Тема № 6. Видалення з води розчинених газів.

Питання теми:

6.1. Фізичні методи дегазації води.

6.2. Хімічна дегазація води.

Основні терміни: дегазація, аерація, знекиснення води, барботування, ред – оксіоніти, озонування.

Зміст фізичних методів

6.1. Фізичні методи дегазації води.

Загальні відомості.

Метод дегазації полягає в тому, що вода контактує з газом (переважно повітрям або водяною парою), в якому немає розчинених газів або вони містяться в невеликих кількостях, значно менших, ніж розчинено у воді, тобто парціальний тиск газів, які видаляють, в продувному газі дорівнює нулю або близький до нього. Під час продування води повітрям (аерації) видаляються сірководень і оксид карбону (IV), оскільки їх вміст невеликий і парціальний тиск у повітрі близький до нуля. Так, в атмосферному повітрі міститься 0,1—0,3%соа. Оскільки парціальний тиск кисню в повітрі досить великий (вміст кисню в ньому 21 %), то аерацією

Залежно від конструктивного оформлення застосовують різні типи дегазаторів: пінні, балотувальні, плівкові з різними насадками, термічні, вакуумні, вакуумно-ежекційні. Плівкові дегазатори з насадкою з кілець Рашига застосовують для глибокого видалення з води вуглекислого газу і сірководню. Барботувальні дегазатори використовують для глибокого видалення вуглекислого газу на установках продуктивністю не більш як 20 м3/год. У разі глибокого (за залишкової концентрації 0,01—0,05 мг/дм3 або часткового (0,3—0,5 мг/дм3) знекиснення води, а також спільного видалення кисню і вуглекислого газу застосовують вакуумні дегазатори з насадкою з кілець Ра­шига.

Характеристика плівкового дегазатора.

Плівковий дегазатор з насадкою з кілець Рашига являє собою циліндричний апарат, у нижню частину якого вентилятором подають повітря.

Вода надходить у верхню частину дегазатора і рівномірно розподіляється по перерізу плитою з ковпачками. Насадка розміщується на проміжному днищі з дірчастого листа або у вигляді зварної рами з кутової сталі. В таких дегазаторах залишковий вміст вуглекислого газу у воді становить 1—2 мг/дм3. У разі видалення сірководню воду спочатку підкислюють до рн = 5, а потім дегазовану воду підлужують до необхідних значень рн. Щільність зрошення насадки водою становить 60 м3/м2 • год) при глибокому видаленні оксиду кар­бону (IV) або сірководню; при частковому видаленні СО2 в процесі знезалізнення води. Витрати повітря на 1 м3 дегазованої води становлять 15 м3 при глибокому, 4 м3 при частковому видаленні вуглекислого газу і 12 м3 при глибокому видаленні сірководню.

 

Рис. 6.1. Схема плівкового дегазатора.

Апарати барботувального типу.

У процесі дегазації води в апаратах барботувального типу створюється більша поверхня контакту рідкої і газової фаз. Залежно від залишкової концентрації газу, який видаляють, застосовують односекційні і двосекційні дегазатори. У двосекційному апараті вода проходить послідовно через обидві секції. Повітря, яке подають у дегазатор, розподіляється на два однакових потоки, що надходять окремо в кожну секцію через повітророзподільну плиту. Розбризкування води здійснюють дірчастими стаканами із заглушеним днищем. Витрати повітря під час барботування становлять 10 м3 на 1 м3 води. Витрати води на одиницю площі барботувального дегазатора дорівнюють 60 м3 / (м2 • год).

Схема цього дегазатора наведена на рис.6.2.

 

Рис. 6.1. Схема дегазатора барботувального типу.

Термічні дегазатори.

Значного поширення в практиці очищення води від газів набули термічні дегазатори. Принцип дії цих апаратів ґрунтується на контакті води з парою. Нагрівання води до температури насичення за даного тиску сприяє зниженню парціального тиску газу над водою до нуля, розчинність його також зменшується до нуля. Підвищення температури води інтенсифікує дифузію молекул газу і видалення їх у парову фазу. Одночасно зменшується коефіцієнт абсорбції газу.

Термічні дегазатори для підготовки живильної води для парогенераторів електростанцій поділяють на кілька типів: вакуумні ДСВ (що працюють за тиску 0,0075—0,05 мпа), атмосферного тиску типу ДСА (0,12 мпа) та підвищеного тиску типу ДСП (0,6— 0,8 мпа). Двоступінчастий дегазатор ДСА складається з горизонтального циліндричного бака - акумулятора 14, деаераційної колонки 2, зануреного барботувального пристрою і охолоджувача випару 4. Очищувана вода надходить по трубопроводу 7 і змішується з парою з трубопроводу 1 на першій верхній тарілці деаераційної колонки, з якої вода струменями зливається на другу тарілку, а потім у бак-акумулятор. З нього вода після витримування надходить у барботувальний пристрій, що являє собою дірчастий лист 12, під який подають пару по трубопроводу 6. Останній барботують у воду, що рухається по каналу 13 до трубопроводу 11, який відводить дегазовану воду. Вода, що виходить з бар­ботувального пристрою, закипає у вертикальному каналі, утвореному листами 9 і 10. Пара після барботувального пристрою через паровий простір бака над поверхнею води надходить у деаераційну колонку, де, піднімаючись угору, омиває струмені води, що рухаються назустріч. Неконденсована пара і виділені з води гази видаляють по трубопроводу 3, а також частково в охолоджувач випару 4, де відбувається підігрівання дегазованої води. В охолоджувачі випару пара конденсується, а виділені гази видаляються в атмосферу. Підведення додаткової нагрівної пари в дегазатор здійснюють по трубопроводах 5 і 8.

Вакуумні деагзатори.

Вищими інтенсивністю процесу та ефектом дії характеризуються вакуумні дегазатори, які бувають з підігріванням і без підігрівання води. Вакуумні дегазатори з підігріванням води використовують для глибокої дегазації. Застосування вакуумних дегазаторів дає змогу зменшити температуру кипіння води, що полегшує добір матеріалів для дегазації агресивних вод.

Щоб досягти максимального ефекту дегазації, слід забезпечити зниження парціального тиску газу, який видаляють, до нуля, нагрівання води до максимально можливої температури (здебільшого до температури кипіння), сталість температури води, більшу поверхню контакту водяної і газової (парової) фаз.

Рис. 6.2. Термічний дегазатор води.

 

Для цього потрібно застосувати насадку з мак­симально розвиненою поверхнею або організувати інтенсивне барботування, що досягається подаванням газу або водяної пари під підвищеним тиском. Одночасно слід збільшити тривалість контакту води і газу (па­ри). Ефект дегазації залежить від кількості пари, що подається на барботування. Концентрація кисню у воді за витрати пари на барботування до 1 5—20 кг/т різко знижується (рис. 7.6). Слід організувати безперервне відведення газів, що видаляються з води, щоб забезпечити їх мінімальний парціальний тиск.