دی اریتور هوازدا

دی اریتور هوازدا وسیله‌ای است که به طور گسترده برای حذف هوا و سایر گازهای محلول در آب تغذیه به بویلرهای فولادی بخار استفاده می‌شود. اکسیژن محلول در آب تغذیه یگ با برخورد به دیواره‌های فولادی و لوله‌ها و دیگر تجهیزات بخار تشکیل اکسید آهن یا زنگ آهن می‌دهد و باعث آسیب دیدگی و خوردگی جدی تجهیزات بخار می‌شود.

همچنین وجود کربن دی اکسید در آب باعث ایجاد اسید کربنیک می‌شود که این هم از طرف دیگر باعث خوردگی بیشتر آب می‌شود. لذا از دی اریتور هوازدا برای حذف اکسیژن تا ۷ پی پی ام ( ۵ ده هزارم سانتیمتر مکعب در هر لیتر) یا کمتر طراحی می‌کنند. در این مقاله به طول کامل در مورد تجهیزات دی اریتور و اهمیت آن و نحوه انتخاب آن توضیح داده‌ایم.

دو مدل مختلف دی اریتور هوازدا را در شکل می‌بنید که سمت راست دارای برج است و بازده بیشتری نسبت به مورد سمت چپ دارد!

انواع دی اریتور هوازدا Deaerator

به طور کلی برای سیستم‌های بخار دو نوع اصلی از دی اریتور هوازدا به کار می‌رود. در اینجا دو نوع اصلی هوازدا یا هواگیر، نوع سینی و نوع اسپری وجود دارد:

• نوع سینی (که نوع آبشاری Cascade-Type Deaerator نیز نامیده می‌شود) شامل یک بخش هوازدایی گنبدی عمودی است که بر روی یک ظرف استوانه ای افقی نصب شده است که به عنوان مخزن ذخیره آب تغذیه دیگ بخار هوادهی شده عمل می‌کند. شکل زیر وسط این مدل از دی اریتور را نشان می‌دهد.
• نوع اسپری Spray-Type فقط از یک مخزن استوانه ای افقی (یا عمودی) تشکیل شده است که هم به عنوان بخش هوادهی و هم به عنوان مخزن ذخیره آب تغذیه دیگ عمل می‌کند. در شکل بالا سمت راست مدل سینی دار و مدل سمت چپ مدل اسپری
• نوع دیگری که در صنایع بزرگتر مانند نیروگاه‌ها کاربرد دارد، از نوع سینی دار افقی است که در شکل زیر سمت چپ مشاهده می‌کنید. در این مقاله به توضیح این مورد نمی‌پردازیم و در داخل مقاله‌ای دیگر در مورد این نوع دیگر توضیح داده خواهد شد.

انواع دی اریتور هوازدا را در سه مدل سنی دار، ستونی و اسپری مشاهده می‌کنید!

دی اریتور هوازدا نوع سینی دار

هواگیر (دی اریتور هوازدا) از نوع معمولی سینی افقی در شکل بالا سمت راست مشخص شده است، دارای یک بخش هواگیری گنبدی عمودی است که در بالای یک مخزن ذخیره آب تغذیه دیگ افقی نصب می‌شود. آب تغذیه دیگ بخار وارد قسمت تخلیه عمودی بالای سینی‌های سوراخ دار می‌شود و از طریق سوراخ‌ها به سمت پایین جریان می‌یابد. بخار کم فشار به داخل سینی‌های سوراخ دار وارد می‌شود و از طریق سوراخ‌ها به سمت بالا جریان می‌یابد.

برخی از طرح‌ها از انواع مختلفی از پکینگ‌های، به جای سینی‌های سوراخ دار، برای ایجاد تماس و اختلاط خوب بین بخار و آب تغذیه دیگ استفاده می‌کنند. دقیقا چیزی که در برج‌های تقطیر اتفاق می‌افتد. بخار گاز محلول را از آب تغذیه دیگ جدا می‌کند و از طریق دریچه بالای قسمت گنبدی خارج می‌شود.

برخی از طرح ها ممکن است شامل یک کندانسور هواکش برای به دام انداختن و بازیابی هر گونه آب حباب شده در گاز تهویه شده باشد. خط دریچه معمولاً شامل یک Opening است که به اندازه کافی اجازه خروج با گازهای تهویه شده را می‌دهد تا یک توده کوچک و قابل مشاهده از بخار ایجاد شود.

شماتیک عملکرد دو نوع مختلف دی اریتور هوازدا را در این شکل مشاهده می‌کنید!

ضایعات هوادهی شده به داخل مخزن ذخیره افقی جریان می یابد و از آنجا به سیستم دیگ تولید بخار پمپ می‌شود. بخار گرمایش کم فشار که از طریق یک لوله اسپارگر در پایین ظرف وارد مخزن افقی می‌شود، برای گرم نگه داشتن آب تغذیه دیگ ذخیره شده ارائه می‌شود. عایق حرارتی خارجی مخزن معمولاً برای به حداقل رساندن اتلاف حرارتی در اطراف دی اریتور هوازدا نصب می‌شود.

دی اریتور هوازدا از نوع اسپری

همانطور که در شکل بالا سمت چپ نشان داده شده است، دی اریتور هوازدا (هواگیر) معمولی نوع اسپری یک مخزن افقی است که دارای بخش پیش گرمایش (E) و بخش هواگیری (F) است. این دو بخش با یک بافل (C) از هم جدا می‌شوند. بخار کم فشار از طریق اسپارگر در کف ظرف وارد ظرف می شود.

آب تغذیه دیگ بخار به بخش (E) پاشیده می‌شود که در آنجا توسط بخار بلند شده از اسپارگر پیش گرم می‌شود. هدف از نازل پاشش آب تغذیه (A) و بخش پیش گرمایش، گرم کردن آب تغذیه دیگ بخار تا دمای اشباع آن است تا تخلیه گازهای محلول در بخش هوازدایی زیر را تسهیل کند.

سپس آب تغذیه پیش گرم شده به بخش تخلیه (F) جریان می‌یابد، جایی که با بخار خروجی از سیستم اسپارگر هواگیری (Deaerator) می‌شود. گازها از طریق دریچه بالای ظرف از آب خارج می‌شوند. باز هم، برخی از طرح‌ها ممکن است شامل یک کندانسور دریچه برای به دام انداختن و بازیابی هر گونه آب حباب در گاز تهویه شده باشند.

همچنین مجدداً، خط دریچه معمولاً شامل یک دریچه است و به اندازه کافی اجازه  خروج بخار با گازهای تهویه شده رامی‌دهد تا یک ستون کوچک و قابل مشاهده از بخار ایجاد شود. آب تغذیه دیگ بخار از پایین مخزن به سیستم دیگ مولد بخار پمپ می‌شود.

چه مواردی باید وجود داشته باشد تا دی اریتور هوازدا به خوبی عمل کند؟

برای اینکه عمل هوازدایی یا هواگیری آب به خوبی انجام شود، باید شرایط مختلفی مانند دما، زمان ماند، شرایط Steady State حاکم باشند تا عمل هوازدای در دی اریتور هوازدا به خوبی انجام شود. طراحی و ایجاد این شرایط در عملکرد این تجهیزات بسیار مهم است. لذا این چند عامل اصلی را معرفی می‌کنیم.

دما: آب توانایی جذب هوای کمتری در دمای اشباع دارد. همینطور آب می‌تواند در دمای اشباع مقدار هوای بیشتری را آزاد کند. لذا تنظیم دما در شرایط مطلوب می‌تواند به هوازدایی بهتر بسیار کمک کند.

توربولانت یا اغتشاش: جریان توربولانت باعث ایجاد کشش سطحی کمتر در آب می‌شود و این باعث آزاد شدن بهتر گازهای محلول در آب می‌شود. لذا ایجاد شرایط اغتشاش برای انتقال گرمایش و آزادسازی گازهای محلول در آب بسیار تاثیر گذار است. دقیقا مانند زمانی که بطری نوشابه را تکان می‌دهید.

زمان: برای آزادسازی کامل گازهای محلول در آب باید مقدار مناسبی از زمان در اختیار باشد. اینکار را با بیشتر کردن مسیر در دی اریتور هوازدا با ایجاد مسیرهای مختلف انجام می‌دهیم.

شرایط حالت پایا (Steady State Conditions): شرایط دی اریتور هوازدا باید همواره به صورت یکنواخت باشد تا بهترین عملکرد هوازدایی را داشته باشد. از جمله این شرایط می‌توانیم به موارد ذیل اشاره کنیم.

• یک مقدار دبی یا جریان مشخص باید از طریق اسپر‌ها جریان داشته باشد تا بتواند شرایط اغتشاش مناسب را ایجاد کند.
• مقدار مشخصی از آب که تغییرات دمای ناچیز داشته باشد، این امکان را می‌دهد که فشار داخل محفظه را کنترل کنیم.
• کنترل مقدار آب ورودی به سیستم باعث ایجاد شرایطی می‌شود که دی اریتور هوازدا در شرایطی که طراحی شده است به خوبی کار کند.

چه زمانی به دی اریتور هوازدا احتیاج پیدا می‌کنیم؟

سوالی که ایجاد می‌شود این است که آیا برای همه سیستم‌‌های بخار نصب و راه اندازی دی اریتور هوازدا ضروری است یا خیر! اینکه تصمیم بگیریم برای چه سیستم‌های از دی اریتور استفاه کنیم نقش کلیدی در مدیریت هزینه‌های سیستم‌های بخار را دارد. در این قسمت به این سوال پاسخ داده‌ایم.

وقتی ورود آب جبرانی بیشتری به سیستم داشته باشیم!

• باعث بیشتر شدن عملیات شیمیایی می‌شود.
• مقدار رنج بلودان را بیشتر می‌کند.
• اتلاف انرژی بیشتر را داریم. (چون وقتی ورودی بیشتری داریم یعنی تخلیه و خروجی بیشتری هم داریم)

وقتی فشار آب بالاتری داشته باشیم!

• فشار آب بالاتر باعث بیشتر شدن گاز CO2 در آب می‌شود و این یعنی خاصیت اسیدی بیشتر و PH پایینتر
• بیشتر شدن گازهای غیر قابل تقطیر در مبدل‌های حرارتی می‌شود. (پایین رفتن بازده مبدل حرارتی)

دمای بالاتر در بویلر باعث بیشتر شدن مقدار آب تغذیه سیستم می‌شود.

در صورتی که دمای بویلر بالاتر باشد بعد از اینکه عملیات کندانس اتفاق افتاد بهتر است که آب ورودی دوباره به بویلر پیشگرم شود که این عمل در واقع در دی اریتور هوازدا اتفاق می‌افتد.