ВОДОПОДГОТОВКА В КОТЕЛЬНЫХ

Способы водоподготовки в котельных

Источниками водоснабжения отопительных котельных могут служить поверхностные воды озер, рек и искусственных водохранилищ, а также подземные воды из артезианских скважин. Поверхностные воды всегда содержат растворенные вещества и нерастворенные механические примеси. Подземные воды обычно бывают прозрачными и практически не содержащими механических примесей. Солесодержание подземных вод, как правило, выше, чем поверхностных. Наибольшее значение для водоснабжения котельных установок имеют поверхностные воды рек и озер. Расход и качество речной воды изменяется циклично не только по времени года, но и в многолетнем разрезе. В зависимости от характера использования воды различными потребителями определяются и показатели, необходимые для качественной и количественной характеристики воды. Одним из показателей воды для использования ее в водогрейном оборудовании является жесткость.

Общей жесткостью воды Жо называется суммарная концентрация ионов кальция и магния, выражаемая в мг-экв/кг, а при малых значениях-в мкг-экв/кг. По определяющему катиониту общая жесткость воды подразделяется на кальциевую ЖСа и магниевую ЖМё [93]. Часть общей жесткости, эквивалентная концентрации бикарбонат-ионов в воде, называется карбонатной жесткостью Жк, а остальная часть, эквивалентная содержащимся в воде другим анионам (СГ, SO42’, и др.), называется некарбонатной жесткостью Жнк.

По значению общей жесткости (мг-экв/кг) природные воды классифицируются следующим образом: Жо<1,5 - воды с малой жесткостью; Жо=1,5-3,0 - воды со средней жесткостью; Жо=3-6 - воды с повышенной жесткостью; Жо=6-12 - воды с высокой жесткостью; Жо>12 - воды с очень высокой жесткостью.

Возможность применения магнитной обработки, место установки аппарата и достигаемый эффект зависит от качества исходной воды. К качеству воды, подлежащей обработке, предъявляются определенные требования, вода не должна содержать механических примесей больше установленных норм и агрессивную двуокись углерода. Присутствие в воде агрессивной двуокиси углерода снижает противонакипный эффект пропорционально ее концентрации из-за снижения пересыщения. При концентрации агрессивной двуокиси углерода 10-15 мг/кг, противонакипный эффект снижается на несколько процентов, а при концентрации 30 мг/кг уменьшается не менее чем вдвое. Наибольшее снижение эффекта происходит при прямоточной системе движения воды (котлы, теплообменники).

В циркуляционных системах охлаждения при многократном контакте воды с магнитным полем присутствие агрессивной двуокиси углерода заметного влияния на эффект омагничивания не оказывает.

Вопрос о необходимости предварительной декарбонизации решается конкретно для каждой установки. Если в ходе производственного процесса происходит снижение концентрации двуокиси углерода, то магнитный аппарат устанавливают в том месте, где агрессивная двуокись углерода отсутствует или количество ее минимально.

Снижение общего количества двуокиси углерода, в том числе и агрессивной, может быть достигнуто продуванием через воду воздуха или ее подогревом до температуры 40-50 °C. В тех же случаях, когда такую обработку провести не представляется возможным, изменение концентрации двуокиси углерода может происходить при нагревании воды в замкнутой системе.

Обязательным условием при обработке воды является карбонатная жесткость. При значениях до 1,5 мг-экв/л применение магнитного поля малоэффективно и не целесообразно. Снижение противонакипного эффекта наблюдается в весенний период, когда поверхностные воды разбавлены талой водой. В летний период эффект улучшается и достигает максимума в зимнее время - в период наибольшей концентрации солей, что связано с состоянием системы, близкой к пересыщению.

Для промышленных котлов с рабочим давлением до 15 атм. при до-котловой обработке, общая жесткость питательной воды не должна превышать 0,7 мг-экв/л. При внутрикотловой обработке общая жесткость питательной воды не должна превышать 5 мг-экв/л.

Многообразие примесей в природной воде служит причиной того, что очистка добавочной воды, для подпитки котлов на водоподготовительной установке организуется в несколько этапов, согласно [112]. На первом этапе методом осаждения из воды выделяются грубодисперсные вещества. Окончательная очистка от осадка осуществляется при помощи процесса фильтрования:

через однослойные механические фильтры с загрузкой антрацита крупностью 0,5 - 1,2 мм для вод с содержанием взвешенных веществ до 50 мг/кг;

через двухслойные механические фильтры с загрузкой кварцевого песка крупностью 0,5 - 1,2 мм и антрацита крупностью 0,8 - 1,8 мм для вод с содержанием взвешенных веществ до 100 мг/кг.

Если очистка воды от грубодисперсных примесей, имеющих заметный гравитационный эффект, может быть осуществлена обычным отстаиванием, то выделение коллоидно-дисперсных веществ из воды требует применения процесса коагуляции. Под коагуляцией понимают физико химический процесс слипания коллоидных частиц и образование грубодисперсной фазы с последующим ее выделением из воды.

Для улучшения работы ионообменной части водоподготовительных устройств, применяется известкование воды. В настоящее время основное назначение известкования - снижение бикарбонатной щелочности воды. Одновременно с этим уменьшаются жесткость, солесодержание, концентрация грубодисперсных примесей.

Вода, прошедшая предочистку, практически не содержит в себе грубодисперсных примесей и, в значительной степени, освобождена от коллоидных. Однако, основная часть примесей в растворенном состоянии остается в воде и должна быть удалена из нее. В настоящее время для этого применяют ионный обмен. Сущность ионного обмена заключается в использовании способности некоторых специальных материалов (ионитов) изменять в желаемом направлении ионный состав примесей воды.

В технологии водоподготовки для удаления ионов из воды, применяют два процесса [133]: катионирование - удаление катионов и аниони-рование - удаление анионов. Процессы ионирования осуществляют в различных аппаратах, но наибольшее распространение получили насыпные ионитные фильтры.

Na-катионирование - это процесс применяется для умягчения воды и имеет самостоятельное значение при подготовке воды с малой щелочностью для котлов низкого давления и подпитки теплосетей. Воду пропускают через слой катионита. При этом процессе происходит удаление из воды ионов Са2+ и Mg2+ в обмен на эквивалентное количество ионов Na+.

Н-катионирование - это процесс удаления всех катионов из воды с заменой их на ионы водорода. Оно применяется в схемах совместно с другими процессами ионирования для подготовки воды из артезианских или поверхностных вод при необходимости снижения относительной щелочности.

В последнее время получил распространение метод подготовки воды комплексонатами. Для обработки воды применяется ингибитор коррозии ОЭДФ-Zn. Его применение позволяет получить следующие результаты:

  • - защитить сталь от коррозии;
  • - постепенно отмыть существующие отложения;
  • - предотвратить образование новых накипей.

Данная технология получила распространение в Ростовской области и Ставропольском крае.

В настоящее время наиболее перспективным является обработка воды в магнитном поле. Магнитный метод водоподготовки основан на явлении того, что вода после воздействия на нее магнитного поля при последующем ее нагреве в котле не дает накипных отложений на поверхности нагрева. Некоторые соединения кристаллизуются на поверхности нагрева, образуя накипь. Центрами накипеобразования являются шероховатости поверхности нагрева [135]. В результате магнитной обработки соли жесткости выпадают в виде шлама и должны непрерывно удаляться из нижних точек котла.

ПОДПИТОЧНАЯ ВОДА

ПОДГОТОВЛЕННАЯ ВОДА

Рисунок 1.2 - Классификация способов водоподготовки

На рисунке 1.2 представлена классификация способов водоподготовки.

На рисунках 1.3, 1.4, 1.5 представлены гистограммы, которые позволяют оценить степень накипеобразования, коррозии и стоимости подготовки 1 м3 воды.

Гистограмма накипеобразования относительно исходной воды

Рисунок 1.3 - Гистограмма накипеобразования относительно исходной воды: 1 - образование накипи при применении исходной воды; 2 - осаждение накипи при подготовке воды по схеме одноступенчатого Na- катионирования;

3 - накипь в результате обработки воды по схеме двухступенчатого Na- катионирования; 4 - выделение накипи при подготовке исходной воды комплексона-тами; 5 - наслоение накипи при магнитной обработке воды

Гистограмма коррозии относительно исходной воды

Рисунок 1.4 - Гистограмма коррозии относительно исходной воды: 1 - коррозия при использовании исходной воды; 2 - коррозия в результате подготовки воды по схеме одноступенчатого Na- катионирования; 3 - коррозия при подготовки воды по схеме двухступенчатого Na- катионирования; 4 - коррозия при подготовке по схеме двухступенчатого Na- катионирования + деаэрация; 5 - коррозия при подготовке воды комлексонатами; 6 - коррозия при магнитной подготовке воды

Подготовка 1 м3 воды с использованием Na- катионирования обходится в настоящее время 17-21 руб., а обработка воды комплексонатами стоит 2,03 руб. Себестоимость магнитной обработки 1 м3 воды не превышает 0,1 руб.

Гистограмма стоимости подготовки 1м воды

Рисунок 1.5 - Гистограмма стоимости подготовки 1м3 воды: 1 - двухступенчатое Na- катионирование; 2 - подготовка комплексонатом в водогрейных котельных;

3 - подготовка комплексонатом в паровых котельных; 4 - подготовка воды в котельных с магнитной обработкой

Статистическое исследование применения различных способов водоподготовки на котельных Ставропольского края и Карачаево-Черкесской Республики дало результаты, приведенные на рисунке 1.6.

1% 7%

Круговая диаграмма способов водоподготовки на котельных Ставропольского края и Карачаево-Черкесской Республики

Рисунок 1.6 - Круговая диаграмма способов водоподготовки на котельных Ставропольского края и Карачаево-Черкесской Республики: 1% - ОЭДФ-Zn, 7% - магнитная водоподготовка, 20 % - химводоподготовка, 72% - без предварительной подготовки

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >