Методы докотловой обработки воды

Природная вода даже с наименьшим сод-ем солей является непригодной для исп-ия в паровых котлах и тепловых сетях, так как не удовлетворяет предъявляемым требованиям по кач-у.

При хим-ой подготовке природная вода проходит через ряд установок, в кот=х происходит:

1)дегазация — удаление из воды раст-ных в ней газов путем ее подогрева, например, в деаэраторах;

2)катионирование, или умягчение воды — удаление из воды солей жесткости (Са, Mg) с заменой на легкораств-ые соли щелочных металлов (Na);

3)осветление (отстаивание и фильтрация) – удал-ие мех-их и органических примесей;

4)общее обессоливание в с-ме выпарных установок с по­лучением обессоленного конденсата;

5)обескремнивание.

1.Основной составляющей пит-ой воды явл-ся конденсат бойлеров, к-ый вместе с добавочной ХОВ проходит дегазацию (деаэрацию) в деаэраторах атм-ого типа.

2. Химочищенная вода для питания паровых котлов готовится по схеме Na-С1 –ионирования. Nа-С1-ионирование - это метод ионного обмена. По этому методу вода фильтруется через слой катионита, меняя при этом катиониты жесткости (Са²⁺ и Мg²⁺) на катионы Nа⁺, которым насыщен катионит. Затем вода фильтруется через слой анионита, меняя при этом анионы слабых кислот на анион Сl^-, которым насыщен анионит. В итоге получаем умягченную воду с уменьшенной щелочностью.

Жесткость воды - это суммарное содержание в ней катионитов –накипеобразователей Са²⁺ и Мg²⁺, выраженное в мг-экв/л. Жесткость бывает карбонатная Са(НСО₃)₂, Мg(НСО₃)₂ и некарбонатная МgSО₄, МgСl₂. СаSО₄, СаСl₂.

Жобщ.= Жкарбон.+ Жнекарбон.

Жесткость также делится на временную (это часть карбонатной жесткости, к-ая удаляется кипячением) и постоянную.

Щелочност ь - это суммарное сод-ие в воде гидроксильных ионов (ОН^--) и анионов слабых кислот (НСО₃, СО₃ и др.), выр-ное в мг-экв/л или мкг-экв/л.

Щелочность, обусловленная ионами ОН^--, называется гидратной. Она дает окраску по фенолфталеину.

Катионит и анионит - это материалы, способные к реакциям обмена ионами. Их общее название - иониты. Иониты бывают природные (сульфоуголь) и синтетические смолы (катионит КУ-2-8, С-100, анионит АВ-17). Основной хар-ой ионитов явл=ся их обменная емкость. Она хар-ся количеством поглощенных ионов с начала процесса обмена до появления «проскоков» жесткости или щелочности в воде. Выражается обменная емкость в мг-экв/м ионита.

Умягчение воды - это удаление из нее солей жесткости. При умягчении происходят следующие процессы (реакции):

2КтNa + Са(НСО3)2 = Кт2Са +2NaНСО3;

2КтNa+ МgSО4 = Кт2Мg +2Na2SO4,

где Кт - условное обозначение катионита. Соли Nа, которые образовались в реакции, не образуют накипи в котлах.

Вода, умягченная на Nа-катионитовом фильтре, имеет такую же щелочность, как и исходная вода. Для снижения щелочности воду подают на фильтры смешанного действия (ФСД), в которых одновременно происходит анионирование воды и ее умягчение по II ступени Nа-катионирования. Фильтры ФСД загружаются одновременно катионом и анионитом. В процессе анионирования идут следующие реакции обмена:

2АнС1 + NaS04 = Ан2SО4+NaС1

Вторая ступень Na-катионирования позволяет уменьшить остаточную жесткость воды до уровня 5 мкг-экв/л. Для наиболее полного удаления катионов жесткости из воды в схеме ПВУ предусмотрен также Nа-катионовый фильтр III ступени.

В процессе умягчения воды и снижения ее щелочности ионообменные материалы насыщаются катионами Са²⁺ и Мg²⁺, а также НСО^3--. При полном насыщении ионитов происходит «срабатывание» фильтров. Это значит, что в фильтруемой воде появляется повышенная жесткость и щелочность. Следовательно, фильтр необходимо вывести на регенерацию.

Регенерация - это процесс восстановления обменной емкости ионита. Регенерация катионита и анионита при обработке воды по схемеNaС1-ионирования осуществляется 8-10% раствором поваренной соли (Nа-С1). При этом идут следующие реакции обмена:

Кт2Са +NаС12=2КтNa+CaCl2

Kт2Mg+2NaCl=2 KтNa+MgCl2

Ан2SО4 + 2NaС1 = 2АнС1 + Na2SO4.

3. Вода для подпитки теплосети готовится на ВПУ производительностью 80 т/час умягченной воды по схеме 1-ступенчатого Nа-катионирования. Одним из основных показателей качества является Ик - карбонатный индекс.

4. Техническая деаэрация воды или ее полная дегазация проводится для того, чтобы удалить растворенные в воде газы - кислород (О₂) и углекислоту (СО₂).

Умягченная в водоподготовительной установке вода содержит в себе столько растворенных газов, сколько их было в исходной воде, куда газы попадают за счет контакта с окружающей средой. Растворенные в воде кислород и углекислота способствуют развитию коррозии по­верхностей нагрева котлов, теплообменников и трубопроводов. Коррозия - это разрушение металлов под действием растворов или окружающей среды за счет протекания электрохимических процессов. К факторам, обуславливающим коррозию, относятся:

1) Неоднородная структура металла; 2) Тесный контакт металла с раствором или водой.

3) Наличие в воде агрессивных примесей: кислорода, СО2, кислот, щелочей и др.

Для полного удаления газа необходимо, чтобы парциальные давления газов над водой были равны 0. Это возможно в том случае, если вода будет кипеть при избыточном давлении. Поэтому в деаэраторе необходимо создать давление 0,2 ати, ко­торому соответствует температура кипения воды 102-104°С. При таком режиме сначала удаляются растворенные в воде кислород и свободная СО2, а затем начинается процесс разложения бикарбоната натрия с выделением СО2. Следовательно, для наиболее полной дегазации воды необходимо постоянно отводить выделяющиеся из нее газы.