Главная » 2013 » Май » 5 » Подготовка воды для питания котлов.
15:32
Подготовка воды для питания котлов.
ПОДГОТОВКА ВОДЫ ДЛЯ ПИТАНИЯ КОТЛОВ
ИСТОЧНИКИ водоснабжения. Выбор источников водоснабжения ко-тельной установки, схему забора и транспортировки воды от источника выполняют в каждом случае, исходя из местных условий. В котельных установках для освобождения воды от содержащихся в ней взвешенных и растворенных веществ применяют следующие методы: коагуляции, осаждения накинеобразователей химическим путем и фильтрования до поступления ее в котлы. При сравнительно мягкой воде и наличии в ней преобладающего количества взвешенных веществ ограничиваются фильтрованием ее или коагуляцией. В мелких котельных установках при небольшом расходе пара обычно применяют внутрикотловую обработку воды, а в крупных установках при значительной жесткости воды производят докотловую водоподготовку. Нормальная и бесперебойная работа котла во многом зависит от правильно выбранного способа водоподготовки. Целесообразность того или другого способа водоумягчения может быть установлена только в зависимости от результатов химического анализа воды.
Водоподготовка должна обеспечить осветление воды и удаление из нее взвешенных веществ, умягчение ее (снижение щелочности и солесодержания), а также удаление растворенных газов, в том числе кислорода и двуокиси углерода. В воде для питания паровых котлов, забираемой из прудов, небольших озер и рек в паводковый период, содержится большое количество органических веществ, поэтому необходимо проводить коагуляцию. Процесс коагуляции заключается в том, что в воду добавляют вещества, называемые коагуляторами, с помощью которых в воде образуются легко оседающие хлопья. Коагуляторами могут служить сернокислый алюминий А12(804)з или сернокислое железо Ре804, а также другие вещества. При добавлении в воду, например, сернокислого алюминия А12(804)з, последний вступает в химическую реакцию с водой Н2О, образуя свободную серную кислоту Н2804 и гидрат окиси алюминия А1(ОН)З. Серная кислота, находящаяся в воде, нейтрализуется бикарбонатами Са(НСОз)2, также присутствующими в воде. Реакция протекает следующим образом: А12(804)з + 6Н2О - 2А1(ОН)з -Ь ЗН2804 (6) Н2804 + Са(НСОз)2 = Са804 + 2Н2О 4- 2СО2. Умягчение воды методом осаждения накипеобразователей заключается в создании условий, при которых образуется труднорастворимые соединения СаСОз и Mg(OH)2, выпадающие в осадок и удаляемые из воды. В качестве осадителей применяют: негашеную (СаО) или гашеную СаОНг (пушонка) известь, едкий натр (каустическая сода) КаОН, углекислый натрий (кальцинированная сода) КагСОз. Этп реагенты применяют каждый в отдельности и в различной комбинации. В зависимости от этого различают следующие способы обработки: известковый (реагент СаО), содоизвестковый (реагент КазСОз + СаО), едконатровый (реагент КаОН), содоедконатровый (реагент НагСОз-1-КаОН), известково-едконатровый (реагент СаО + КаОН).
Известкование применяют в тех случаях, когда необходимо снизить щелочность исходной воды, хотя глубокого умягчения воды при этом не достигают. Удаление взвешенных веществ осуществляют отстаиванием и фильтрацией воды в фильтрах (рис. 3). Фильтрующим материалом служит дробленый гравий, кварцевый песок, антрацит, мраморная крошка.
Рис. 3. Однослойный кварцевый фильтр: а — общий вид, б - устройство; 1 — водоподводящая труба, 2 — воронка, 3,4,5, б и 7 — слои кварца (размер кусочков, мм: 5-8; 0,5-1: 1-2,5; 2,5-5; 10-20), 8-дренажное устройство, 9 — цементное покрытие, 10 - бетонная подушка
Фильтр, представляющий собой металлический бак, в котором слои антрацита чередуются со слоями гравия, снабжен дренажным устройством 8, предназначенным для равномерного распределения потока воды по площади фильтра, а также для предотвращения выноса фильтрующего материала из фильтра. Широкое применение в котельных установках всех мощностей получил катионитовый способ умягчения воды. Водоподготовка в катионитовых установках заключается в замене при фильтрации накипеобразующих катионов кальция и магния на катионы солей, обладающих хорошей растворимостью или образующих летучие соединения. В качестве катионитового материала на современных водоподготовительных установках используют в основном глауконит, сульфированные угли и синтетические смолы. Наиболее распространен сульфоуголь, который получают после обработки бурого или каменного угля дымящейся серной кислотой.. В настоящее время в промышленных котельных установках применяют новейший катионит — полистирольный синтетический марки КУ-2. Обменная емкость катионитов этой марки при Ка-катионировании примерно в 2 раза вьппе, чем у сульфоугля, и в 1,5 раза выше, чем при Н-катионировании. В зависимости от выбранных обменных катионитов водоумягчение осуществляют тремя методами: Ка-катионированием, Ка-Н-катионированием и МН4-катионированием (аммоний-катионированием). Сложная формула катионитового материала, не участвующего в ионном обмене, условно обозначается буквой К. Растворенные в воде соли кальция и магния при фильтрации через катионитовый материал обменивают Са и Mg только на натриевые соли, обладающие большой растворимостью. В процессе катионировапия соли жесткости почти полностью удаляются из воды; остаточная жесткость умягченной воды может быть доведена до 0,015-0,02 мг-экв/кг. Регенерацию Ма-катионитовых фильтров осуществляют б— 8%-ным раствором поваренной соли, в результате действие сульфоугля восстанавливается. Реакции идут по уравнениям: СаЕ2+2КаС1 = 2МаК + СаС12; ) МвК^ + 2МаС1 = 2КаК + Мва^. Концентрированные водные растворы хлоридов СаС!^ и МвС12 и избыток раствора соли МаС1, оставшиеся неиспользованными, удаляют промывочной водой из фильтра в дренаж; Особенностью ла-катионирования является отсутствие солей, выпадающих в осадок. При разложении бикарбоната натрия получается едкий натр, который дает вспенивание котловой воды и может вызвать коррозию металла котла, а двуокись углерода, остающаяся в конденсате, - коррозию конденсатопроводов. Если щелочность получается больше 0% ее можно нейтрализовать присадкой в воду сульфата аммония или нитрата натрия NaNOз. Сульфат аммония под действием высокой температуры в котле разлагается, серная кислота нейтрализует щелочь, а аммиак уходит из котла с паром: (КН4)2804 2КНз + Н2804. (8) Чистое Ка-катионирование применяют только при умягчении воды с небольшой карбонатной жесткостью. Для умягчения воды с большой карбонатной жесткостью применяют совместное Ка-Н-катионирование. Имеется несколько схем Na-H-кaтиoниpoвaния, из которых наиболее распространены две: последовательного и параллельного Ма-Н-катионирования. По схеме последовательного Ка-Н-катионирования вода, подлежащая умягчению, сначала проходит Н-катионитовые фильтры, а затем поступает в Ка-катионитовые. По схеме параллельного Ма-Н-катионирования фильтры включают параллельно, и вода, подлежащая умягчению, проходит через них двумя параллельными потоками. Кроме указанных схем катионирования воды существуют еще две схемы — последовательного и параллельного аммоний-катионирования (МН4-катионирования), при которых все катионы исходной воды обмениваются в слое катионита на катион аммония по следующим уравнениям: 2КН4К + Са8 = СаКг -Ь (КН4)28; ^ 2NH4R + MgS = MgR2-l-(NH4)2S; > (9) 2КН4Е -Ь 2Ма8 = 2МаК + (НН4)28, 3 где 8 может обозначать 804, С12, 810з, (НСОз)2. Под действием высокой температуры соль N114^03 разлагается: кН4НСОз КНз + Н2О + СО2. (10) Выделившиеся в процессе реакции газообразный аммиак и двуокись углерода уходят с паром. Регенерацию ]МН4-катионита производят 2-3%-ным раствором сульфата аммония (МН4)2804 или 6-8%-ным раствором хлорида аммония (КИ4С1): СаК -I- (КН4)2804 = (КН4)2К + Са804; | MgR + (КН4)2804 = (NH4)2R + Ме804. ]
Оборудование и схемы водоподготовки методом катионирования. Устройство Ка-катионитового фильтра первой ступени показано на рис. 4, а. Фильтр представляет собой цилиндрический сосуд со сферическими днищами. Внутри сосуда помещается слой катионита 2, вода подается в фильтр через вентиль 1 на слой фильтрующего катиона, под которым располагается дренажное устройство, состоящее из коллектора и системы трубок, присоединенных к нему. Отфильтрованная вода выходит через вентиль 4. Для регенерации фильтpa соленый раствор подается через вентиль 6.
На рис, 4,6 показан Н-катионитовый фильтр первой ступени, представляющий собой цилиндрическую емкость со сферическими днищами, покрытую изнутри антикоррозионным защитным слоем 7 п заполненную катионитом 2. Устройство этого фильтра аналогично На-катионитовому. Для приготовления раствора соли применяют специальные аппараты — солерастворители (рис. 4, в), не отличающиеся по конструкции от катионитовых фильтров. В нижней части солерастворителя помещают три слоя кварцевого песка 9, 10 и 11 различного по крупности состава, который служит для предотвращения выноса соли вместе с потоком воды. Поваренная соль загружается в аппарат через воронку 12, туда же через вентиль 1 подводится вода для раствора соли. Раствор соли выходит через трубу 14 и направляется в фильтр. Использование конденсата для питания котлов. На предприятиях и электростанциях конденсат отработавшего пара, возвращаемый от внешних потребителей, используется как составная часть питательной воды после его предварительной очистки от посторонних примесей. При литании котлов конденсатом достигается значительная экономия топлива. Например, при возвращении в котельную 25% конденсата экономия топлива составляет примерно 2,5%, при 50 — 5%, а при 75—7,5%. Поэтому конденсат должен собираться по возможности из всех аппаратов, потребляющих пар.
