированной воды — 57−62 ^ОС. Процесс деаэрации происходит при глубоком вакууме.

Специалистами ЗАО «Регион-Бизнес» (г. Москва) разработан проект реконструкции системы деаэрации подпиточной воды теплосети для ТЭЦ-5 (рис. 1), который включает в себя реконструкцию двух вакуумных деаэраторов ДСВ-800 с использованием изобретений автора: центробежно-вихревых деаэраторов (первая ступень деаэрации), капельных деаэраторов (вторая ступень деаэрации), системы обеспечения вакуума, контактных охладителей выпара (данные разработки подробно представлены в НТ № 1, 2001 г и № 1, 2006 г — прим. ред.).

Для осуществления этого проекта:

из деаэрационного бака деаэратора ДСВ-800 удаляют все устройства;

изготавливают и устанавливают над баком центробежновихревой деаэратор ДЦВ-800;

в верхней части бака устанавливают диспергаторы воды, поступающей в бак из ДЦВ-800;

на выпарном трубопроводе устанавливают подогреватель низкого давления в качестве охладителя выпара;

перед деаэратором устанавливают подогреватель деаэрированной воды, способный нагреть воду до 85 ^ОС.

Деаэрационная установка работает без подачи в деаэратор пара или греющей воды, т. е. на, так называемом, «начальном эффекте». Вода вскипает, образуя выпар, с которым удаляются агрессивные газы. Схема реконструкции предусматривает также использование конденсата выпара в качестве обессоленной воды для паровых колов. Охлаждение воды в деаэраторе на 10 ^ОС за счет образования выпара обеспечивает 16 кг конденсата на каждую тонну деаэрированной воды.

В результате реконструкции достигается следующее:

вместо восьми деаэраторов в работе остаются только два. Подпитка теплосети через деаэраторы сокращается с 3000 до 1600 т/ч (за счет ликвидации рециркуляции сетевой воды из теплосети в деаэраторы). Происходит перераспределение потоков греющего пара без увеличения количества отбираемого от турбин пара;

повышается температура нагреваемой в деаэраторе воды до 85 ^ОС, вместо 50−65 ^ОС, что приведет к уничтожению бактерий, находящихся в подпиточной воде;

обеспечивается высокое качество деаэрированной воды;

деаэратор может работать, как агрегат двойного назначения (деаэрация воды и выработка конденсата, один деаэратор выработает 12 800 кг/ч конденсата, два — 25 600 т/ч. При повышении температуры деаэрируемой воды можно увеличить количество получаемого конденсата).

Другим примером эффективного решения проблемы деаэрации является реконструкция деаэрационной установки в Кировской районной котельной г. Омска в 2008 г. Неработающий сетевой атмосферный деаэратор ДСА-300 был реконструирован в вакуумный производительностью 600 т/ч по указанной ниже схеме (рис. 2).

Деаэрируемая вода нагревается до 85 ^ОС в паровом подогревателе 6, подается в ДЦВ-600 (первую ступень деаэрационной установки), где удаляется 98% агрессивных газов. Далее, частично деаэрированная вода, подается в капельный деаэратор 2, где удаляются остатки агрессивных газов (до значений ниже установленных норм). Деаэрация воды происходит за счет мгновенного испарения воды, перегретой выше температуры кипения, соответствующей вакууму в деаэраторе. Выпар поступает в контактный охладитель выпара (ОВК) 3, где конденсируется потоком деаэрируемой воды, поступающей из системы холодного водоснабжения. Из того же водопровода вода подается в водоструйный эжектор 5 (ЭВ-100 с расходом рабочей воды 100 т/ч). Вода из ОВК и из ЭВ-100 поступает в бак 8 (бак-газоотделитель), после которого насосом 7 подается в ДЦВ-600 через паровой подогреватель 6. Деаэрированная вода подается насосом 9 в аккумуляторные баки или непосредственно в обратный трубопровод теплосети.

После завершения реконструкции неудовлетворительно работавшие атмосферные форсуночные деаэраторы были отключены.

Ранее (в 2002 г.) аналогичная реконструкция сетевого атмосферного деаэратора в вакуумный с установкой ОВК, с увеличением производительности до 600 т/ч произведена на Черепетской ГРЭС (г. Суворов, Тульская область).