El desaireador térmico de alta presión y el desaireador de película rotativa de tipo torre pueden utilizarse para la desaireación de calderas de alta presión. Con la creciente exigencia de la industria moderna en cuanto a la calidad del agua de alimentación de calderas, es decir, la exigencia de un valor absoluto bajo de contenido de oxígeno en el agua de alimentación y una alta estabilidad relativa de la calidad del agua, debido a las limitaciones de la estructura interna del equipo, los desaireadores térmicos de alta presión convencionales y los desaireadores de película rotativa muestran sus limitaciones en cuanto a sus condiciones de aplicación.
El desaireador térmico incorporado cambia estructuralmente el concepto del desaireador convencional, haciendo que el desaireador sea más simple en diseño, fabricación y operación de proceso, con mayor capacidad de adaptación a condiciones de trabajo variables, menores costos de operación, menor inversión y una amplia gama de aplicaciones.
Principio estructural del desaireador incorporado:
El desaireador térmico incorporado utiliza un método físico para la desaireación, y el proceso de desaireación se lleva a cabo en dos pasos.
(1) El agua de reposición o el agua condensada se rocía en el espacio de vapor (desaireación primaria).
(2) A través de los tubos de distribución de vapor, el vapor atraviesa el tanque de agua y arrastra el oxígeno del agua para lograr el propósito de desaireación (desaireación secundaria).
El proceso de desaireación del desaireador incorporado es el siguiente:
1. Zona de desaireación primaria
El agua de reposición o el agua condensada se descompone en gotas de agua finas en forma de niebla a través de las boquillas, y se regula según el caudal de agua para que el tamaño de las gotas permanezca constante bajo diferentes caudales. Las gotas de agua son expulsadas de las boquillas de alta velocidad hacia el espacio de vapor dentro del tanque de agua, donde el agua entra en contacto con el vapor y se calienta, elevando la temperatura del agua y reduciendo gradualmente la presión parcial de los gases no condensables en el agua. El chorro de agua choca contra el deflector o la pared del tanque y cae, siendo así fragmentado en gotas más pequeñas.
El tiempo de permanencia de las gotas en el espacio de vapor es inferior a 1 segundo. En el espacio de vapor, el suministro continuo de vapor asegura que la presión parcial del vapor sea suficientemente alta, y la presión parcial local de los gases no condensables solo puede mantenerse a un nivel muy bajo. Cuando las gotas pasan a través del vapor a alta temperatura, el vapor se condensa en la superficie de las gotas, elevando así la temperatura de estas. Este proceso de calentamiento se completa rápidamente gracias a la gran área de contacto de las gotas. Después de que las gotas entran en el espacio de vapor, la presión parcial local de los gases no condensables en el vapor es muy baja en comparación con el contenido de gases no condensables en el agua. Esta presión parcial baja, causada por el aumento de temperatura, junto con la disminución de la solubilidad de los gases no condensables en el agua, obliga a que los gases no condensables se separen del agua.
2. Zona de desaireación secundaria
Debido al corto tiempo de permanencia del agua en el espacio de vapor de la zona de rociado, puede ser difícil que el agua alcance el efecto de desaireación ideal. Por esta razón, se instalan tubos de distribución de vapor porosos en el espacio inferior del tanque del desaireador, y los gases no condensables residuales son arrastrados por el vapor descargado a través de los tubos de distribución de vapor que atraviesan el agua.
Cuando las burbujas de vapor atraviesan el agua, según la Ley de Raoult, se establece un equilibrio de fases entre el gas dentro de las burbujas de vapor y los gases disueltos adyacentes. Para lograr este equilibrio se requiere un tiempo de contacto suficiente. Por ello, en el diseño de la estructura interna del equipo se considera la generación de burbujas pequeñas y un recorrido suficientemente largo en el agua, satisfaciendo estas condiciones mediante el diseño del tamaño de los orificios, la cantidad y el ángulo de disposición de los tubos de distribución de vapor. La segunda función de los tubos de distribución de vapor es permitir un arranque rápido del desaireador, logrando que la calidad del agua de salida alcance los requisitos de diseño en el menor tiempo posible. En comparación con cualquier otro método de calentamiento con vapor, la ventaja de los tubos de distribución de vapor en el fondo del tanque radica en que puede lograr una desaireación completa del agua en el tanque.
Boquilla de velocidad constante
La boquilla de velocidad constante es un componente importante del desaireador incorporado, ya que afecta la calidad del agua de salida del desaireador. La boquilla de velocidad constante está compuesta por dos elementos elásticos en forma de disco enfrentados que se sujetan entre sí. Cuando la presión interna de la boquilla aumenta, los elementos elásticos en forma de disco se deforman elásticamente, y el agua se expulsa a través de la abertura entre los discos formando una película de agua, que es fragmentada y perturbada por la estructura dentada en el punto de contacto de la abertura, formando pequeñas gotas en forma de niebla. La sección transversal de la boquilla varía con el caudal, y la velocidad de flujo se mantiene esencialmente constante dentro del rango de caudal nominal del 10% al 110% de la boquilla, manteniendo estable la atomización de la película de agua.
