Degassificazione nelle caldaie
La degassificazione e’ governata dai seguenti principi: la solubilita’ di qualsiasi gas in un liquido e’ direttamente proporzionale alla pressione parziale del gas sulla superficie del liquido e diminuisce col diminuire della temperatura del liquido; l’efficienza della rimozione aumenta quando il gas e il liquido sono ben mescolati
La degassificazione puo’ essere effettuata usando un mezzo fisico, come i riscaldatori degassificanti o i degassificatori a vuoto o con un mezzo chimico come gli “oxygen scavengers” (per i trattamenti di rifinitura) o le resine catalitiche. |L’uso dei contractors a membrana e’ attualmente in crescita. Il diossido di carbonio invece, viene solitamente rimosso utilizzando un mezzo fisico.
Lo scopo di un degassificatore e’ la riduzione dei gas disciolti, in particolare l’ossigeno, ad un basso livello e migliorare l’efficienza termica dell’impianto incrementando la temperatura dell’acqua. In aggiunta, garantisce la possibilita’ di conservare l’acqua e le giuste condizioni di suzione per le pompe delle acque di alimentazione della caldaia.
I degassificatori a pressione possono essere classificati in due principali categorie: a vassoio e spray.
Il tipo dei riscaldatori degassificanti a vassoio consiste in un guscio, ugelli spray per distribuire e spruzzare l’acqua, un condensatore a contatto diretto ventilato, pile di vassoi e pareti intercamerali protettive. La camera principale e’ costruita in acciaio a basso contenuto di carbonio, ma per gli ugelli e altre parti, vengono utilizzati acciai inossidabili, piu’ resistenti alla corrosione
L’acqua in entrata viene spruzzata nell’ambiente colmo di vapore, dove viene riscaldata sino alla temperature di saturazione del vapore. La maggior parte dei gas non condensabili (principalmente ossigeno e diossido di carbonio libero) vengono liberati nel vapore come l’acqua viene spruzzata nell’unita’. Dei sigilli prevengono la contaminazione dell’acqua nelle pile di vassoi da parte della sezione dello spray. L’acqua cade da vassoio a vassoio rompendosi in piccole goccioline che consentono un strettissimo contatto col vapore entrante.
Il vapore riscalda l’acqua fino alla temperatura di saturazione del vapore e rimuove le ultime restanti tracce di ossigeno. L’acqua degassificata cade nell’ambiente di accumulazione sottostante, dove uno strato di vapore la protegge dalla ricontaminazione. Questo ambiente e’ solitamente locato in una tanica di stoccaggio separata.
Il vapore entra nel degassificatore tramite delle porte nello scomparto dove si trova la pila di vassoi e scorre verso il basso parallelamente alla pila, nella stessa direzione dell’acqua. Una quantita’ molto piccola di vapore condensa in questa sezione poiche’ la temperatura dell’acqua aumenta per raggiungere la temperatura di saturazione del vapore. Il resto del vapore ripulisce l’acqua cascante. Prima di lasciare il compartimento dei vassoi, il vapore risale tra il guscio e le pareti intercamerali fino alla sezione degli spray. La maggior parte del vapore condensa e diventa parte dell’acqua degassificata. Una piccola parte del vapore, che contiene i gas non-condensabili, viene sfogata in atmosfera. E’ essenziale fornire una sufficiente ventilazione durante tutto il processo, altrimenti la degassificazione avviene in maniera incompleta. Il flusso di vapore attraverso la pila di vassoi puo’ essere di tipo
Il tipo dei riscaldatori degassificanti a spray consiste in un guscio, valvole spray d’ingresso caricate a molla, una sezione con condensatore a diretto contatto ventilato e uno scrubber a vapore per la degassificazione finale; il guscio e l’ingresso del vapore possono essere in acciaio a basso tenore di carbonio, le valvole spray e la sezione del condesatore a contatto diretto ventilato sono in acciaio inossidabile. L’acqua in ingresso viene spruzzata nell’ambiente colmo di vapore e cosi’ riscaldato fino alla pressione di saturazione. La maggior parte dei gas non condensabili sono quindi rilasciati nel vapore e l’acqua riscaldata ricade e drena nella sezione piu’ bassa dello scrubber a vapore. L’acqua viene cosi’ lavata da un grande volume di vapore e riscaldata alla temperatura di saturazione prevalente in quel punto. Poiche’ il miscuglio di acqua e vapore risale nello scrubber, l’acqua degassificata si trova qualche grado sopra la temperatura di saturazione, a causa della leggera perdita di pressione. In questo modo, dei gas vengono parzialmente liberati in piccola quantita’, e cio’ aiuta il rilascio dei gas disciolti . L’acqua degassificata strabocca poi dallo scrubber a vapore alla sezione di raccolta sottostante.
Il vapore entra nel degassificatore attraverso un cassetto laterale e fluisce verso lo scrubber a vapore. Dopo essere fluito nello scrubber, passa sopra nella sezione del riscaldatore con gli ugelli per riscaldare l’acqua entrante. La maggior parte del vapore condensa nella sezione spray per poi diventare parte dell’acqua degassificata. Una piccola porzione dei gas viene invece sfiatata in atmosfera per rimuovere la parte dei gas non condensabili.
La Degassificazione a vuoto viene usata a temperature al di sotto del punto di ebollizione atmosferico per ridurre i tassi di corrosione dell’acqua nei sistemi di distribuzione. Viene applicato il vuoto al sistema per portare l’acqua alla temperatura di saturazione. Degli ugelli spray rompono l’acqua in piccole particelle per facilitare la rimozione dei gas e sfiatare i gas esausti. L’acqua in ingresso entra attraverso gli ugelli spray e ricade passando per una torre riempita di anelli Raschig verso un altro riempimento sintetico. In questo modo, l’acqua viene ridotta a film sottilissimi e goccioline molto piccole, che promuovono il rilascio dei gas disciolti. I gas rilasciati e il vapore acqueo vengono rimossi producendo il vuoto, che viene mantenuto da eiettori jet di vapore o pompe a vuoto, a seconda dele dimesioni del sistema. I degassificatori a vuoto rimuovono l’ossigeno in maniera meno efficiente delle unita’ a pressione.
La corrosione a fatica presso o nelle saldature stesse e’ un grosso problema nei degassificatori. E’ infatti il risultato di fattori meccanici, come procedure di fabbricazione, mancanza di sufficiente saldatura e mancanza di saldature in grado di rilasciare la tensione. Alcuni problemi di funzionamento, come, per esempio, il colpo d’ariete, possono anche essere tra le cause.
Consulti anche la nostra pagina sull’acqua di alimentazione della caldaia e il trattamento dell’acqua per la caldaia. Qui puó trovare maggiori informazioni sulle seguenti maggiori problematiche nelle caldaie: incrostazioni e formazione di schiume e priming e corrosione.
Per una descrizione delle caratteristiche dell’acqua perfetta per la caldaia clicchi qui.
References
‘Water treatment handbook’ Vol. 1-2, Degremont, 1991
‘Industrial water conditioning’, BeltsDearborn, 1991
http://www.thermidaire.on.ca/boiler-feed.html