Підготовка води для котелень і систем теплопостачання
Основним завданням підготовки води є запобігання корозії елементів котлоагрегатів і трубопроводів і освіти на них накипу.
Підземні води зазвичай прозорі і не містять механічних домішок.
Вимоги, що пред'являються до води, залежать від її призначення. Найбільш жорсткі вимоги пред'являються до живильній воді прямоточних котлів, тому що містяться в ній домішки не можуть бути видалені з продувочной водою, як це робиться в барабанних котлах. Домішки можуть осідати на поверхнях нагріву котла або віддалятися з парою в турбіну.
Норми якості живильної води котлоагрегатів передбачають граничні значення жорсткості, вмісту кремнію, сполук заліза і міді, діоксиду вуглецю і кислотності води pH.
Методи підготовки води для котелень і систем теплопостачання. Вибір методу підготовки води визначається також вимогами до якості води і видам містяться в ній домішок.
Освітлення води є першою стадією її підготовки. Мета освітлення - звільнення води від зважених часток, що мають грубодисперсними, тонкодисперсную або колоїдну форму. Найчастіше очищають воду від дисперсних частинок відстоюванням і фільтруванням. При фільтруванні використовують одношарові механічні фільтри із завантаженням дробленого до розмірів 0,5 -1,2 мм антрациту і двошарові механічні фільтри із завантаженням кварцового піску з піску розмірами 0,5 -1,2 мм або дробленого до розмірів 0,8 -1,8 мм антрациту.
Для видалення з води колоїдних частинок їх необхідно спочатку укрупнити, що досягається коагулированием. Коагулянтами є: A12 (S04) 3 - 18Н2 0, FeS04 -7H2 0 і FeCl3.
Зменшення вмісту солей у воді можна проводити різними методами, які залежать від природи солей, ступеня очищення води, економічної доцільності.
Осадження води використовують для зменшення її жорсткості. В результаті зв'язування катіонів кальцію і магнію іонами С03
ВІН ", Р04" утворюються труднорасторімие з'єднання Сас03. Mg (OH) 2. Са3 (Р04) 2. які випадають в осад і потім видаляються.
Реагентами, що додаються в воду, нагріту до температури 40 ° С, є оксид і гідроксид кальцію, карбонат натрію, гідроксид натрію.
При цьому відбуваються такі реакції:
Як видно з наведених реакцій, використання комбінованого способу зниження жорсткості дозволяє усунути як тимчасову (карбонатну), так і постійну жорсткість. Обробка води ортофосфати натрію дає більш повне осадження катіонів Са 2+ і Mg 2+.
Методом осадження можна знизити карбонатні жорсткість до 0,7 ммоль • екв / л, видалити розчинений в ній діоксид вуглецю. Некарбонатну жорсткість знижують за допомогою іонів СО 2 'карбонату натрію
Іонний обмін не вимагає реагентів, що видаляються з води домішки не утворюють осаду. Цей метод очищення являє собою поєднання хімічного методу зниження жорсткості води (пом'якшення) з фізико-хімічними. Суть методу полягає у видаленні з води іонів кальцію і магнію за допомогою іонітів, здатних обмінювати свої іони на іони, що містяться у воді. Розрізняють процеси катіонного і аніонного обміну. В основі катіонного процесу зниження жорсткості води лежать реакції обміну іонів натрію і водню катионита на іони Са 2+ і Mg 2+
Іонітами служать сульфовані вугілля і синтетичні смоли (КУ-1, КУ-2-8 та ін.).
При двухступенчатом Na-катіонірованіе жорсткість води може бути знижена до 0,01 ммоль / кг. Основний недолік Na-ка тіонірованія полягає в тому, що перетворення карбонатної жорсткості води в гідрокарбонат натрію обумовлює високу натрієву лужність води в котлі. Тому Na-катіонірованіе може бути використано для води з відносно малою карбонатною жорсткістю.
В результаті Н-катионирования загальна жорсткість води знижується до 0,25 ммоль • екв / л, а карбонатна жорсткість усувається повністю.
Однак застосування Н-катионирования дає кислу воду, не придатну для живлення котлів. Цей метод зазвичай застосовують для зниження відносної лужності артезіанських або водопровідних вод.
У практиці набули поширення методи паралельного, спільного і послідовного Н і Na-катионирования. При паралельному катіонірованіе (рис. 24) вода двома паралельними потоками подається на Н-і Na-катіонні фільтри відповідно, після чого направляється в загальний трубопровід. Пом'якшену воду пропускають через декарбонізатор для видалення вільного діоксиду вуглецю і через Na-катіонний фільтр другого ступеня. Така схема обробки води застосовується при утриманні сульфатних і хлоридних іонів в вихідної воді 5 - 7 ммоль • екв / л, карбонатної жорсткості більше 50% і дозволяє отримати воду з залишкової лужністю не вище 0,35 ммоль • екв / л.
При послідовному Н і Na-катіонірованіе частина води подається на Н-катіонні фільтри, а потім нейтралізується жорсткої вихідної водою. Далі для видалення вільної вуглекислоти вода прямує в декарбонізатор, а з нього для подальшого пом'якшення перекачується на Na-катіонні фільтри. Недоліком такої схеми є послідовне прокачування води через два фільтри, що веде до збільшення витрати електроенергії.
Для відновлення обмінної здатності іонітів проводять процеси регенерації. Регенерацію Na-катіоніту проводять розчином хлориду натрію, Н-катіоніту - розчином сірчаної кислоти.
При аніонів обміні використовують слабо і сильноосновні аніоніти. Слабоосновние аніоніти можуть обмінювати свої іони тільки на аніони сильних кислот (сірчаної, соляної, азотної)
Якщо перед слабоосновних аніонітних фільтром поставити Н-катіонний фільтр, то в результаті взаємодії іонів водню з гідроксильними карбонатними і гідрокарбонатними іонами утворюється вода і діоксид вуглецю, т. Е. Досягається часткове хімічне знесолення.
За допомогою сільноосновним анионитов можна провести повне хімічне знесолення, при цьому з води видаляються аніони як сильних, так і слабких кислот, в тому числі HSiO ^ і НСО5
Оскільки сильноосновні аніоніти дороги, їх застосовують при підготовці води, до якої висуваються високі вимоги, наприклад води для прямоточних парових котлів сверхкритического тиску.
Як анионитов застосовують синтетичні смоли марок АН-18-6, АН-34 та ін.
Термічне знесолення води застосовують на ТЕЦ при великій кількості неповерненого конденсату (від промислового споживача) або при високої мінералізації вихідної води.
Процес проводять у випарник або пароутворювачем. Отриманий дистилят використовують для живлення котлів. Забруднюючі вихідну воду речовини залишаються в апараті, звідки їх видаляють безперервної продувкою.
Випарник служить для заповнення невеликих втрат конденсату і в деяких випадках замінює складнішу хімічну водопідготовку.
Деаерація води дозволяє виділити з її складу коррозионноактивной гази.
Основним методом деаерації води є термічний метод, що базується на законі Генрі-Дальтона, суть якого можна сформулювати наступним чином: для видалення розчинених у воді газів досить нагріти її до температури кипіння. При цій температурі розчинність газів у воді стає близькою до нуля і відбувається десорбція кисню і вільного діоксиду вуглецю.
Деаерацію води проводять парою або перегрітої водою.
Інтенсифікація процесу деаерації здійснюється проти- воточним рухом потоків води, що надходить на деаерацію, і пари, що гріє і збільшенням поверхні їх контакту барботажем, розбризкуванням, подачею води на сита.
Деаераційно установка - деаератор (табл. 7) складається з колони, охолоджувача випару і бака-акумулятора. В охолоджувач ви- пара надходить суміш газів і пара, десорбіруемая з води. Пар конденсується, а гази йдуть в атмосферу. Якщо деаерація проводиться при зниженому тиску, то відсмоктування газів здійснюють пароструминних або водоструминними ежекторами, струминними насосами. Охолоджувач випару дозволяє корисно використати теп-
лоту конденсації пари для підігріву води. Бак-акумулятор збільшує поверхню контакту деаеріруемой води з парою при його барботаже через шар води, а також забезпечує аварійний запас живильної води.
Деаерацію можна проводити при атмосферному, підвищеному або зниженому тиску. Деаерація при зниженому тиску вимагає герметичності всієї системи, включаючи трубопроводи.
Деаератори типу ТАК забезпечують стійку обробку води при роботі з навантаженням, що дорівнює 30-120% номінальної продуктивності.
Деаератори цього типу можуть комплектуватися з індивідуальними охолоджувачами випару. В цьому випадку бак-акумулятор відсутній. Недоліком таких апаратів є їх значна висота.
Необхідна кількість пари, що гріє (кг / год) визначають за рівнянням теплового балансу
У табл. 8 наведені технічні характеристики вакуумних деаераторів з робочим тиском 0,03 МПа. Деаератори устанав-
ють у котельнях, обладнаних котлами низького тиску і невеликої продуктивності при температурі живильної води 70 - 100 ° С.
Для створення розрідження і видалення газів з деаераторів використовують не тільки водоструминні і пароструминні ежектори, а й вакуум-насоси, наприклад ВК-25 з подачею 240 - 3000 м 3 / год.
Температура води в деаераторах може підвищуватися не тільки завдяки подачі пари, що гріє, але і при дроселюванні нагрітої води. В процесі дроселювання тиск зменшується до значення, при якому температура насичення стає менше температури нагрітої води, що надходить в деаератор. Такі деаератори називаються деаераторами перегрітої води.
Дозування реагентів розраховують на повну очистку води.
Для видалення кисню з термічно деаерірованной живильної води в неї додають гідрат гідразину або сульфат гид- Разіна