Совокупность свойств воды, которые характеризуются концентрацией в ней примесей, называется качеством воды.
Основными показателями качества воды является: жесткость, щелочность, сухой остаток, прозрачность, наличие масел и коррозийно-активных газов.
Жесткостью воды называют сумму концентраций, растворенных в ней соединений кальция и магния. За единицу жесткости принимают мг-экв/кг – для измерения больших жесткостей и мкг-экв/кг – для измерения маленьких жесткостей. Общая жесткость воды состоит из временной (карбонатной) и постоянной (некарбонатной).
При питании котлов жесткой водой на стенках барабанов, коллекторов и труб откладывается накипь, составные соединения которой крепко соединяются с поверхностью металла. Накипь и шлам имеют низкую теплопроводность, в результате чего ухудшается теплопередача через загрязненные стенки. Это вызывает следующие отрицательные явления:
- местный перегрев стенок котла, вследствие чего образуются выпучины и свищи;
- разрывы жаровых, кипятильных, экранных и дымогарных труб и взрывы котлов;
|
|
- снижение тепло- и паропроизводительности котлов;
- увеличение процесса коррозии;
- перерасход топлива:
Толщина накипи | мм | |||||
Перерасход топлива | % | 2-3 | 4-5 | 6-7 | 7,5-8 | 8,5-9 |
Щелочность представляет собой суммарную концентрацию растворенных в воде бикарбонатов, карбонатов, гидратов и гуматов (солей слабых органических кислот). Щелочность измеряется теми же единицами, что и жесткость.
Щелочность котловой воды характеризуется величиной рН.
Если рН=7 – вода нейтральная;
рН>7 – вода щелочная;
рН<7 – вода кислая.
Сухой остаток – это общее количество растворенных в воде солей и щелочей, которые остались после выпаривания воды и высушивание остатка при температуре 110оС к постоянной массе. Он выражает пригодность данной воды для питания паровых котлов. Сухой остаток выражается в мг/кг чистой воды.
Масло попадает в питательную воду от паровых поршневых насосов, а также при использовании для питания котлов конденсата, загрязненного маслом в условиях змеевикового подогрева нефтепродуктов и отсутствия достаточной плотности паровых змеевиков. Содержимое масла выражается в мг/кг чистой воды.
Наличие в питательной и подпиточной воде коррозионно-активных газов (О2, СО2, Н2О) приводит к появлению и развитию коррозии металлов. Содержимое газов выражается в мкг/кг воды.
В зависимости от мощности и назначения котельных установок, а также от состава исходной воды подготовка питательной и подпиточной воды должна включать осветление, умягчение и деаэрацию.
Смягчением называется удаление из воды образующих накипь соединений кальция и магния. Применяют докотловую и котловую обработку воды.
|
|
Наиболее распространенным в отопительно-производственных котельных методом смягчения воды является катионитовый. Он основан на способности нерастворимых в воде катионитов (сульфоугля, синтетические смолы КУ-1 и КУ-2) заменять катионы Na+ и Н+, что находятся в них, на катионы Са++ и Мg++, что находятся в воде.
На котельных используются Nа-катионитовый и Н-катионитовый методы смягчения воды.
2Na(K)+Ca(HCO3)2 / Mg(HCO3)2 = Ca(K)2¯ / Mg(K)2¯ + 2NaHCO3
2Na(K)+CaSO4 / MgSO4 = Ca(K)2¯ / Mg(K)2¯ + Na2SO4
2H(K)+CaSO4 / MgSO4 = Ca(K)2¯ / Mg(K)2¯ + H2SO4
После Nа-катионирования получаем щелочной фильтрат, а после Н-катионирования – кислый, и если смешать оба в определенной пропорции, то можно получить практически полностью смягченную воду с заданной величиной щелочности.
Основными элементами катионитовых установок служат фильтры. Катионитовый фильтр (см.рис.6) состоит из цилиндрического корпуса (Æ 670, 1030, 1525, 2000, 2500, 3040 мм) со сферическими днищами.
Рис.6. Na-катионитовый фильтр:
1- корпус
2- трубопровод реагентов
3- воронка
4- устройство распределения реагентов
5,11- люки
6- воздушная трубка
7- труба
8,9- манометры
10- трубопровод промывочной воды
12- отводной трубопровод
13- трубопровод подачи воды
14- дренажное устройство
15- бетон.
Фильтр загружается катионитом через верхний люк, а выгружается – через нижний. Высота слоя катионита в зависимости от жесткости исходной воды может достигать 3-4 м. Внизу фильтра на бетонной подушке устанавливается дренажное устройство, состоящее из коллектора с системой дренажных труб, к которым приварены патрубки
с накрученными колпачками. Колпачки, изготовленные из пластмассы или фарфора, имеют на своих гранях щели шириной 0,3 мм.
Вода поступает в верхнюю часть фильтра, где находится водораспределительное устройство, проходит через слой катионита и отводится через дренажное устройство в деаэрационную колонку и оттуда в бак питательной воды. В процессе смягчения катионитовый материал насыщается кальцием и магнием и теряет свою способность к обмену с солями жесткости. Для возобновления (регенерации) обменной способности через фильтр пропускают раствор поваренной соли (8-10%) или соляной кислоты (1,5-2%) в зависимости от способа катионирования. Регенерация состоит из трех операций: взрыхление фильтрующего материала потоком воды снизу вверх, самой регенерации и отмывки его смягченной водой. Регенерацию в зависимости от качества воды проводят 2-3 раза в сутки. Во время регенерации, которая занимает около 2 часов, воду пропускают через резервный фильтр.
Ревизию фильтра нужно проводить не менее одного раза в год с заменой верхнего слоя катионита (10-15 см), а ремонт с выгрузкой катионита – не менее одного раза в два года.