Осмос – это самопроизвольный переход растворителя в раствор через специальную полупроницаемую мембрану, пропускающую только молекулы растворителя.
Если какую-либо ячейку разделить полупроницаемой мембраной на 2 камеры и в камеру залить чистой обессоленной водой, а вторую соленой, то будет происходить самопроизвольный переход молекул растворителя (воды) в соленую воду. Движущей силой процесса является разность концентраций воды в правой и левой камерах. Система стремится к равновесию концентраций по обе стороны мембраны. Этот переход будет происходить до тех пор, пока гидростатическое давление растворителя на мембрану не достигнет определенной величины, называемой осмотическим давлением.
Затем во второй камере создается давление больше осмотического и осуществляется обратный осмос.
6. Общая схема водоподготовительной установки
Схема водоподготовительной установки изображена на рисунке 17.1 в приложении 17.
Сырая вода по трубе (1) поступает в распределитель (2), где она разделяется на 2 потока. Один поступает в подогреватель воды(3), а затем в отстойник (5). Другой поток проходит через вытеснитель коагулянта(4) и вместе с растворенным коагулянтом - в (5). Здесь вода отстаивается, удаляется часть механических и коллоидных примесей, а затем поступает в промежуточный бак (6), откуда она насосом (7) подается в механические фильтры (8) для окончательного осветления. Далее в катионитных фильтрах (9) освобождается от солей жесткости, после чего подается в деаэраторную колонку (10), где освобождается от растворимых в ней газов, и стекает в питательный бак. Из него питательными насосами подается в котел.
7. Водоподготовка на ЭПК УРФУ
На оборудовании водоподготовки ЭПК УрФУ внедрены следующие технологии:
1. Применение гравитационно-инерционного грязевика для доочистки исходной воды от механических примесей. [приложение 18]
2. Умягчение воды для питания паровых котлов в противоточных натрий-катионитных фильтрах. [приложение 19]
3. Обработка исходной воды реагентом СК-110.
Уделим этим технологиям особое внимание.
Грязевик инерционно-гравитационный предназначен для эффективной очистки различных технологических потоков воды от механических примесей, взвешенных и всплывающих веществ без использования фильтрующих материалов, сеток и сменных элементов.
Установка грязевика на обратной линии теплосети позволяет резко увеличить продолжительность межремонтного цикла, снизить количество химических очисток котлов, уменьшить расход электроэнергии на перекачку теплоносителя через котлы и увеличить коэффициент теплопередачи. Также имеется большой положительный опыт эксплуатации грязевика на ЦТП, внутридомовых системах отопления, технологических водооборотных циклах промышленных производств, оборотного водоснабжения.
Грязевик инерционно-гравитационный представляет собой напорный вертикальный цилиндрический аппарат (см. рис. 18.1 приложение 18), состоящий из цилиндрического корпуса с эллиптическим или конусообразным верхним и нижним днищами. В корпус вварен люк-лаз для осмотра и ремонта грязевика. В верхнее днище вмонтирован трубопровод для подвода воды на очистку и воздушник для удаления воздушной подушки. В нижнее днище равномерно по периметру вварены патрубки с кранами для периодического удаления задержанных примесей. Внутри корпуса грязевика жестко смонтирован трубопровод для отвода очищенной воды. На трубопроводе имеются несколько перфорированных участков, которые закрыты коническими козырьками. Суммарная площадь прорезей каждого участка рассчитывается таким образом, чтобы получить максимальный эффект улавливания загрязнений. Аналогично рассчитывается величина зазора между коническими козырьками и цилиндрическим корпусом. Под нижним козырьком внутри цилиндрического корпуса смонтирована коническая тарелка для создания застойной зоны в нижней части корпуса, чтобы исключить взмучивание осадка потоком воды при переменной гидравлической нагрузке. Для удаления всплывающих загрязнений, таких как нефтепродукты, щепу, листву микробиологический шлам в конструкции аппарата может быть предусмотрена верхняя застойная камера и дополнительные верхние дренажи. Также, ГИГ может быть оборудован системой автоматики, которая включает в себя электромеханические задвижки на дренажные патрубки и электронное реле времени.
Принцип действия грязевика основан на сочетании двух процессов: инерции и гравитации. Обрабатываемая вода по трубопроводу подается в корпус грязевика, попадает на отбойный конус и плавно растекается по поперечному сечению. Плавно обтекая верхний конический козырек, вода теряет скорость и совершает поворот на 180 градусов и через перфорированный участок попадает в трубопровод. Остальная часть потока воды последовательно, резко меняя направление движения и теряя скорость, также попадает в трубопровод через остальные перфорированные участки, а очищенная вода отводится к потребителю. Пространство между образующими конических козырьков и центральной трубой обеспечивает плавный режим движения среды, в результате чего осуществляется высокая степень очистки воды. Осевшие в нижней части грязевика примеси периодически удаляются путем открытия кранов на патрубках. При работе грязевика отделение загрязнений происходит в результате сочетания двух процессов гравитации: естественной и за счет принудительного движения потока воды сверху вниз от I до последнего перфорированных участков, и двух процессов инерции: за счет резкого снижения скорости потока воды и за счет резкого изменения направления движения. Комбинирование процессов инерции и гравитации позволило значительно увеличить степень очистки воды от механических примесей по сравнению с существующими стандартными грязевиками и получить существенный экономический эффект от внедрения данного аппарата.
Достоинства грязевика:
1. Простота конструкции и эксплуатации.
2. Отсутствие фильтрующих материалов, сеток и сменных элементов.
3. Высокая степень очистки от механических примесей, взвешенных и всплывающих веществ.
4. Широкая область применения.
5. Отсутствие загрязнения окружающей среды.
6. Малое гидравлическое сопротивление.
7. Невысокая стоимость.
8. Простота в обслуживании.
9. Конструкция грязевика позволяет решить глобальную проблему промывки любых трубопроводов от загрязнений с использованием максимальных скоростей промывки и минимальным сбросом самой загрязненной части промывочной воды.
10. Обеспечение надежной защиты насосов при попадании посторонних предметов в потоки воды.
Na-катионитовая установка состоит из бака диаметром 700 – 3400 мм, в котором размещают катионит; бака для сбора отмывных вод предыдущей регенерации, используемых при взрыхлении; солерастворителя, представляющего собой небольшой бак с двумя люками, служащими для приготовления соляного раствора; наружных трубопроводов и арматуры. В верхнем днище фильтра укреплены отбойный лист и разбрызгивающее устройство для равномерного распределения воды, поступающей в резервуар, и главным образом для раствора поваренной соли или другого регенерирующего раствора в фильтре по всей площади его поперечного сечения.
Материалы, обладающие свойством обменивать катионы, называются катионитами. Марки катионитов: сульфоуголь 1-го сорта (крупный СК-1 и мелкий СМ--1), катиониты КУ-1, КУ-2-8, КБ-4-П2.
У любого фильтра два периода роботы: непосредственно рабочий (фильтроцикл) и период остановки на регенерацию. Когда происходит проскок ионов жесткости (для Na-катионитных фильтров) в фильтрат, фильтр отключается на регенерацию. Регенерацию истощенного Na-катионитного фильтра проводят 5 – 8 %-м раствором NaCl.
При одноступенчатом Na-катионировании в промышленных условиях требуемую по ПТЭ жесткость воды практически невозможно обеспечить даже при большом расходе соли на регенерацию. Для устранения проблемы устанавливают вторую ступень Na-катионирования, так называемый барьерный фильтр, облегчающий обслуживание схемы. Противоточный Na-катионитный фильтр заменяет двухступенчатое Na-катионирование. При этом в 1.5 – 2 раза позволяет уменьшить расход соли на регенерацию.При ограниченном расходе соли на регенерацию лучше будут отрегенерированы те участки слоя ионита, которые встречаются со свежим раствором. Качество фильтрата определяется степенью регенерации тех участков слоя ионита, с которыми вода соприкасалась в момент выхода из слоя.
После проскока ионов жесткости в фильтрат их концентрация быстро возрастает. Это вызывает необходимость тщательного контроля за проскоком ионов жесткости. Для устранения этих недостатков устанавливают вторую ступень Na-катионирования, так называемый барьерный фильтр, облегчающий обслуживание схемы ионирования. Противоточный Na-катионитный фильтр заменяет двухступенчатое Na-катионирование. При этом в 1.5 – 2 раза позволяет уменьшить расход соли на регенерацию.
Реагент-антинакипин СК-110 – это композиционный реагент, включающий органические фосфонаты, сдерживающие кристаллообразование, и диспергаторы на основе акриловых полимеров.
Реагент СК-110 производится с 1996 года и является основным составом. Главной составляющей композиции СК-110 являются натриевые соли оксиэтилидендифосфоновой кислоты.
Реагент СК-110 выпускается по ТУ 245830-33912561-97.
Выпускается в форме прозрачная жидкость без сгустков и механических включений, водный раствор.
Реагент СК-110 предназначен для стабилизационной обработки воды, используемой в системах водоснабжения, теплоснабжения и горячего водоснабжения, для предотвращения солевых отложений и разрушения уже образовавшейся накипи. Реагент СК-110 предназначен для вод с высокими показателями жесткости.
Продукт направленно воздействует на катионы, содержащиеся в воде, связывая их в устойчивые комплексы, что препятствует образованию накипи. Также данный продукт эффективен в водах с высоким содержанием растворенного железа.
Добавляется в воду перед насосом сырой воды.
Заключение
Итак, для безаварийной и экономичной работы котельных установок большое значение имеет качество воды, которой питаются котлы.
Выбор схемы водоподготовки и оборудования зависят от многих параметров. Правильно обработанная вода обеспечит эффективность и долговечность оборудования.