O desaerador térmico de alta pressão e o desaerador de filme rotativo tipo torre podem ser utilizados para desaeração de caldeiras de parâmetros elevados. Com a crescente exigência da indústria moderna quanto à qualidade da água de alimentação de caldeiras, ou seja, baixo valor absoluto de teor de oxigênio na água de alimentação e alta estabilidade relativa da qualidade da água, devido às limitações da estrutura interna dos equipamentos, os desaeradores térmicos convencionais de alta pressão e os desaeradores de filme rotativo apresentam limitações em suas condições de aplicação.
O desaerador térmico incorporado altera estruturalmente o conceito dos desaeradores convencionais, tornando o projeto, a fabricação e a operação do processo mais simples, com maior capacidade de adaptação a condições de carga variáveis, além de menores custos operacionais, menor investimento e ampla gama de aplicações.
Princípio estrutural do desaerador incorporado:
O desaerador térmico incorporado utiliza método físico para desaeração, e o processo de desaeração é realizado em duas etapas.
(1) A água de reposição ou água condensada é pulverizada no espaço de vapor (desaeração primária).
(2) Através dos tubos distribuidores de vapor, o vapor atravessa o tanque de água, arrastando o oxigênio dissolvido na água para fora, atingindo o objetivo de desaeração (desaeração secundária).
O processo de desaeração do desaerador incorporado é o seguinte:
1. Zona de desaeração primária
A água de reposição ou água condensada é decomposta em finas gotículas de névoa através dos bicos pulverizadores, e a vazão é ajustada de acordo com a quantidade de fluxo de água, garantindo que o tamanho das gotículas permaneça constante sob diferentes condições de vazão. As gotículas de água são ejetadas dos bicos de alta velocidade para o espaço de vapor no tanque, onde entram em contato com o vapor e são aquecidas, elevando a temperatura da água e reduzindo gradualmente a pressão parcial dos gases não condensáveis na água. O jato de água atinge as placas defletoras ou as paredes do tanque e cai, sendo então fragmentado em gotículas ainda menores pelo impacto.
O tempo de permanência das gotículas no espaço de vapor é inferior a 1 segundo. No espaço de vapor, o fornecimento contínuo de vapor de reposição garante uma pressão parcial de vapor suficientemente alta, mantendo a pressão parcial dos gases não condensáveis locais em níveis muito baixos. Quando as gotículas atravessam o vapor em alta temperatura, ocorre condensação de vapor na superfície das gotículas, elevando sua temperatura. Esse processo de aquecimento é concluído rapidamente graças à grande área de contato das gotículas. Após as gotículas entrarem no espaço de vapor, a pressão parcial dos gases não condensáveis no vapor é muito baixa em comparação com o teor desses gases na água. Essa baixa pressão parcial, combinada com a redução da solubilidade dos gases não condensáveis na água devido ao aumento da temperatura, força a separação dos gases não condensáveis da água.
2. Zona de desaeração secundária
Devido ao curto tempo de permanência da água no espaço de vapor da zona de pulverização, pode ser difícil alcançar o efeito ideal de desaeração. Para isso, tubos distribuidores de vapor perfurados são instalados na parte inferior do tanque do desaerador, e os gases não condensáveis residuais são arrastados pelo vapor que atravessa a água através desses tubos.
Quando as bolhas de vapor atravessam a água, de acordo com a Lei de Raoult, estabelece-se um equilíbrio de fases entre o gás dentro das bolhas de vapor e os gases dissolvidos adjacentes. Para alcançar esse equilíbrio, é necessário tempo de contato suficiente. Para isso, o projeto estrutural interno do equipamento considera a geração de bolhas menores e um percurso suficientemente longo na água, atendendo a essas condições através do dimensionamento do diâmetro dos orifícios, da quantidade e do ângulo de disposição dos furos nos tubos distribuidores de vapor. A segunda função dos tubos distribuidores de vapor é permitir uma partida rápida do desaerador, atingindo a qualidade da água de saída conforme os requisitos de projeto no menor tempo possível. Em comparação com qualquer outro método de aquecimento a vapor, a vantagem dos tubos distribuidores de vapor no fundo do tanque reside na capacidade de desaeração completa da água no tanque.
Bico de vazão constante
O bico de vazão constante é um componente importante do desaerador incorporado, pois está diretamente relacionado à qualidade da água de saída. O bico de vazão constante é composto por dois elementos elásticos em forma de disco opostos, fixados entre si. Quando a pressão interna do bico aumenta, os elementos elásticos em forma de disco sofrem deformação elástica por flexão, e a água é ejetada através da fresta entre os discos, formando um filme de água que é fragmentado e agitado pela estrutura serrilhada no ponto de contato do orifício de saída, formando finas gotículas em névoa. A seção transversal do bico varia com a vazão, mantendo a velocidade praticamente constante na faixa de 10% a 110% da vazão nominal do bico, garantindo uma atomização estável do filme de água.
