Если из выпарного штуцера деаэратора идёт мощный белый факел длиной метров пять — это видимая потеря пара, тепла и подпиточной воды. Если факела почти нет — это скрытая беда: растворённые газы остаются в воде и начинают есть питательный тракт, экономайзер и сами котлы. Между этими двумя крайностями есть рабочее окно шириной всего пара килограммов на тонну подпитки, и попасть в него без контроля невозможно.
Деаэратор — самый дешёвый способ убрать из воды растворённый кислород и углекислый газ. Сделано грамотно, обходится в 2–3 кг пара на тонну воды. Сделано безграмотно — обходится в десятки килограммов пара, тысячи рублей затрат на сульфит/гидразин ежемесячно и капитальный ремонт питательного тракта раз в 3–4 года.
В статье разбираем: как устроены три типа деаэраторов, какой выпар нормальный для каждого, как по характеру парения и температуре поставить диагноз без лабораторных анализов, какие 7 типичных ошибок монтажа и эксплуатации встречаются чаще всего. Нормативная база — РД 24.035.01-89, ПБ 10-574-03, СНиП II-35-76 (свод правил по тепловым сетям и котельным), опыт эксплуатации российских деаэраторов серий ДА, ДСА, ДСП и ДВ.
Зачем вообще нужен деаэратор
Растворимость газов в воде падает с ростом температуры. При 20 °C в литре воды растворено около 9 мг кислорода, при 100 °C — почти ноль, а при кипении и активном барботаже паром остаются единицы микрограммов на литр. На этом и работает деаэратор: подпиточную воду доводят до температуры насыщения при рабочем давлении, и выделившиеся газы вместе с небольшой долей пара уходят в атмосферу через выпарной штуцер.
Зачем убирать газы? Растворённый кислород — главная причина кислородной коррозии питательного тракта и поверхностей нагрева котла. При 80–100 °C скорость коррозии углеродистой стали в воде с 1 мг/л кислорода доходит до 0,5–1 мм в год. На экономайзере, где металл тонкий, это сквозные свищи за 2–3 отопительных сезона. Углекислый газ образует угольную кислоту, снижает pH конденсата до 5,5–6,0 и так же разъедает конденсатопроводы и баки.
Три рабочих режима деаэрации
По давлению деаэраторы делятся на три класса. Каждый под свою задачу.
Атмосферные (ДА, ДСА). Давление 0,12 МПа (1,2 ата), температура воды 104 °C. Греющая среда — пар низкого давления от редукционно-охладительной установки (РОУ) или из отбора турбины. Самый распространённый тип для котельных малой и средней мощности — 1–50 т/ч пара. Серии ДА-1, ДА-5, ДА-15, ДА-25, ДА-50, ДА-75, ДА-100, ДА-200, ДА-300 (цифра — производительность в т/ч).
Повышенного давления (ДСП, ДП). Давление 0,6–0,7 МПа, температура 158–165 °C. Используют на ТЭЦ перед котлами высокого давления (10 МПа и выше), где питательная вода всё равно греется до температуры экономайзера. Серии ДСП-500, ДСП-1000, ДП-1000, ДП-1600. Лучше удаляет газы за счёт большей движущей силы — но и стоит дороже, требует пара высоких параметров.
Вакуумные (ДВ, ДСВ). Давление 0,03–0,04 МПа (разрежение 0,3–0,4 ата), температура 50–80 °C. Не требуют пара — греющая среда обычно сетевая вода из подачи или обратки. Стандартное решение для водогрейных котельных и тепловых пунктов, где пара просто нет в схеме. Серии ДВ-100, ДВ-200, ДВ-400, ДВ-800, ДВ-1200. Минус — нужен эжектор или водоструйный насос для создания вакуума и более тонкая регулировка.
Промышленные установки обратного осмоса АКВАПЛЕКС
АКВАПЛЕКС RO — линейка обратноосмотических установок производительностью от 100 до 10 000 л/ч. Обессоливание и очистка воды для котельных, пищевых производств, фармацевтики. Сборка в России, срок изготовления 5–10 рабочих дней, гарантия 12 месяцев. Склад в Ростове-на-Дону.
Полезный побочный эффект правильной предподготовки: чем глубже обессолена исходная вода (умягчение + обратный осмос), тем меньше нагрузка на деаэратор по солевому балансу и тем меньше нужно дозировать реагентов для коррекции pH. Обратный осмос убирает 95–98% всех солей вместе с углекислым газом в виде гидрокарбонатов, и деаэратору остаётся только вышибить остаточный растворённый кислород.
Что такое выпар и почему без него никак
Выпар — это поток парогазовой смеси, который покидает деаэратор через верхний штуцер. Он состоит из:
- выделившихся растворённых газов — это и есть ради чего всё делается: O₂, CO₂, N₂ и следы аммиака;
- транспортного пара — без него газы не вынести из объёма воды наружу; пар работает как «носитель», увлекая молекулы газов с поверхности воды в атмосферу.
Принципиальная физика: чтобы кислород ушёл из воды, над поверхностью должно быть его парциальное давление ниже равновесного. Пар, идущий вверх, постоянно «промывает» поверхность, унося газы и поддерживая нулевую концентрацию у границы раздела. Без потока пара десорбция останавливается, даже если вода нагрета до кипения.
Норма выпара в цифрах
Расход пара на выпар нормируется РД 24.035.01-89 «Расчёт и проектирование термических деаэраторов» и техническими условиями изготовителей. Типовые значения для российских аппаратов:
| Тип деаэратора | Давление | Норма выпара | Примечание |
|---|---|---|---|
| Атмосферный ДА, ДСА | 0,12 МПа | 1,5–2 кг/т воды | 2 кг/т с гарантией |
| Повышенного давления ДСП, ДП | 0,6–0,7 МПа | 2–3 кг/т воды | выше из-за большего объёма пара |
| Вакуумный ДВ, ДСВ | 0,03–0,04 МПа | 5–10 кг/т воды | низкая движущая сила десорбции |
Если деаэратор оснащён охладителем выпара — поверхностным теплообменником на выпарной линии — норма падает в 2–4 раза, потому что часть пара конденсируется на охладителе и возвращается в бак. На атмосферных деаэраторах с охладителем расход выпара в атмосферу — 0,3–0,5 кг/т воды.
Что произойдёт, если выпар «зажать»
Самая частая бытовая ошибка — оператор видит факел пара и думает: «куда столько добра в атмосферу, прикручу-ка я задвижку, сэкономлю». Через неделю он получит:
- рост остаточного кислорода в питательной воде с 20 мкг/л до 100–300 мкг/л;
- увеличение расхода сульфита натрия (или гидразина) в 3–5 раз — те же деньги, что «сэкономил» на паре, придётся отдать химикам;
- ускоренную коррозию экономайзера и водяной полости котла — через 2–3 года ремонт;
- конденсат с агрессивным CO₂ начинает прогрызать конденсатопроводы и баки.
Норма выпара заложена в проект не от жадности проектировщика — это минимально необходимый расход пара для нужного парциального давления кислорода в верхней части аппарата. Уменьшать его без режимной наладки и замера остаточных газов нельзя.
Диагностика по выпару: что видно невооружённым глазом
Оператор котельной может многое сказать о состоянии деаэратора, просто посмотрев на выпарной патрубок и проверив пару температур. Никаких пробоотборников и химических анализов для первичной диагностики не нужно.
1. Слабый выпар или вообще нет пара
Что видим: из патрубка едва тянется парок, иногда пропадает совсем.
Что значит: расход пара на выпар ниже нормы. Газы не уходят.
Причины:
- задвижка на выпарной линии прикрыта оператором «для экономии»;
- забит грязью охладитель выпара или сам выпарной патрубок;
- в горизонтальном участке выпарной линии набрался конденсат и перекрыл сечение пробкой;
- не подаётся достаточно греющего пара в деаэратор;
- температура воды в баке ниже температуры насыщения на 3–5 °C — недогрев, кипение слабое.
Что проверить: манометр на корпусе (соответствует ли рабочему?), термометр питательной воды на выходе (должен быть 104 °C для атмосферного ДА), положение арматуры на линии выпара, давление греющего пара перед регулятором.
2. Слишком сильный факел
Что видим: белый плотный факел длиной 3–5 метров, шумно ревёт.
Что значит: расход выпара выше нормы в 3–10 раз. Пар теряется в атмосферу.
Причины:
- оператор открыл задвижку выпара полностью «чтобы наверняка ушли газы»;
- неправильно подобран дроссельный диск на выпарной линии;
- регулятор давления греющего пара неисправен — давление выше номинального;
- неправильно собрано внутреннее устройство — пар идёт мимо распределителей сразу в выпар.
Цена ошибки: на деаэраторе ДА-25 потеря лишних 100 кг пара в час при тарифе 1 500 ₽/т — это 1,1 млн рублей в год при круглосуточной работе. Окупаемость дроссельной шайбы — два дня.
3. Прерывистый выпар с «отрыжкой» и хлопками
Что видим: пара то нет, то вдруг выстреливает облаком и слышен глухой удар. Цикл повторяется каждые 10–60 секунд.
Что значит: в выпарной линии скапливается конденсат, перекрывает сечение, давление растёт, пробку выбивает — и так по кругу. Это прямой индикатор неправильной геометрии выпарной линии.
Причины:
- длинный горизонтальный или с обратным уклоном участок выпарной линии;
- много колен — пар охлаждается раньше, чем выходит наружу;
- нет дренажа в нижней точке выпарной линии;
- зимой неутеплённый участок трубы за пределами здания.
Что будет, если не лечить: кроме гидроударов в линии (это ещё и опасно — рвёт фланцы и сварные швы), пар-носитель не уходит из аппарата стабильно, газы остаются в воде. Анализ покажет завышенный кислород при, казалось бы, нормальной общей картине.
4. Подсос воздуха в выпар
Что видим: вместо пара — холодный воздух, или ощущается обратная тяга из выпарной трубы.
Что значит: в аппарате частичный вакуум. Пар конденсируется быстрее, чем подаётся греющий, и через выпар начинает засасываться атмосферный воздух — то есть кислород подаётся обратно в воду. Анти-цель деаэратора.
Причины:
- резко упало давление греющего пара (отключилась РОУ или закрылся парозапорный клапан);
- холодная подпитка пошла большим расходом, греющий пар не успевает её догреть;
- неисправен или закрыт обратный (антивакуумный) клапан на корпусе деаэратора;
- в баке-аккумуляторе резко упал уровень воды, а в паровое пространство через переливные тарелки засасывается воздух.
На каждом нормальном деаэраторе ставится антивакуумный (атмосферный) клапан-предохранитель, который впускает воздух в верхнюю часть, если давление падает ниже атмосферного. Это спасает аппарат от смятия корпуса, но в воду вакуумный подсос всё равно ничего хорошего не приносит. Лучше — устранять причину разрежения.
5. Низкая температура питательной воды на выходе
Что видим: манометр на корпусе ДА показывает рабочее 0,12 МПа, а термометр на выходе — 95–98 °C вместо нормальных 104 °C.
Что значит: вода не доведена до температуры насыщения. Десорбция газов идёт неполная.
Причины:
- недостаточно греющего пара — занижен расход регулятором или забит входной патрубок;
- слишком большой расход подпитки относительно расчётного;
- холодная подпитка подаётся не на верхнюю распределительную тарелку, а сразу в бак;
- разрушены внутренние устройства — тарелки, барботажные сопла, и контакт пара с водой нарушен.
Главный практический совет: на щите оператора всегда должно быть два прибора — манометр давления и термометр температуры воды на выходе. Если температура на 2 °C ниже расчётной — это уже плохой деаэратор. Норма по кислороду в этом случае не выдерживается, даже если ничего «не видно».
7 типичных ошибок монтажа и эксплуатации
Ошибка 1. Неправильная геометрия выпарной линии
Длинные горизонтальные участки, повороты на 90°, отсутствие дренажа в нижних точках. Пар охлаждается в трубе, конденсат стекает в обратную сторону, забивает сечение. Норма по СНиП II-35-76 и СП 89.13330.2016: выпарная линия максимально короткая, вертикальная, с подъёмом на всём протяжении, без застойных горизонтальных карманов. На наружном выходе — петля или гусак, чтобы не задувало снег и дождь.
Ошибка 2. Регулировка выпара «на глаз»
Без расходомера или хотя бы дроссельной шайбы оператор не знает, сколько пара уходит. Регулирует положением задвижки по принципу «парит — хватит, не парит — открыть». Лечится установкой штатной шайбы по проекту: её диаметр рассчитан под нужный расход при рабочем давлении. После шайбы — неполная задвижка для отсечки и тонкой подстройки.
Ошибка 3. Холодная подпитка подаётся в бак, а не на тарелку
Если подпиточная линия врезана не в верхний штуцер на колонке, а напрямую в бак-аккумулятор — холодная вода падает в горячую массу, газы выделяются глубоко в объёме и не успевают всплыть к поверхности до того, как насос их потянет в питательный тракт. Подпитка обязательно идёт на верхнюю распределительную тарелку, через сетчатый или дырчатый распределитель.
Ошибка 4. Закрытый или дефектный регулятор уровня в баке
Уровень в баке-аккумуляторе должен поддерживаться в диапазоне 50–70% высоты. Если регулятор зажат на минимум — подпитка идёт рывками, в момент скачка нагрузки уровень падает, в питательный насос идёт уже не деаэрированная вода. Если регулятор открыт полностью — бак переполняется, вода идёт в выпарной патрубок (унос капель). Проверка: смотровое стекло или гидростатический датчик уровня, плюс настройка ПИ-регулятора на стабильность ± 5% от уставки.
Ошибка 5. Не работает охладитель выпара
Охладитель выпара (это поверхностный теплообменник, через который подпитка идёт навстречу выходящему пару) экономит 60–80% пара, отправляемого в атмосферу. Если охладитель забит загрязнениями со стороны воды — пар-носитель проходит насквозь и улетает. Признак: температура подпитки до и после охладителя одинаковая, а выпар идёт более мощный, чем должен. Лечится промывкой по графику ТО.
Ошибка 6. Разрушены внутренние устройства
В старых деаэраторах после 15–20 лет работы тарелки прогорают, распределительные сопла теряют форму, барботажные устройства частично отваливаются. Внешне аппарат работает, но эффективность деаэрации падает в разы. Норма ТО — внутренний осмотр раз в 2–3 года при выводе котельной в летний ремонт. Восстановление внутренностей или замена аппарата целиком — типичная статья модернизации старых котельных.
Ошибка 7. Нет резерва греющего пара
Если греющий пар идёт из отбора турбины или единственной РОУ без резерва — при колебаниях нагрузки или останове турбины деаэратор «садится» по давлению, температура падает, начинается подсос воздуха. На котельных с одним источником пара ставят дополнительный паровой контур от собственного котла через РОУ — для стабилизации давления в деаэраторе при любых режимах.
Контроль качества деаэрации: что и как замерять
Визуальный осмотр выпара даёт быстрый качественный диагноз. Точную картину дают приборы.
Растворённый кислород
Главный показатель. Замеряется на выходе из деаэратора, в питательной магистрали до экономайзера. Нормы:
- паровые котлы до 4 МПа: не более 50 мкг O₂/л по ПБ 10-574-03;
- паровые котлы 4–10 МПа: не более 20 мкг O₂/л;
- паровые котлы выше 10 МПа: не более 10 мкг O₂/л;
- водогрейные котлы и подпитка теплосети: не более 100 мкг O₂/л по РД 24.031.120-91.
Приборы: стационарный кислородомер с амперометрическим или оптическим датчиком (например, российские «Анион-7060», «Эксперт-009»; зарубежные Mettler Toledo, Hach), либо переносной аналог. Для лабораторного контроля используется иодометрический титриметрический метод по ГОСТ 31957-2012.
pH питательной воды и конденсата
Косвенный признак деаэрации по CO₂. Если pH конденсата ниже 7,0 — в паре остался углекислый газ, конденсат агрессивен. Норма pH питательной воды паровых котлов — 8,5–9,5, для водогрейных — 7,0–11,0 в зависимости от типа котла. Поддерживается дозированием аминов или щелочей.
Удельная электропроводность
Прямой контроль того, что в питательную воду не попадают примеси через подсосы воздуха или дефекты теплообменников. Норма для котлов высокого давления — 0,2–0,5 мкСм/см. Резкий рост — повод искать утечку.
Температура питательной воды
Самый простой и информативный показатель. Должна равняться температуре насыщения при рабочем давлении: 104 °C для атмосферного ДА, 158–164 °C для повышенного давления ДСП, 60–70 °C для вакуумного ДВ. Отклонение в минус — недогрев, плохая деаэрация. Отклонение в плюс — невозможно, пар не нагреет воду выше своей температуры.
Когда деаэратор не справляется: химическое связывание
Даже идеально настроенный деаэратор оставляет в воде остаточный кислород — обычно 5–20 мкг/л. Для котлов высокого давления (более 10 МПа) этого мало, нужна дополнительная химическая обработка. На отечественной практике применяются три реагента.
Сульфит натрия (Na₂SO₃)
Самый дешёвый и распространённый поглотитель кислорода для котлов давлением до 6 МПа. Реакция: 2 Na₂SO₃ + O₂ → 2 Na₂SO₄. Расход стехиометрический: 8 мг сульфита на 1 мг кислорода, на практике с запасом — 10–15 мг/мг. Дозируется в бак-аккумулятор деаэратора или в питательную магистраль. Минус — повышает солесодержание питательной воды, для котлов высокого давления не подходит. Допустимая концентрация сульфит-иона по нормам ПТЭ — до 5 мг/л.
Гидразин (N₂H₄)
Применяется на ТЭС и в котельных высокого давления. Реакция: N₂H₄ + O₂ → N₂ + 2 H₂O. Расход стехиометрический — 1 мг гидразина на 1 мг кислорода, с запасом 1,5–2 мг/мг. Не повышает солесодержание, продукты реакции — азот и вода. Плюсы: эффективен при высоких температурах, ускоряет образование защитной магнетитовой плёнки на стали. Минусы: токсичен, требует строгого контроля. На многих предприятиях вытесняется менее токсичными аналогами.
Эритробат натрия (изоаскорбат натрия)
Современная альтернатива гидразину для котлов среднего и высокого давления, особенно в пищевой промышленности и фармацевтике, где токсичные реагенты неприемлемы. Поглощает кислород без увеличения солесодержания, разлагается на нейтральные продукты, разрешён для контакта с пищевыми средами. Дороже сульфита, но безопаснее гидразина. Расход — 10–15 мг/мг кислорода.
Важно: химическое связывание никогда не заменяет термическую деаэрацию, а только страхует её. Сначала вода должна пройти через деаэратор с остаточным кислородом не выше 20–50 мкг/л, и только потом дозирование снимает последние единицы микрограммов. Пытаться задозировать сульфитом воду с 500 мкг/л кислорода — выльется в немыслимый расход реагента и резкий рост солесодержания.
Российские деаэраторы: типоразмерный ряд
Российская промышленность выпускает деаэраторы по ОСТ 108.030.40-79 и ОСТ 34-271-76. Основные производители — Бийский котельный, Барнаульский котельный, СаратовЭнергоМаш, ПО «Энергомаш» (Белгород). Типоразмеры по производительности:
| Серия | Тип | Производительность, т/ч | Применение |
|---|---|---|---|
| ДА-1, ДА-5, ДА-15 | Атмосферный | 1, 5, 15 | малые котельные до 2 т пара/ч |
| ДА-25, ДА-50, ДА-75 | Атмосферный | 25, 50, 75 | средние котельные 2–10 т пара/ч |
| ДА-100, ДА-200, ДА-300 | Атмосферный | 100, 200, 300 | крупные котельные, ТЭЦ малой мощности |
| ДСП-500, ДСП-1000, ДСП-1600 | Повышенного давления | 500, 1000, 1600 | ТЭЦ, котлы 4–10 МПа |
| ДП-1000, ДП-1600, ДП-2800 | Повышенного давления | 1000, 1600, 2800 | крупные ТЭЦ, котлы выше 10 МПа |
| ДВ-100, ДВ-200, ДВ-400 | Вакуумный | 100, 200, 400 | водогрейные котельные малые и средние |
| ДВ-800, ДВ-1200, ДВ-2400 | Вакуумный | 800, 1200, 2400 | районные котельные, ТЭЦ-теплосеть |
Цифра в обозначении — номинальная производительность по деаэрированной воде в т/ч. Бак-аккумулятор подбирается отдельно по запасу воды (обычно 15–30 минут работы питательных насосов).
Связь с водоподготовкой
Деаэратор — последнее звено водно-химического режима перед котлом, и качество его работы зависит от всего, что было раньше. Если на входе стоит обратный осмос — газы в воде минимальны, и деаэратору проще выполнить норму. Если стоит только умягчение и в питательной воде остаются гидрокарбонаты — на деаэраторе они частично разлагаются с выделением CO₂, и нагрузка на отвод газов растёт.
Промышленные установки обратного осмоса АКВАПЛЕКС
АКВАПЛЕКС RO — линейка обратноосмотических установок производительностью от 100 до 10 000 л/ч. Обессоливание и очистка воды для котельных, пищевых производств, фармацевтики. Сборка в России, срок изготовления 5–10 рабочих дней, гарантия 12 месяцев. Склад в Ростове-на-Дону.
Регламент обслуживания деаэратора
Минимальный регламент, который должен быть прописан в режимной карте котельной.
Ежесменно (раз в 8–12 часов)
- контроль температуры питательной воды на выходе — должна равняться температуре насыщения ± 1 °C;
- контроль давления в корпусе по манометру;
- контроль уровня в баке-аккумуляторе;
- визуальная оценка факела выпара — стабильный плавный поток без хлопков и провалов;
- запись показаний в сменный журнал водно-химического режима.
Ежесуточно
- химический контроль питательной воды — растворённый кислород, pH, удельная электропроводность, общая жёсткость;
- корректировка дозирования сульфита/гидразина по результатам анализа;
- продувка нижних точек выпарной линии и бака-аккумулятора.
Ежемесячно
- проверка работы регулятора уровня и регулятора давления пара;
- проверка хода антивакуумного клапана;
- оценка степени загрязнения охладителя выпара (по перепаду температур до и после);
- контроль герметичности фланцевых соединений и сальников.
Ежегодно (летний ремонт)
- вывод деаэратора в ремонт, опорожнение, осмотр внутренних поверхностей;
- проверка состояния тарелок, барботажных устройств, распределителей подпитки;
- промывка охладителя выпара и сетчатых фильтров;
- гидроиспытание корпуса по программе ТО;
- ревизия предохранительных клапанов и антивакуумного устройства;
- восстановление антикоррозионного покрытия наружной поверхности.
Внутренний осмотр и ревизия внутренних устройств — раз в 2–3 года. Полная замена деаэратора при выработке нормативного срока службы (обычно 30 лет) или при критическом износе корпуса.
Что запомнить
- Деаэратор удаляет из воды растворённый кислород и углекислый газ — главные виновники коррозии питательного тракта и котлов.
- Без выпара деаэратор не работает. Норма для атмосферного ДА — 1,5–2 кг пара на тонну подпитки, для повышенного ДСП — 2–3 кг/т, для вакуумного ДВ — 5–10 кг/т.
- Уменьшать выпар «для экономии пара» нельзя — экономия превратится в перерасход реагентов и коррозию.
- Визуальный осмотр выпара даёт быстрый диагноз: ровный плавный факел — норма; прерывистый с хлопками — конденсат в линии; слабый или отсутствует — закрыта арматура или забит охладитель; мощный факел с уносом капель — переполнен бак или разрушены внутренности.
- Главный приборный контроль — температура питательной воды (должна равняться температуре насыщения) и остаточный кислород на выходе. Нормы по ПБ 10-574-03 — от 10 до 50 мкг/л в зависимости от давления котла.
- Для котлов высокого давления термическая деаэрация дополняется химическим связыванием — сульфит натрия, гидразин или эритробат натрия. Реагенты не заменяют деаэратор, а страхуют его.
- Хорошая предподготовка (умягчение + обратный осмос) снижает нагрузку на деаэратор по солевому балансу и упрощает поддержание нормы по растворённым газам.
