Odgazowywacze: usuwanie tlenu z wody zasilającej kocioł to proces mechaniczny, który usuwa rozpuszczony tlen i dwutlenek węgla z wody zasilającej przed jej doprowadzeniem do kotła parowego, chroniąc kocioł, ekonomizer, rurociągi i system kondensatu przed korozją. Niemal każdy przemysłowy kocioł, poza najmniejszymi jednostkami kompaktowymi, polega na jakiejś formie odgazowywania, a błędne rozwiązania szybko zamieniają układ w problem korozji.
Woda uzupełniająca i powracający kondensat przenoszą rozpuszczone gazy atmosferyczne, głównie tlen i dwutlenek węgla. Rozpuszczony tlen jest silnie korozyjny dla stali węglowej w temperaturach kotłowych, powodując miejscowe wżery na ściankach rur, bębnach i rurociągach doprowadzających wodę; niewielka ilość może spowodować przebicie znacznie wcześniej niż zauważalne stałe cienienie ścian. Dwutlenek węgla tworzy kwas węglowy, obniżając pH i napędzając korozję w liniach kondensatu, pułapkach i wymiennikach ciepła, daleko wstecz od kotła. Usunięcie obu gazów zanim dotrą do rozgrzanego metalu jest znacznie tańsze niż radzenie sobie z konsekwencjami.
Rozpuszczalność gazów w wodzie spada gwałtownie wraz ze wzrostem temperatury, osiągając praktyczne minimum w pobliżu temperatury wrzenia przy danym ciśnieniu roboczym. Odgazowywacz podgrzewa dopływającą wodę parą, aby doprowadzić ją do temperatury nasycenia lub bardzo blisko niej, dzięki czemu rozpuszczone gazy wychodzą z roztworu jako gaz wolny. Samo ogrzewanie nie wystarcza: uwolniony gaz musi zostać usunięty zanim się ponownie rozpuści, dlatego odgazowywacze łączą ogrzewanie z mechanicznym szorowaniem, rozbijając wodę na drobne krople przeciwko parze płynącej w kierunku przeciwnym i odpowietrzając uwolniony gaz zanim ostygnie i ponownie się rozpuści.
Wybór sprowadza się do wielkości kotła, zmienności obciążenia oraz wymaganego celu dotyczącego tlenu resztkowego w dalszej części instalacji.
Prawidłowo dobrany i prowadzony odgazowywacz z odpowiednim dopływem pary i prawidłowym odpowietrzaniem rutynowo redukuje rozpuszczony tlen do niskiego poziomu części na miliard, często podawanego jako 7 ppb (0,005 cm3/L) lub mniej w wytycznych HEI i ASME, przy jednoczesnym zredukowaniu dwutlenku węgla do poziomu znikomego. Utrzymanie tego zakresu wymaga wystarczającego przepływu pary do utrzymania temperatury nasycenia przy wszystkich obciążeniach, prawidłowego odpowietrzania i odpowiedniego czasu przebywania w sekcji szorującej.
| Parametr | Źle obsługiwany odgazowywacz | Dobrze prowadzony odgazowywacz |
|---|---|---|
| Pozostały rozpuszczony tlen | 50 do 100+ ppb | 7 ppb (0,005 cm3/L) lub mniej |
| Temperatura pracy vs nasycenie | Kilka stopni C poniżej nasycenia | W granicach około 1°C od nasycenia |
| Szybkość odpowietrzania | Niedostateczne lub nadmierne odpowietrzanie | Ustawiona zgodnie z krzywą producenta dla obciążenia |
| Kontrola poziomu w zbiorniku | Niestała, skłonna do gwałtownego odparowania | Stabilna, dobrana pod kątem zapasu NPSH pomp |
Poniżej sekcji odgazowującej każdy odgazowywacz ma zbiornik magazynowy zawierający odgazowaną wodę w temperaturze nasycenia, gotową dla pomp zasilających. Zbiornik buforuje wahania zapotrzebowania i, co równie ważne, zapewnia wysokość i ciśnienie statyczne potrzebne pompom zasilającym do spełnienia wymogu NPSH. Ponieważ woda magazynowa znajduje się blisko punktu wrzenia, zapas między dostępnym a wymaganym NPSH jest z założenia niewielki, dlatego zbiorniki magazynowe są niemal zawsze montowane na podwyższonych stalowych konstrukcjach, czasami zwanych wieżami odgazowywacza, tak aby dodatkowy słup ciśnienia zapobiegał kawitacji na króćcu ssawnym pompy. Kontrola poziomu i ciśnienia traktowana jest tu jako funkcja ochronna, a nie tylko zarządzanie zapasem.
Mechaniczne odgazowywanie usuwa zdecydowaną większość rozpuszczonego tlenu, ale nie osiąga zera. Chemiczne środki odtleniające, takie jak siarczyn sodu dla kotłów niskiego i średniego ciśnienia lub środki zastępujące hydrazynę i pochodne karbohydrazydowe dla jednostek wysokociśnieniowych, są dozowane za odgazowywaczem, aby zareagować z tym resztkowym tlenem. Pochłaniacze są środkiem zapasowym i do wygładzania wyników, a nie substytutem mechanicznego odgazowywania.
Wydajność zależy także od ilości kondensatu zwracanego przez zakład i jego stanu. Kondensat dociera gorący i w dużej mierze wolny od gazów, jeśli system zwrotu kondensatu jest szczelny i dobrze odpowietrzony, co odciąża odgazowywacz, podczas gdy dopływ powietrza w miejscu pomp lub uszkodzone pułapki ponownie wprowadzają tlen, który już został wcześniej usunięty. Wydajność odgazowywacza, stawki spuszczania i integralność kondensatu najlepiej przeglądać razem; zobacz nasz przegląd praktyk spuszczania kotła (boiler blowdown), aby dowiedzieć się, jak rozpuszczone substancje stałe koncentrują się i są usuwane z kotła.
Rutynowa konserwacja obejmuje inspekcję zaworów rozpylających i tac pod kątem osadów lub erozji, kontrole szybkości odpowietrzania względem obciążenia, instrumentację poziomu i ciśnienia w zbiorniku oraz okresowe badania rozpuszczonego tlenu na wylocie. Te zadania łatwo odkładać, a konsekwencje pojawiają się miesiące później w postaci wżerów na rurach, dlatego wiele zespołów śledzi inspekcje i dzienniki dawkowania w systemie CMMS takim jak Fabrico, utrzymując prace w stałym cyklu, aby wczesne odchylenia zostały wykryte. Zarezerwuj demonstrację Fabrico, aby zobaczyć, jak harmonogramy PM dla odgazowywaczy wpisują się w szerszy program niezawodności.
Zwykły zbiornik wody zasilającej po prostu przechowuje wodę dla pomp zasilających kocioł. Odgazowywacz aktywnie podgrzewa i mechanicznie szoruje wodę parą, aby usunąć rozpuszczony tlen i dwutlenek węgla, a następnie odpowietrza uwolnione gazy.
Sekcja magazynowa utrzymuje wodę blisko punktu wrzenia, więc zapas przeciwko kawitacji pomp jest niewielki. Podniesienie zbiornika zwiększa słup ciśnienia na ssaniu pompy, spełniając wymóg NPSH i zapobiegając gwałtownemu odparowaniu na króćcu ssawnym pompy.
Niektóre bardzo małe lub niskociśnieniowe systemy stosują wyłącznie uzdatnianie chemiczne, ale dla większości kotłów przemysłowych jest to niepraktyczne w skali, ponieważ dawkowanie musi śledzić stale zmieniające się obciążenie tlenowe bez mechanicznego usuwania. Standardowym podejściem jest mechaniczne odgazowywanie plus pochłaniacz jako etap końcowy.
Zaloguj
Blog