Роль котлов в промышленной теплоэнергетике

Водоподготовка

Для промышленных котельных и ТЭЦ характерны значительные потери конденсата ввиду его загрязнения и невозвращения с производств. Поэтому подпитка каналов водой составляет 0,4?0,6 от Бном. Восполнение потерь осуществляется сырой водой из водоёмов, в которых содержится:

1) Растворённые соли Са, Ка, М^, Бе, А1 и других.

2) Взвешенные и коллоидные частицы.

3) Растворённые газы 02, К2, С02 и т. д.

В исходном виде сырая вода для подпитки непригодна так как:

1) Соли Са и М§ образуют накипь, которую очень трудно удалить. Накипь образуется из-за того что СКВ > С КВ => соли(Са и М§)|. Имеют место следующие изменения:

С нак 1 с нак

Гст = гр. с. + я • (^тг+—) =1 Г™ + АГ; А™ = я • - 250°С т. е. температура стенки будет

Лст а 2 л ст

Равна г рс + Аг нак = (255 + 250) = 500?С > г дтоп => пережёг стенок.

2) Взвешенные и коллоидные частицы образуют осадок (шлам), который забивает трубную систему, нарушает циркуляцию и создаёт аварийные режимы работы.

3) Растворённые газы:

A.Вызывают газовую коррозию металла.

B.Ухудшают теплоотдачу.

Состав воды:

1) Взвесь (ётв > 0,5 мкм), удаляется отстаиванием.

2) Коллоидальные частицы (ётв < 0,5 мкм) отстаиванием не удаляются.

3) Растворённые соли Са, М§, Ка, Бе, А1:

СаС12, М§С12 - хорошо растворимые СаБ04, СаС03, СаБЮ2 - плохо растворимые

Накипь обусловлена присутствием солей Са и М§, которые характеризуют жёсткость воды:

ЛТЛ Са+2 М§+2 мг - экв +2 Л|Г +2 ^ Л, г ™

Жобщ =-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- , здесь Са и М§ - концентрация катионов Са и М§, а 20 и 16

20 16 кг

- Эквивалент их масс.

Общая жёсткость воды — ^^временная + ^^постоянная

Жвременная - обусловлена присутствием в воде бикарбонатов, Жвременная = —С°3 м—Экв.

61 кг

Может быть устранена подогревом воды до 80?С.

Щёлочность воды определяется присутствием Ка°—, Ка—С03, Ка2—С03 и равна Щ — 0—- + —С0- + С0-2.

Исходный состав воды некоторых рек:

Сырая вода Позиции на схеме:

1 - насос; 2 - теплообменник; 3 - осветлитель; 4, 5, 6 - дозаторы коагулянта, соды и извести; 7 - бак; 8 - механический фильтр; 9 - катионовый фильтры;

Этапы:

1) Коагуляция - взвешенные частицы слипаются в хлопья, выпадающие в осадок:

Л12(804)э ^ А1+3 + Б04-2

Происходит гидролиз алюминия, который протекает ступенчато:

А1+3 + НОН ^ А10Н+2 + Н+ А1ОН+2 + НОН ^ ЛЮН2+ + Н+

2) Параллельно коагуляции в осветлителе 3 проводят известково-содовую обработку.

Сода: №2СО3 ^ №+ + СО3-2

Известь: Са+2 + СО3-2 ^ Са+2 + ОН- Са+2 + СО3-2 ^ СаС03| Mg+2 + 2ОН ^ Mg(OH)2І

3) В фильтре 8 происходит задержание остатков осадков при прохождении воды через слой песка или антрацита.

4) Умягчение проводят в катионитовых фильтрах 9.

Диаметр частиц ионитового материала ё ~ 1 мм.

Диаметр фильтра Б = 1?3 м.

Высота фильтра Н = 3? 6 м.

Скорость фильтрации wфиль^p = 3? 7 см/с.

Виды катионитовых установок:

А) № - катионирование: №2Я + Са(НСО3) ^ СаЯ + №НСО3, здесь Я - катионический радикал.

+ СаС12 ^ СаЯ + NaCl,

Na2R + СаБО4 ^ СаЯ + NaSO4,

№2Я + CaSiOз ^ СаЯ + NaSiOз, аналогичные реакции происходят с солями М§. СаЯ и М§Я остаются в фильтре.

Со временем фильтр истощается и его ставят на регенерацию 5% раствором №С1:

СаЯ + NaCl ^ NaR2 + СаС12

М§Я + ШС1 ^ КаЯ2 + М§СЬ М§С12 и СаС12 отводятся.

Б) Н - катионирование

ИЯ + Са(НС03)2 ^ CaR2 + Н2СО3, Н2СО3 ^ Н2О + СО2 ИЯ + СаСІ2 ^ CaR2 + НС1 ИЯ + СаБ04 ^ CaR2 + Н28О4

НЯ + Са8І03 ^ СаЯ2 + Н28ІО3, Н2СО3 ^ Н2О + СО2, аналогичные реакции происходят с солями М§.

Недостатки: растворение в воде СО2 и присутствие кислот.

Регенерацию осуществляют 1% раствором Н28О4:

СаЯ2 + Н28О4 ^ НЯ + Са8О4 аналогично с М§.

Схемы катионовыхустановок.

Позиции:

1, 2 - катионитовые фильтры, 3 - декарбонизатор (удаляет СО2), 4 - барьерный фильтр (для исключения проскока кислот №2Я + Н^О4 ^ Н2Я + Na2SO4).

Минимальное солесодержание перед барьерным фильтром С£

3 мг/л.

Деаэрация воды.

В воде возможно присутствие О2 и СО2, что:

1) Ухудшает теплоотдачу.

2) Ведёт к внутренней газовой коррозии.

Виды деаэрации:

1) Термическая деаэрация.

Закон Генри: СГ = Ка-РГ, здесь СГ - концентрация газов в растворе, Ка - константа адсорбции. ^ ^ Си| и при 1 = 1кип ^ Сг = 0.

Схема деаэратора атмосферного типа:

Пар + Оз вода падает вниз в виде дождя.

"|4 Г Р= 1,2 ат, ъ = 1047С