Топливо и котельные установки

Подготовка добавочной воды

Область применения термосифонного шламоудаления ограни­чивается котлами, работающими с давлением не свыше 12 ати, при удельном напряжении водяного объема котла по шламу не свыше 1,1 г-экв/час. При иных параметрах пара или усло­виях работы котла, а также в тех случаях, когда к качеству пара предъявляются повышенные требования, применяют докотловую подготовку добавочной воды.

В водогрейных котельных установках подпиточная вода, пода­ваемая в котлы в связи с утечками, имеющимися в тепловых сетях и системах отопления, до поступления в котел должна быть соответственно подготовлена. Утечки составляют обычно 1—3% от часового количества циркуляционной воды. Докотло­вую подготовку воды приходится применять также в том случае, когда водогрейные котлы отпускают воду для горячего водоснаб­жения.

Докотловую обработку (умягчение) добавочной сырой воды можно осуществлять - методом осаждения или катион­ным обменом. В случае применения метода катионного обмена предварительно удаляют из сырой воды содержащиеся в ней взвешенные и коллоидные вещества. Предварительная филь­трация может не производиться, если установка работает по ме­тоду осаждения.

Докотловое химическое умягчение добавочнсй сырой воды для отопительно-производственных котлов можю осуществлять методом осаждения при любых соотношениях ка)бонатной и не­карбонатной жесткости исходной сырой воды. Обработку методом катионного обмена осуществляют при необходимости глубокого умягчения воды.

Химическое умягчение воды по методу осаждения состоит в том, что в обрабатываемую воду вводят едкую известь Са(ОН)2 для осаждения в шлам карбонатные накипеобразо - вателей и кальцинированную соду Ыа2С03 для ос;ждения в шлам некарбонатных накипеобразователей. Взаимодействие извести с карбонатными накипеобразователями протекаем по следующим формулам:

Са (НСОд)а Са(0Н)2 = 2^СО? + 2^0;

Г

(НС03)2 4- 2Са (ОН)2 = - аС-°3 4- _|_ 2НаО.

Таким образом, при химическом соединение едкой извести с бикарбонатами кальция и магния образуются углекислый каль­ций и гидрат магния, которые выпадают из раггвора в осадок. Взаимодействие соды с некарбонатными накигеобразователями протекает следующим образом:

СаС12 №2С03 = + 2ЫаС1;

4

А^С1, 4- №8С03 = МеСОз 4- 2Ы£1.

В свою очередь, МдСОз переводится в шлам воздействием едкой извести по реакции:

ЩС03 4- Са (ОН)2 = Са^ 4-

В результате содо-известкового водоумягченш вода освобож­дается от накипеобразователей путем переводе их в шлам, со­стоящий из углекислого кальция и гидрата ок! си магния. Этот шлам удаляется из - аппаратуры. при ее продувке

Схема содо-известкового водоумягчителя представлена на рис, 83. Основными аппаратами являются сатфатор 9 и реак­тор 4. Сырая вода, поступающая на умягчений проходит через распределитель 1, откуда она разветвляется натри потока: в по­догреватель 2, сатуратор 9 и дозатор содового раствора 5. Сату­ратор 9 предназначен для приготовления раствора извести в хо­лодной воде; для ускорения приготовления раствора сатуратор снабжен мешалкой.

Химическое водоумягченйе осуществляется в реакторе 4У куд4 поступает по лотку 3 основной поток сырой воды, подогретой £ подогревателе 2, а также содовый раствор из дозатора 5 и из* вестковый раствор из сатуратора 9. Чем выше температура сы­рой воды, заливаемой в реактор, тем интенсивнее,-быстрее про­текают химические реакции водоумягчения. Во всяком случае,

Пропорционально общему количеству сырой воды, поступающей в установку. Таким образом, количество химических реагентов (соды и извести) всегда остается пропорциональным количеству сырой воды и заранее устанавливается путем перестановки вы­соты водослива в распределителе в зависимости от химического состава исходной сырой воды.

Объем отстойника 4 принимается равным полуторной или двойной часовой производительности водоумягчителя.

Умягчение сырой воды методом катионного обмена достигается путем ее фильтрации через слой так называемого катионита, в качестве которого применяются вещества мине­рального или органического происхождения, содержащие на по­верхности своих частиц катионы натрия. При фильтрации воды через слой катионита катионы солей жесткости, т. е. кальция и магния, замещают катион натрия в катионите.

Если обозначить буквой И сложный состав катионита, не растворимого в воде, то натрий-катионит будет иметь условную формулу КагИ. При взаимодействии с ним солей жесткости про­исходят следующие реакции:

Са (НС03)2 + Ыа2И = СаИ + 2КаНС03;

Щ (НС03) + ад = ад + 2ЫаНС03;

СаС12 + №2К! = СаИ + 2№С1;

СаЭ04 + №2К: = СаИ + N33804.

Эти формулы показывают, что катионы солей жесткости — кальция и магния замещают в катионите катион натрия, в резуль­тате чего в воде остаются растворенные натриевые соли. Эти соли отличаются большой растворимостью в воде и не образуют на­кипи на поверхностях нагрева котла.

В водоумягчительных установках применяются в качестве ка­тионитов следующие вещества: глауконит, сульфо уголь и некоторые искусственные смолы. Глауконит представляет со­бой минерал, встречающийся в разных районах СССР и приго­товляемый для водоумягчения в виде мелкозернистого песка. Он принадлежит к натрий-катионитам.

Если бурый или каменный уголь обработать крепкой дымя­щейся серной кислотой (олеумом), то образующийся продукт, носящий название сульфоуголь, представляет собой так назы­ваемый Н-катионит (НгИ), в котором обменными катионами являются катионы водорода.

В результате реакций обмена происходит постепенное истоще­ние катионита, его способности к обмену катионами. Объему обменной способностью, или емкостью поглощения, катионт~и1* материала Е называется количество г-же накипе^азов лей, которые может 'поглотить 1 мъ материал? 1ак> емкоС1Ъ

Поглощения глауконита Егорьевских месторождений составляем 125 г-экв№. Это означает, что 1 мъ глауконита может, например^ умягчить 125 т воды с исходной жесткостью в 1 мг-экв/л или 50 т боды с исходной жесткостью в 2,5 мг-экв/л.

Емкость поглощения сульфоугля равна:

£ = 280 ^-350 г-экв/м3.

Для восстановления обменной способности натрий-катионита его обрабатывают 5—10-процентным раствором поваренной соли (ЫаС1), который пропускают через слой катионита. В этом слу­чае катион натрия поваренной соли вытеснит катионы кальция и магния из катионита, который таким образом снова обогатится

Катионами натрия и будет готов к действию. Такое восстановле­ние обменной способности катионита называется регенера ци е й.

Регенерация Н-катионита производится 1,5—2-процентным раствором серной кислоты.

Наиболее простая схема натр ий-катионитовой установки пред­ставлена на рис. 84. Сырая вода проходит через фильтр сверху вниз; умягченная вода отводится из нижней части фильтра.

Катнонитовый фильтр (рис. 85) заполняется подстилочным слоем высотой около 350 мм, состоящим из кварца разных фрак­ций (от 20 до 1 мм), сверх которого насыпается слой глауконита высотой примерно в 1,5 м. Водяная подушка над слоем глауко­нита должна иметь высоту около 600 мм. Для регенерации фильтр выключается из работы. После взрыхления слоя катио­нита потоком сырой воды снизу вверх в течение 15—20 мин. в катнонитовый фильтр вводят раствор, поваренной соли, вытес­ок, его давлением воды из солерастворителя в фильтр. Затем ной"соЮТ ФИЛЬТР от продуктов регенерации и остатков поварен - длитс ^40—™ывка осУ1Дествляется током воды сверху вниз и я ^ мин. Таким образом, процесс регенерации фильтра 212 і

Продолжается 1,5—2 часа. В катионитовых фильтрах вода умяг­чаете^ до жесткости 0,03 мг-экв/л.

В тех случаях, когда исходная вода содержит азвешенные и коллоидные вещества, перед катионитовым фильтром включают

Рис. 85. Катионитовый фильтр:

1 — катионит; 2 — воздушник; 3 — контрольная трубка; 4 — по­дача раствора соли; 5 — трубопровод сырой воды; € — трубо­провод умягченной воды; 7 — отбор проб.

Кварцевый фильтр для фильтрации и коагуляции воды. Для во­допроводной или артезианской воды надобность в фильтрации через кварцевый фильтр может отпасть.

Деаэрацией воды называется процесс ее обработки, при котором удаляются растворен ные в ней воздух и другие газы.

Деаэрация воды применяется в целях предотвращения разъ­едания (коррозии) стенок котла и другого оборудования, вызы­ваемого присутствием в воде кислорода и углекислоты, способ­ствующих ускорению коррозионного воздействия на металл хло­ридов, содержащихся в воде.

Применяют два метода деаэрации воды: термический и химический.

Термическая деаэрация основана на том, что - рас­творимость кислорода в воде при атмосферном, например, давле­нии убывает с повышением температуры воды. Так, если при тем­пературе 20° С содержание кислорода в воде составляет 8,9 мг/л, то при температуре 40° С оно будет 6,0 мг}л при 80° С — 2,8 мг/л; при температуре около 100° С содержание кислорода снижается до л: 0 мг/л.

Таким образом, подогревая воду до 102—104° С при давлении порядка 1,1 ата, можно почти полностью освободить ее от кисло­рода. В термических деаэраторах вода стекает многочисленными мелкими струйками с одной тарелки на другую, сверху вниз, и омывается потоком пара, движущимся в противоположном на­правлении. Пар, встречая большую поверхность воды, равномерно подогревает ее до температуры, соответствующей давлению в деаэраторе. Выделившийся из воды воздух вместе с избытком пара выпускается из деаэратора в атмосферу.

Деаэрированная вода должна храниться в плотно закрытых баках для предохранения ее от поглощения кислорода. Путем термической деаэрации удается уменьшить содержание кислорода в воде до 0,05 жг/л.

Химическая деаэрация воды осуществляется путем присадки в питательную воду до ее поступления в экономайзер или котел сульфита - натрия (Ка2503), который, отнимая из воды растворенный в ней кислород, переходит в сульфат натрия по формуле:

2№2503 + 02 =

Химическую деаэрацию воды рекомендуется применять после предварительной термической деаэрации.

Нормы предельного содержания кислорода в питательной воде были приведены выше.