Terminen kaasunpoisto
Keränen, Maija (2026)
Diplomityö
2026
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2026022516114
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2026022516114
Tiivistelmä
Kaasupitoisuuksien hallinta syöttövedessä on yksi erittäin tärkeä osa teollisuuden vedenkäsittelyprosessia. Alhainen kaasujen, erityisesti hapen, määrä syöttövedessä on edellytys sille, että kattilalaitos toimii luotettavasti ja pitkäikäisesti ilman suuria prosessihäiriöitä tai korroosioriskejä. Tästä syystä terminen kaasunpoisto on vakiintunut menetelmä erilaisilla laitoksilla, jotka tuottavat prosessihöyryä erilaisiin käyttötarpeisiin.
Tässä diplomityössä tarkastellaan termistä kaasunpoistoa ja tutustutaan sen eri sovelluksiin. Lisäksi perehdytään vedenkäsittelyyn kokonaisuudessaan ja siihen, miksi sitä yleisesti ottaen tarvitaan.
Työssä suunniteltiin ja mitoitettiin ruiskutukseen ja levyihin perustuva kaasunpoistin tilanteessa, jossa syöttövesi koostuu vain kylmästä käänteisosmoosikäsitellystä lisävedestä. Suunnittelu toteutettiin hyödyntämällä taselaskentaa sekä lämmön- ja massansiirron periaatteita. Mitoituksen avulla määritettiin rakenne ja mitat kaasunpoistajalle tarvittavan veden ja höyryn kontaktipinta-alan saavuttamiseksi. Laskennan perusteella syntyi laskentatyökalu ja selkeä mitoitusmenetelmä, jonka avulla voidaan suunnitella uusia kaasunpoistajia eri ratkaisuihin.
Työssä tutkittiin myös suunnitellun kaasunpoistajan toimintaa erilaisissa käyttötilanteissa. Tulokset osoittivat, että kaasunpoistimen tehokkuus paranee, kun saapuvan veden lämpötila on korkeampi tai saapuva virtaus on pienempi. Lisäksi havaittiin, että pisarakoolla on suurin merkitys kaasunpoistajan mittoihin. Controlling gas concentrations in feedwater systems is a crucial part of industrial water treatment. Low levels of dissolved gases, particularly oxygen, are essential for a boiler plant to operate reliably and have a long service life without major process disturbances or corrosion risks. For this reason, thermal deaeration is commonly used for different types of power plants that produce steam in different industrial purposes.
This thesis examines thermal deaeration and introduces its different applications and types. This thesis also provides an overview of industrial water treatment and why it is important.
The thesis includes the design and sizing of a spray tray deaerator in case where feedwater is cold, and it is treated only with a reverse osmosis device. The design was implemented using mass and energy balance calculations as well as the principles of heat and mass transfer. With these approaches, the structure of the deaerator was defined to provide necessary contact area between steam and feedwater. Based on the calculations, a practical design tool was created for deaerator sizing in different kind of process conditions.
The performance of the designed deaerator was also studied under different operating conditions. The results showed that deaeration improved when the temperature of the incoming water was higher or when the incoming flow was lower. Also, droplet size was found to have the strongest impact on the deaerator’s outer dimensions.
Tässä diplomityössä tarkastellaan termistä kaasunpoistoa ja tutustutaan sen eri sovelluksiin. Lisäksi perehdytään vedenkäsittelyyn kokonaisuudessaan ja siihen, miksi sitä yleisesti ottaen tarvitaan.
Työssä suunniteltiin ja mitoitettiin ruiskutukseen ja levyihin perustuva kaasunpoistin tilanteessa, jossa syöttövesi koostuu vain kylmästä käänteisosmoosikäsitellystä lisävedestä. Suunnittelu toteutettiin hyödyntämällä taselaskentaa sekä lämmön- ja massansiirron periaatteita. Mitoituksen avulla määritettiin rakenne ja mitat kaasunpoistajalle tarvittavan veden ja höyryn kontaktipinta-alan saavuttamiseksi. Laskennan perusteella syntyi laskentatyökalu ja selkeä mitoitusmenetelmä, jonka avulla voidaan suunnitella uusia kaasunpoistajia eri ratkaisuihin.
Työssä tutkittiin myös suunnitellun kaasunpoistajan toimintaa erilaisissa käyttötilanteissa. Tulokset osoittivat, että kaasunpoistimen tehokkuus paranee, kun saapuvan veden lämpötila on korkeampi tai saapuva virtaus on pienempi. Lisäksi havaittiin, että pisarakoolla on suurin merkitys kaasunpoistajan mittoihin.
This thesis examines thermal deaeration and introduces its different applications and types. This thesis also provides an overview of industrial water treatment and why it is important.
The thesis includes the design and sizing of a spray tray deaerator in case where feedwater is cold, and it is treated only with a reverse osmosis device. The design was implemented using mass and energy balance calculations as well as the principles of heat and mass transfer. With these approaches, the structure of the deaerator was defined to provide necessary contact area between steam and feedwater. Based on the calculations, a practical design tool was created for deaerator sizing in different kind of process conditions.
The performance of the designed deaerator was also studied under different operating conditions. The results showed that deaeration improved when the temperature of the incoming water was higher or when the incoming flow was lower. Also, droplet size was found to have the strongest impact on the deaerator’s outer dimensions.