معرفی انواع دی اریتور (هوا زدا) و عملکرد هر کدام

دی اریتور یا هوا زدا ابزاری برای حذف اکسیژن و یا گازهای حل شده در آب ورودی دیگ بخار یا بویلر بخار است. وجود اکسیژن بصورت محلول در آب تغذیه دیگ بخار خسارت‌های زیادی به بویلر وارد می کند.

اغلب این خسارت ها بدلیل اینکه اکسیژن موجود در آب به دیواره فلزی لوله ها و تجهیزات دیگر فلزی می چسبد و تشکیل زنگ آهن می دهد در نتیجه باعث خوردگی در آن می شود.

اگر دی اکسید کربن حل شده در آب نیز با آن ترکیب شود اسید کربنیک تولید می‌کند که باعث ایجاد خوردگی بیشتر می‌شود.

یکی از اساسی ترین نکات جهت تامین مطلوب آب تغذیه دیگ بخار، هوازدایی (تخلیه گازهای محلول) در آب پیش از ورود به دیگ می باشد. عموما آب تغذیه دیگ های بخار مخلوطی از آب سختی گیری شده و کندانس های قابل بازگشت از سیستم می باشد.
کندانس های بازگشتی، حاوی حجم بالایی از گازهای محلول از قبیل اکسیژن (O2) و دی اکسیدکربن(CO2) می باشند. اکسیژن محلول در کندانس، پس از ورود به دیگ با انجام واکنش های شیمیایی باعث ایجاد خوردگی و حفره های متعدد در لوله های دیگ می شود.

افزایش میزان دی اکسیدکربن نیز منجر به افزایش خاصیت اسیدی کندانس (اسیدی شدن کندانس) و خوردگی شدید در داخل دیگ و لوله های بازگشت کندانس می شود. در یک سیستم کوچک تولید بخار، جداسازی گازهای محلول بوسیله اضافه کردن ترکیبات شیمیایی به داخل آب تغذیه انجام می پذیرد.

با این حال استفاده از این روش در سیستم های بزرگ و با ظرفیت تولید بخار بالا هزینه های هنگفتی را بر سیستم تحمیل می کند. بنابراین استفاده از دی اریتور در اینگونه سیستم ها جهت هوازدایی و تخلیه گازهای محلول الزامی و مقرون به صرفه می باشد.

مشخصات دستگاه دی اریتور

در طراحی دستگاه دی اریتور اصولا مخزن دستگاه از جنس فولاد St37 می باشد و برج دستگاه نیز با ارتفاع و قطر مناسب و از جنس استینلس استیل (S.S 304) می باشد.

فشار کار: ۴ اتمسفر

ظرفیت خروجی: ۵۰۰۰ لیتر الی ۵۰.۰۰۰ لیتر در ساعت

داخل مخزن : سندبلاست و پوشیده شده با رنگ اپوکسی

دارای کنترل سطح ،شیر برقی بخار و مدار کنترل

مراحل کار دی اریتورها

• هوا زدایی با بخار
• ورود آب به دی اریتور
• هوا زدایی با جذب کننده اسکیژن

به اختصار می توان شیوه کار انواع مختلف سیستم های هوازدایی به این صورت است که ابتدا آب وارد دستگاه شده و حجم بالایی از گازهای نامحلول در آن و کربن دی اکسید حذف شده و از شیر خروجی به بیرون منتقل می گردد.

منظور حذف میزان اکسیژن باقی مانده در آب از مواد جاذب اکسیژن استفاده می شود که پرکاربردترین آنها شامل موارد زیر می باشد:

• هیدروکینون
• کربوهیدرازین
• هیدرازین (N2H4)
• سولفیت سدیم (Na2SO3)
• دی اتیل هیدرکسیل آمین (DEHA)
• نیتریل تری استیک اسید (NTA)
• اتیلن دی آمین تتراستیک اسید (EDTA)

علل کاربرد هوازدا:

وجود گازهای اکسیژن و دی اکسید کربن در آب های تصفیه شده مورد مصرف در دیگ های بخار واحدهای صنعتی و مسکونی سبب ایجاد ضایعات زیر می گردد:

اکسیژن موجود در آب مصرفی دیگ های بخار، در حد فاصل فاز مایع و فاز بخار، باعث ایجاد حفره های موضعی (Pitting) می گردد که انفجار حفره ها یکی از عوامل آسیب دیدگی دیگ های بخار می باشد.

وجود گازهای اکسیژن و دی اکسیدکربن علاوه بر ایجاد خوردگی در لوله های برگشت (کندانس)، عامل ایجاد پدیده کویتاسیون در پمپ ها می باشند. که این پدیده باعث ایجاد خوردگی پره های پمپ ها می گردد.

در فرآیندهایی که از بخار آب به منظور بوزدایی (Stripping) استفاده می شود، وجود اکسیژن نه تنها عامل بوزدایی را مختل می سازد، بلکه در اثر اکسیداسیون، در محصول ایجاد بو خواهد نمود. (نظیر فرآیند تولید روغن نباتی)

به منظور جلوگیری از ایجاد شوک حرارتی در دیگ های بخار، افزایش درجه حرارت آب ورود به دیگ بخار تا محدوده نقطه جوش بسیار حائز اهمیت می باشد. در دستگاه هوازدا علاوه بر حذف گازهای اکسیژن و دی اکسیدکربن از آب، درجه حرارت به نحو مطلوب افزایش می یابد.

نحوه کار دی اریتور

اساس کار دی اریتور ها، افزایش دمای آب تغذیه دیگ به میزان ۱۰۵ الی ۱۱۰^۰c در فشار ۱ الی ۱/۵bar می باشد. در این دما خاصیت انحلال پذیری هوا (گازهای اکسیژن و هیدروژن) در آب، به میزان قابل توجهی تقلیل می یابد. افزایش دمای آب تغذیه در دی اریتور به واسطه بخار اشباع انجام می پذیرد.

فشار بخار تزریقی جهت گرم سازی مخلوط آب سختی گیری شده و کندانس های بازگشتی تا دمای ۱۰۵^۰C در حدود ۱/۲bar توصیه می شود. در این دما، بر اساس قانون هنری دالتون با کاهش خاصیت انحلال پذیری آب گازهای محلول با فشار جزئی بالاتر نسبت به بخار از مخلوط جدا شده و به سمت فضای خروجی از دی اریتور جریان می یابند.

لازم به ذکر است شرط لازم در فراهم سازی بستری مناسب جهت انجام فرآیند مذکور (جداسازی گازهای محلول)، اسپری و پاشش هرچه بهتر آب تغذیه دیگ به داخل دی اریتور می باشد. بنابراین با پاشش متمرکز و موثر آب تغذیه در مجاورت بخار اشباع، می توان در حدود ۹۰ درصد از گازهای محلول در آب را جداسازی و تخلیه نمود.

انواع دی اریتور براساس ساختار و نحوه عملکرد:

1. دی اریتورهای افشانکی یا اسپری شونده یا فنری
2. دی اریتورهای آبشاری (برجک دار)- سینی دار

تنها تفاوت بارز میان این دی اریتورها در نحوه ورود آب تغذیه دیگ به مخزن اصلی آنها می‌باشد. در دی اریتورهای افشانکی، آب ورودی از بالای مخزن توسط افشانک های تعبیه شده، به فضای داخل مخزن اسپری می شود.

اما در دی اریتورهای آبشاری جریان آب به آهستگی به داخل برجک آنها پاشیده شده و پس از عبور از روی سینی های سوراخ دار طبقاتی برجک، بصورت آبشاری به فضای داخلی مخزن جریان پیدا می‌کند.

• نمونهٔ دی اریتور سینی دار

این مدل شامل یک بخش هوازدایی عمودی گنبدی شکل است که بالای مخزن افقی ذخیره آب بویلر قرار می گیرد.

• نمونه دی اریتور اسپری شونده

در این مدل تنها شامل درام استوانه‌ای افقی (یا عمودی) وجود دارد که هم به عنوان بخش هوازدایی و هم به عنوان مخزن ذخیره عمل می‌کند.

با وجود تنوع زیاد دی اریتورهای موجود در بازار از تولیدکنندگان مختلف که هر کدام ویژگی ها و تولیدات متفاوتی با هم دارند همانطور که بیان شد دو نوع اصلی آن شامل دی اریتور سینی دار و دی اریتور اسپری شونده می شود.

دی ایتور سینی دار(آبشاری)

در این نمونه یک بخش هوازدایی گنبدی شکل در بالای مخزن ذخیره کننده آب دیگ بخار وجود دارد. این بخش عمودی گنبدی شکل باعث انجام عمل هوازدایی آب می‌شود . آب از روی سینی‌های دارای منفذ به پایین جریان پیدا می‌کند.

عمل هوازدایی بوسیله بخار فشار پایین که از پایین سینی‌های منفذ دار وارد می‌شود صورت می پذیرد. این بخار از طریق منافذ موجود به سمت بالا کرده و با آب بویلر تماس پیدا می کند. این تماس باعث ترکیب بخار با آب خواهد شد . برای ترکیب بهتر آب بویلر و بخار به جای سینی از پرکن ها استفاده می شود.

عملیات ترکیب فوق  باعث جدا شدن گازهای محلول در آب دیگ بخار شده و این گازها  از طریق شیر خروجی واقع در بالای قسمت گنبدی شکل به بیرون فرستاده می شود. عدم بازشدن مناسب این شیر باعث عملکرد نامناسب دی اریتور خواهد شد. در نتیجه بخش زیادی اکسیژن همراه آب وارد دیگ بخار می شود.

یکی از رایج ترین انواع سیستم هوازدایی دیگ بخار، دی اریتورهای سینی دار می باشد. ساختار کلی این نوع هوازدا شامل یک دیگ افقی با برجستگی در وسط آن می باشد که در بالای قسمت برجستگی نوعی کلاهک به شکل گنبد قوسی شکل قرار گرفته است. آب از قسمت گنبد دستگاه وارد شده و بر روی سینی هایی با منافذ متعدد قرار می گیرد و به صورت قطرات ریز به پایین منتقل می شوند.

همزمان با ورود آب به منافذ سینی، بخار هوازدا از پایین با فشار کم رو به بالا حرکت نموده و از منافذ سینی عبور می کنند.

مطلب پیشنهادی: اکسیژن زداهای شیمیایی

دی اریتور اسپری شونده (فلزی)

در نوع اسپری شونده یک درام افقی که دارای یک بخش پیش گرم و یک بخش هوازدایی می‌شود. این دو بخش به وسیله یک صفحه از هم جدا می شوند. از طریق منافذ واقع در پایین درام بخار کم فشار وارد دی اریتور می شود.

آب بویلر به صورت اسپری به بخش  پیش گرم پاشیده می‌شود و با بخاری که بوسیله پخش کننده به بالا می‌آید پیش گرم می‌شود.

دلیل استفاده از نازل اسپری کننده آب بویلر و بخش پیش گرم‌کننده جدا کردن راحت تر گازهای حل شده در آب و ارسال آن به بخش هوازدایی است.

در نوع دیگر Deaerator دستگاه از یک مخزن افقی تشکیل شده که درون آن شامل چند بخش می باشد که هر یک وظایف خاصی را بر عهده دارند. سمت چپ ترین بخش در این دستگاه عمل پیش گرمایش صورت می گیرد تا بخش جداسازی گاز از آب راحت تر صورت گیرد.

آب از نازل های فنری شکل با منافذ کوچک عبور کرده و به صورت اسپری و افشانه ای وارد دستگاه می گردد و با بخاری که از پایین دستگاه وارد این بخش می شود گرم خواهد شد.

بعد از این گام، آب وارد بخش دوم دستگاه شده و بخار هوازدا از پایین و با فشار کم به آن برخورد کرده و در نهایت گازهای نامحلول و اکسیژن از آن خارج شده و از شیر بالای دستگاه به بیرون منتقل خواهد شد.

ظرفیت دی اریتور چگونه محاسبه می شود؟

جهت تعیین ظرفیت دی اریتور لازم است بدانید ظرفیت بویلر شما چه مقدار است. یعنی اگر در پروژه ای ظرفیت بویلر بخار شما برابر با ۵ تن در ساعت باشد، آنگاه باید ظرفیت دی اریتور خود را نیز به میزان ۵ تن در ساعت انتخاب کنید. اما با این تفاوت که ظرفیت دی اریتورها بر مبنای پوند در ساعت شناسایی و دسته بندی می شود.

کیلوگرم در ساعت * ۲.۲ = پوند در ساعت

یعنی به عبارتی داریم:

۵ تن در ساعت = ۵۰۰۰ کیلوگرم در ساعت

۵۰۰۰* ۲.۲=۱۱۰۰۰ پوند در ساعت

پس اگر می خواهید دی اریتور خود را سفارش گذاری کنید لازم است به سازنده اعلام کنید که ظرفیت دی اریتور شما برابر با ۱۱۰۰۰ پوند در ساعت باید باشد.

اما کار به اینجا ختم نمی شود. همانطور که می دانید بخشی از بخار خروجی دیگ بخار به منظور اکسیژن زدایی و افزایش دما باید در دی اریتور مصرف شود. هرچه قدر دمای آب ورودی به دی اریتور پایین تر باشد بخار بیشتری در آن باید مصرف شود.

هرچه میزان کندانس برگشتی یک پروژه بیشتر باشد به همان نسبت میزان بخار مصرفی دی اریتور آن کاهش خواهد یافت. میزان بخار مصرفی بر سایزینگ شیرهای بخار ورودی دی اریتور (شیرهای سوزنی، شیرهای تقلیل فشار و شیرهای برقی) تاثیر گذار می باشد.

روش انتخاب ظرفیت دی اریتور

پس اگر تصمیم بر خرید و یا سفارش گذاری دی اریتوری دارید لازم است به سازنده ظرفیت دیگ (دیگ هایتان) و همچنین درصد حدودی کندانس برگشتی خود را اعلام نمایید.

حدودا می توان گفت یک دیگ ۵ تن در ساعت، ۵ متر مکعب در ساعت آب مصرف می کند.

حجم مخزن ذخیره دی اریتور حداقل باید به اندازه مصرف ۱۰ دقیقه دیگ فضا داشته باشد. یعنی فاصله سطح بالا و پایین آب در مخزن ذخیره دی اریتور باید ۱/۶ ( یک شش ام )۵ متر مکعب باشد.

یعنی ۰.۸۳=۵/۶ اما این صرفا فاصله بین سطح بالا و پایین سیال داخل مخزن است. باید فضای خالی نیز برای مخزن در نظر گرفت لذا حجم مخزن ذخیره در طراحی دی اریتور ها حداقل به میزان ۲۰ دقیقه طراحی می گردد. یعنی برای دیگ ۵ تن در ساعت فوق حداقل برابر ۱.۶۶ متر مکعب.

مهم ترین مزایای هوازدا

به لحاظ جداسازی گاز از آب در ستون جداکننده، اختلاط بخار با آب ذخیره شده در مخزن هوازدا صورت نمی پذیرد. استفاده از مبدل حرارتی جریان مخالف در ستون جداکننده، در مقایسه با نمونه های مشابه از نقطه نظر اقتصادی کاملاً مقرون به صرفه می باشد.

اطلاعات جمع آوری شده از واحدهای نصب شده، نشانگر کارآیی بالای این سیستم در مقایسه با نمونه های مشابه و حذف کامل گازهای مضر از آب می باشد.

مزایای استفاده از دی اریتور

• بهبود بخاردهی بویلر
• افزایش بلودان در بویلر
• جلوگیری از خوردگی دیواره های دیگ بویلر و افزایش طول عمر دیگ
• جلوگیری از رسوب روی دیواره های دیگ بویلر و عملکرد بهتر دستگاه تولید بخار

توزیع آب در دی اریتور

آب ورودی در دی اریتور باید به کوچکترین قطرات ممکن تقسیم گردد تا اینکه میزان سطح در تماس با هوا، نسبت به جرم آب، بالا برده شود. این نکته ضروری است که دمای آب افزایش پیدا کند تا اینکه در کنار این افزایش سطح ، خروج گاز از مایع با سرعت بالایی در برجک دی اریتور انجام گیرد.

پودر کردن آب در دی اریتور دارای روش های متفاوتی می باشد که در زیر به آن ها اشاره شده است:

یکی از این روش‌ها برخورد این آب با تعدادی سینی سوراخ دار می‌باشد. در این روش آب با برخورد به سری سینی های سوراخ دار پودر شده و همزمان از پایین با بخار در تماس قرار می گیرد و حرارت دریافت می کند.

روش دیگر استفاده از نازل های فنری است که این نازل ها با وارد کردن نیرویی به سمت بالا و در مقایل نیروی ورودی سیال و عبور دادن سیال از دریچه های نازک خود٬ سیال را اسپری می کند.

کنترل سطح آب

شیرهای کنترل در دی اریتورها برای تنظیم سطح آب داخل منبع ذخیره مورد استفاده قرار می گیرد. این سیستم ها باید یک محیط عملکردی پایدار را برای دی اریتور تامین کند زیرا با ورود اب سرد به داخل سیسیتم امکان ضربه و کشش حرارتی و آسیب رسیدن به تانک بالا می رود.

اهمیت استفاده از دی اریتور

دی اریتور ها برای کاهش و حذف هوا در داخل آب ورودی بویلر به روش کاهش حلالیت و همچنین قانون فشار جزئی می باشد.

در موتورخانه بویلر و دیگ بخار بهینه سازی آب خصوصاً در ظرفیت های تولید بالاتر بخار با فشار بالا، بسیار الزامی است.

از مزیت های دیگر دستگاه دی اریتور کاهش شوک ورودی دمایی آب به بویلر نیز هست.

بعد از انجام عملیات بهینه سازی و نرم سازی آب دستگاه دی اریتور در ارتفاع نصب می گردد.

نکات مهم در استفاده از سیستم هوازدا (Deaerator)

در استفاده از سیستم هوازدایی دیگ بخار لازم است چند نکته مهم در نظر گرفته شود که عبارتند از:

• شیر تخلیه گاز باید به اندازه کافی باز باشد تا از انتقال مجدد اکسیژن به آب جلوگیری گردد. با توجه به نوع طراحی در نظر گرفته شده برای دی اریتور ممکن است از کندانس کننده در این بخش استفاده شود تا کلر موجود را از بین ببرد تا شیر بتواند به اندازه کافی باز شود.
• انتقال آب بعد از هوازدایی به منبع پایین دستگاه با فشار پایین انجام می شود و امکان پدیده کاویتاسیون (جوشش آب بخاطر افت فشار) وجود خواهد داشت. در نتیجه لازم است منبع در ارتفاع پایین تر از دی اریتور قرار گیرد تا از بروز این مشکلات جلوگیری گردد.
• به منظور افزایش طول عمر دیگ بخار و جلوگیری از پدیده شوک حرارتی، علاوه بر استفاده از پیش گرمایش در دی اریتور، لازم است دیواره های مخزن آب خروجی از این دستگاه کاملا عایق شود.

تجهیزات متعارف دی اریتور

1. تابلو برق
2. ترموستات
3. گیج حرارت
4. خلاء شکن
5. سوپاپ اطمینان
6. لول کنترل و آب نما
7. شیر برقی و شیر تخلیه

جهت کسب اطلاعات بیشتر با کارشناسان ما در صنایع دما بخار مشهد در ارتباط باشید.

۰۵۱۳۸۴۷۲۵۳۶ – ۰۹۳۸۸۰۳۷۴۴۰

منبع : سایت فنی مهندسی تاسیسات حرارتی و برودتی و تهویه مطبوع