Химическая обработка воды для подпитки теплосети (стр. 2 из 4)

Требования к качеству котловой (продувочной) воды паровых котлов по общему солесодержанию (сухому остатку) следует принимать по данным заводов — изготовителей котлов.

Допускаемую величину относительной щелочности котловой воды паровых котлов следует устанавливать в соответствии с Правилами устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов, утвержденными Госгортехнадзором СССР.

Величину щелочности котловой воды по фенолфталеину в чистом отсеке котлов со ступенчатым испарением и в котлах без ступенчатого испарения следует принимать ³50 мкг-экв/л при конденсатно-дистиллятном питании и ³500 мкг-экв/л—при питании котлов с добавкой умягченной воды.

Наибольшее значение щелочности котловой воды не нормируется.

Таким образом, качество воды для подпитки тепловых сетей должно удовлетворять следующим нормам:

Содержание свободной угольной кислоты 0

Значение pH для систем теплоснабжения:

- открытых 8.3 – 9.0*

- закрытых 8.3 – 9.5*

Содержание растворенного кислорода, мкг/дм³, не более 50

Количество взвешенных веществ, мг/дм³, не более 5

Содержание нефтепродуктов, мг/дм³, не более 1

Общая жесткость не более 0.05 мг – экв / дм³

* Верхний предел значения pH допускается только при глубоком умягчении воды, нижний – с разрешения АО – энерго может корректироваться в зависимости от интенсивности коррозионных явлений в оборудовании и трубопроводах систем теплоснабжения. Для закрытых систем теплоснабжения с разрешения АО – энерго верхний предел значения pH допускается не более 10.5 при одновременном уменьшении значения карбонатного индекса до 0.1 (мг- экв / дм³)², нижний предел может корректироваться в зависимости от коррозионных явлений в оборудовании и трубопроводах систем теплоснабжения.

Нормирование содержания свободной углекислоты и растворенного кислорода в подписочной воде необходимо для предотвращения коррозии оборудования тепловых сетей и образования отложения продуктов коррозии на внутренней поверхности нагрева подогревателей, водогрейных котлов, в трубопроводах и отопительных приборах.

В подпиточной воде нормируется также содержание нефтепродуктов, так как присутствие в воде этих веществ приводит к интенсификации накипеобразования, особенно в сетевых подогревателях и водогрейных котлах, затрудняет борьбу со шламообразованием.

Показатели качества газотрубных котлов не должны превышать:

Показатель	Котлы на жидком топливе	Котлы на другом топливе
Прозрачность по шрифту, см	Не менее 40	Не менее 20
Общая жесткость, мкмоль/дм3(мкг-экв/ дм3)	30(30)	100(100)
Содержание растворенного кислорода,мкг/ дм3	50	100

Показатели качества водотрубных котлов не должны превышать:

5. Процесс обработки воды

Многообразие примесей в природной воде приводит к тому, что подготовка воды осуществляется в несколько этапов.

На первом этапе (предочистка) из воды удаляют ГДП и коллоидные примеси. При необходимости понижается бикарбонатная щелочность, карбонатная жесткость и кремнесодержание.

На последних этапах производят очистку воды от истинорастворимых примесей.

5.1 Предварительная очистка

Как уже говорилось ранее ГДП, ввиду крупных агломератов молекул, всплывают на поверхность или выпадают в осадок. Удаляются из воды отстаиванием.

Коллоидные примеси, в отличие от ГДП, не отстаиваются, поэтому для их удаления применяется коагуляция.

Коагуляция – это физико-химический процесс слипания коллоидных частиц, т.е. образование грубодисперсных макро-фаз с последующим удалением из воды.

В растворе, вокруг коллоидной частицы образуется двойной электрический слой, состоящий из потенциалообразующих ионов и противо ионов. Такой комплекс электронейтрален, но при движении частица увлекает за собой только часть противо ионов, что приводит к появлению электрокинетического потенциала между частицей и раствором. Таким образом, частицей приобретается заряд.

Для коагуляции в теплоэнергетике к коллоидному раствору добавляется раствор с противоположно заряженными частицами. Как правило, коллоидные растворы природных вод характеризуются отрицательным зарядом. Поэтому для коагуляции используются коллоидные растворы, имеющие положительный заряд. В качестве коагулянтов могут использоваться растворы, образованные труднорастворимыми гидроксидами металлов, но для удешевления процесса применяют технические продукты – коагуляторы (глинозем, купорос), из которых коагулянты образуются в процессе гидролиза.

Для интенсификации процесса может вводиться флакулянт, который укрупняет образующиеся при коагуляции хлопья, а также подогрев воды до 25-30 ^оС.

Предварительную очистку на водоподготовительной установке ведут при совмещении в одном аппарате, называемом осветлителем, процессов коагуляции и отстаивания воды, а при необходимости добавляют известкование и магнезиальное обескремниевание.

Процесс содоизвесткования заключается в добавлении к воде гашеной извести, в результате чего понижается бикарбонатная щелочность и карбонатная жесткость. Этот процесс объясняют следующие реакции:

При избытке извести осаждаются ионы магния:

При этом магниевая жесткость переходить в кальциевую.

Для вод с повышенной некарбонатной жесткостью проводят умягчение воды содой.

Эффект аналогичный содоизвесткованию можно достичь добавлением гидроксида натрия, но это экономически дороже.

Магнезиальное обескремниевание воды осуществляется путем добавления магнезита в порошкообразном состоянии, который в результате частичной диссоциации образует комплексный ион, который с анионами кремниевой кислоты дает менее растворимое соединение, чем исходные силикаты и позволяет выводить их.

Вода тангенциально поступает в осветлитель, поток закручивается. Вводятся коагуляторы и при необходимости известковое молоко. В процессе перемешивания в смесителе реагенты взаимодействуют с примесями воды и образуются грубодисперсные макро-фазы. Продукты коагуляции, выделяющиеся в виде хлопьев, поддерживаются восходящим потоком воды во взвешенном состоянии, образуя так называемую зону взвешенного слоя.

Основным преимуществом взвешенного слоя является то, что он работает на подобии фильтрующей загрузки, извлекая из воды, протекающей сквозь него мелкодисперсные примеси в результате адгезионных (действие межмолекулярных сил притяжения) и адсорбционных (поглощение вещества жидкой среды поверхностью частицы) процессов. У верхней границы этой зоны осветленная вода выводится из аппарата. Избыток частиц во взвешенном слое с некоторым количеством воды непрерывно выводится из слоя по шламоотводящим трубам в шламоуплотнитель. Уплотненный шлам выводится из нижней части шламоуплотнителя путем непрерывной продувки. Крупные частицы коагуляции, попадающие с исходной водой, осаждаются в нижней части смесителя и по мере накопления выводятся путем периодической продувки.

Важно отметить, что даже при хорошо налаженной работе осветлителя концентрация ГДП после них может достигать до 10 мг/кг. Поэтому применяют доосветление воды, путем ее фильтрования через слой пористой среды. Такое фильтрование может быть поверхностным (пленочным) либо объемным (адгезионным). В первом случае диаметр пор слоя меньше диаметра частиц, и частицы задерживаются на поверхности слоя, образуя пленку. Во втором случае наоборот, диаметр пор больше диаметра частиц, поэтому последние вовлекаются потоком воды вглубь слоя и удерживаются внутри него.

Для этого процесса используют осветлительные (механические) фильтры.

5.2 Обработка воды методом ионного обмена

Вода, прошедшая предочистку практически не содержит ГДП (менее 1 мг/кг) и в значительной степени свободна от коллоидных примесей. Для удаления из воды истинорастворимых примесей применяют ионный обмен, дегазацию, а также термический и мембранный методы в сочетании с ионным обменом.

Обработка воды методом ионного обмена основана на способности некоторых практически нерастворимых в воде веществ, называемых ионообменными материалами или ионитами, изменять в нужном направлении ионный состав воды.

Способность ионитов к ионному обмену объясняется их строением. Любой ионит состоит из твердой основы матрицы, на которую помещены специальные функциональные группы. При помещении ионита в раствор функциональные группы либо адсорбируют из раствора, либо отдают в раствор в результате диссоциации ионы одного знака заряда и, тем самым, приобретают заряд. Вследствие этого вокруг частицы образуется диффузионный слой из противоионов, которые могут выходить обмениваться ионами с раствором в эквивалентном количестве. Если таким противоионом является катион, то такой ионит называется катионитом. Если же анион – то анионитом.

В энергетике чаще используется катионит КУ-2 (сильнокислотный) и полифункциональный сульфауголь мелкий СМ и крупный СК. В качестве анионитов чаще используются высокоосновный анионит АВ-17 и низкоосновный АН-31.

В зависимости от обменного иона процессы и аппараты получили следующие навания: