除酸器とは何でどのように機能するか

脱気加熱器、またはデアレーターと呼ばれる装置は、ボイラー給水から溶解ガス（主に酸素と二酸化炭素）を取り除くためのものです。溶解ガスは、ボイラーおよびその部品に対する腐食や損傷を引き起こし、蒸気サイクルの効率を低下させます。したがって、デアレーターはボイラー給水処理と保護のために不可欠です。

デアレーターは、トレイ型とスプレー型の2種類に分類できます。両タイプとも、給水を加熱し、溶解ガスを取り除くために蒸気を使用します。蒸気はまた、給水中の残りの微量の酸素と反応するヒドラジンや亜硫酸ナトリウムなどの酸素除去剤の源としても機能します。

トレイ型デアレーター

トレイ型デアレーターは、垂直円筒形の容器で、内部には一連の穿孔トレイがあります。給水は上部から入り、トレイに噴射され、薄い水膜を作りながら下方に流れます。蒸気は下部から入り、トレイを通って上昇し、水を加熱して溶解ガスを取り除きます。脱気された水は容器の底部に集まり、ボイラーに送られます。排出されたガスは容器の上部から逃げます。

トレイ型デアレーターの利点は以下の通りです：

• 広範な給水流速と温度に対応できます。

• 非常に低いレベルの溶解酸素（5 ppb未満）と二酸化炭素（1 ppm未満）を達成できます。

• 大きな給水貯蔵容量があり、ボイラー内の圧力と温度を一定に保つのに役立ちます。

トレイ型デアレーターの欠点は以下の通りです：

• 脱気のために大量の蒸気を必要とするため、循環の熱効率が低下します。

• 容器とトレイの複雑さと大きさにより、初期費用と維持費が高くなります。

• トレイ上のスケーリングやフーリングが発生しやすく、熱伝導と脱気効率が低下します。

スプレー型デアレーター

スプレー型デアレーターは、水平円筒形の容器で、内部にはスプレーノズルがあります。給水は一端から入り、反対側から入る蒸気ストリームに噴霧されます。蒸気は水を加熱し、溶解ガスを取り除きます。脱気された水は容器の底部に集まり、ボイラーに送られます。排出されたガスは容器の上部から逃げます。

スプレー型デアレーターの利点は以下の通りです：

• トレイ型デアレーターよりも少ない蒸気で脱気を行うため、循環の熱効率が向上します。

• 容器とノズルのシンプルさとコンパクトさにより、初期費用と維持費が低くなります。

• 水と蒸気の高速度と乱流により、スケーリングやフーリングが発生しにくいです。

スプレー型デアレーターの欠点は以下の通りです：

• 非常に高いまたは低い給水流速と温度を処理すると、脱気効率が影響を受けます。

• トレイ型デアレーターよりも低いレベルの溶解酸素（約10 ppb）と二酸化炭素（約5 ppm）を達成できません。

• トレイ型デアレーターよりも小さな給水貯蔵容量であり、ボイラー内の圧力と温度の変動に対して敏感です。

脱気効率に影響を与える要因

脱気効率は、以下のような要因によって左右されます：

• 給水と蒸気の温度と圧力。高い温度と低い圧力では、水中のガスの溶解度が増加し、取り除きにくくなります。したがって、給水と蒸気の最適な温度差（通常は約5°C）と、デアレーター内の最適な圧力（通常は約0.2 bar）を維持することが重要です。

• 脱気に使用する蒸気の量と品質。蒸気は飽和状態で非凝縮性ガスを含まないものであるべきです。蒸気流量は、脱気のための必要な熱と質量移動を提供するのに十分な量であるべきです。また、デアレーター内の圧力を一定に保つためにも制御する必要があります。

• デアレーターの設計と運転。デアレーターは、給水と蒸気が相互作用するための十分な表面積と接触時間を有するべきです。給水はトレイまたはノズルに均等に噴霧または分散され、薄い水膜を作り出すべきです。デアレーターはまた、放出ガスからの熱と水を回収するためのベンチコンデンサーを持つべきです。

デアレーターの利点

デアレーターは、ボイラーシステムに対して以下の利点を提供します：

• 給水から溶解酸素と二酸化炭素を取り除くことで、ボイラー管、ドラム、その他の部品の腐食やピッティングを防ぎます。

• 給水の残留酸素を最小限に抑えることで、化学的酸素除去剤の消費とコストを削減します。

• 給水を飽和温度に近づけて予熱することで、熱損失と燃料消費を削減し、ボイラーの熱効率を向上させます。

• 腐食とスケーリングによるボイラー故障とダウンタイムのリスクを削減することで、ボイラーの信頼性と稼働率を向上させます。

結論

デアレーターは、ボイラー給水処理と保護に不可欠な装置です。蒸気を加熱および浄化剤として使用して給水から溶解ガスを取り除きます。設計と構成に基づいて、トレイ型とスプレー型に分類されます。ヘンリーの法則、ダルトンの法則、および質量と熱伝導の原理に基づいて動作します。高脱気効率を達成するためには、温度、圧力、蒸気流量の最適条件が必要です。ボイラー系統に対して、腐食防止、化学薬品消費量の削減、熱効率の改善、信頼性の向上などの多くの利点を提供します。

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