Химводоочистка является одним из важнейших факторов срока службы котла. Чем выше качество воды, тем дольше вам прослужит система водоснабжения в целом.
Основными задачами водоподготовки и рациональной организации водно-химического режима котлов, парогенераторов, тракта питательной воды и тепловых сетей являются:
· Предотвращение образования на поверхностях нагрева котлов, теплообменников и др. частей теплофикационных систем отложений накипи, окислов железа и т.п.,
· Защита от коррозии конструкционных металлов основного и вспомогательного оборудования теплофикационных систем в условиях их контакта с водой и паром, а также при нахождении в резерве, длительном простое или на консервации.
Требования по качеству подпиточной и сетевой воды устанавливаются в зависимости от типа теплосети:
Для теплосети с открытым водоразбором обработанная вода должна отвечать:
требованиям для воды хозяйственно-питьевого назначения, качество которой регламентируется СанПИН 2.1.4.559-96., в частности ГОСТ «Вода питьевая». Величина общей жесткости не должна превышать 7 мг-экв/л, железа - 0,3 мг/л, значение рН-9,0.
Качество воды для закрытой сети определяется видом применяемого теплофикационного оборудования (котла, бойлера и т.п.). К качеству воды для закрытой сети в связи с отсутствием непосредственного водоразбора на нужды населения предъявляются менее строгие требования, основной задачей является обеспечение безнакипного режима работы применяемого теплофикационного оборудования (котлы, бойлера) и нормативно допустимого уровня коррозионной активности. Так, может быть допустимым повышение значения рН до 10,5 при одновременном глубоком умягчении, определяющим показателем является значение карбонатного индекса, который в свою очередь определяет допустимый уровень накипеобразования - не выше 0,1.
Основным показателем безнакипного режима является величина карбонатного индекса - произведения общей щелочности на кальциевую жесткость , который имеет различные значения для данного температурного режима.
Основные современные способы подготовки воды:
· Умягчение Na-катионированием с применением современных методов ионного обмена, с использование фильтрующих материалов и соответствующих им конструкций фильтров;
· Декарбонизация воды с применением современных новых типов фильтрующих материалов (слабокислотных катионитов) и соответствующих им конструкций фильтров взамен Н - катионированием с «голодной» регенерацией;
· Очистка воды с применением мембранных технологий подготовки воды;
· Применение программ химической обработки подпиточной воды с помощью дозирования современных более эффективных реагентов (ингибиторов коррозии, дисперсантов и ингибиторов солеотложения)
· Также комбинирование всех вышеупомянутых методов;
· Альтернативные способы - в основном различные «преобразователи солей жёсткости» основанные на физических методах обработки воды;
Рассмотрим применение первых двух ионообменных способов - умягчением Na-катионированием и декарбонизацией воды с применением современных новых типов фильтрующих материалов (слабокислотных катионитов).
Умягчение
Метод одноступенчатого параллельно-точного Na-катионирования применяется наиболее широко. Данный процесс реализуется в фильтрах (различной конструкции и размеров в зависимости от производительности, требований к проведению самого процесса и т.п.). Сам ионообменный процесс происходит при фильтровании воды через слой ионообменной смолы (представляющей собой сильнокислотный катионит в Na-форме), загруженный в фильтр и периодически, по истощению, регенерируемый раствором поваренной соли. При этом происходит замена солей кальция (Ca2+), магния (Mg2+) на натрий (Na+) по следующей схеме:
Таким образом, вместо кальция (Ca2+), магния (Mg2+), вводится эквивалентное количество натрия (Na+). В результате получается умягченная вода, но при этом щелочность исходной воды практически не меняется в ходе обработки, а в случае ее повышенного значения вода будет обладать усиленными коррозионными свойствами вследствие разложения щелочности при нагреве. В качестве фильтрующих загрузок обычно служат сильнокислотные катиониты типа КУ2-8 или сульфоуголь, регенерируемые поваренной солью.
Недостатками данного метода является:
· Повышенный (обычно трехкратный) расход реагента (соли NaCl) по отношению к стехиометрии;
· Повышенный расход воды на собственные нужды;
· Повышенное содержание в сбросных водах хлоридов и натрия зачастую превышающих нормы;
· Для получения глубоко умягчённой воды требуется вторая ступень;
Современные способы ионирования и использование новых типов катионитов позволяют существенно оптимизировать процесс Na - катиониования – снизить расход реагентов на регенерацию, уменьшить расход воды на собственные нужды, сократить количество задействованного оборудования (фильтров). К таким методам относится противоточное катионирование, при котором поток фильтрата и регенерационного потока имеют противоположные направления. В частности, используется практически весь объем фильтра под загрузку катионита. Процент собственных нужд снижается до 3-4 %, расход соли уменьшается на 15-20 %. Появляется возможность получать фильтрат после первой ступени с качеством воды по жесткости не выше 10 –15 мкг-экв/л, то есть вторая ступень катионирования устраняется. Но данная технология требует высокой степени организации эксплуатации и желательна автоматизация технологических процессов.
Особо следует отметить, что перевод катионита из одной формы в другую непосредственно у потребителя приводит не только к повышенным трудозатратам и дополнительному расходу воды и реагентов, но и зачастую приводит к снижению эксплуатационных показателей, в первую очередь, динамической обменной ёмкости. Объяснением этому служит сама процедура перевода из Н-формы в Na-форму, при которой вначале необходимо «истощить» катионит, слив кислую воду в канализацию (что приводит не только к загрязнению сточных вод, но и к коррозии трубопроводов), а только затем дважды отрегенерировать раствором поваренной соли перевести в Na-форму. Следует отметить также, что сильнокислотный катионит в Н-форме при пропускании через него исходной воды до «истощения» кроме солей жёсткости захватывает из неё и другие ионы, в том числе ионы металлов (железа, алюминия и т.д.), которые при последующей регенерации раствором поваренной соли не удаляются. Следовательно, часть функциональных групп заблокирована, в результате чего обменная емкость катионита после таких процедур снижается. Этих негативных процессов не происходит в случае применения для процессов умягчения воды специально, в заводских условиях, изготовленных катионитов в Na-форме.
Дальнейшим усовершенствованием противоточных процессов послужила разработка ионитов в виде моносфер, т.е. смол имеющих узкий фракционный эффективный состав гранул (количество частиц эффективного размера -около 0,5-0,6 мм достигает 95 %, тогда как у обычных ионитов оно составляет примерно 40 - 45 %).
Однако, неплохих результатов можно достигнуть, если применить катиониты и с обычным грансоставом (0,3-1,2 мм), но изготавливаемыми и поставляемыми потребителям в Na-форме. Например, сильнокислотный катионит Тульсион Т-42 в Na-форме, с фракционным составом 0,3-1,2 мм.
Декарбонизация
При подготовке подпиточной воды для систем ГВС, применяется также технология подготовки воды Н - катионированием с «голодной» регенерацией.
Технология Н-катионирования с «голодной» регенерацией позволяет существенно снизить карбонатную жесткость воды с частичным уменьшением некарбонатной. Все ионы водорода, вводимые в катионит с регенерационным раствором, полностью задерживаются, и вследствие этого в отработанных сточных водах кислота практически отсутствует. Расход регенерирующего реагента - серной кислоты является стехиометрическим, т.е. расчетным.
Недостатками данного метода при использовании сульфоугля в Н-форме является пониженные эксплутационные характеристики, в частности:
· Низкая скорость фильтрования (до 10 м 3 /ч);
· Низкая обменная емкость (200-250 г-экв /м 3), как следствие
- большие затраты реагентов и воды на собственные нужды
-увеличенное количество фильтров
- трудность в управлении процессом и, как следствие, нестабильное качество воды
Существуют слабокислотные катиониты, зачастую называемые карбоксильными катионитами, которые специально созданы для удаления карбонатной жёсткости т.е. декарбонизации. К ним в частности относится слабокислотный катионит Тульсион СХО-12.
При ионообменном способе декарбонизации воды на слабокислотном карбоксильном катионите к водородной форме (как наиболее экономичном) происходит замена солей кальция (Ca2+), магния (Mg2+) на водород (Н+) по следующей схеме:
Таким образом, вместо кальция (Ca2+), магния (Mg2+), вводится эквивалентное количество водорода (Н+). Далее анионы HCO3- взаимодействуют с образующимися катионами Н+.
В результате происходит снижение концентрации бикарбонатов путём их «разрушения» и образование в результате углекислого газа. При этом, происходит снижение рН воды. Далее, для стабилизации рН воды требуется её отдувка на дегазаторе.
Например, рассмотрим технологическую схему, предусматривающую применение процесса декарбонизации на слабокислотном катионите взамен Н-катионирования с «голодной регенерацией» и умягчение на сильнокислотном катионите, поставляемом сразу в Na – форме. Учитывая, что источником исходной воды служит питьевая хлорированная вода из городского водопровода, для повышения срока службы катионитов предусмотрена предварительная очистка в виде фильтра заполненного активированным углём. После этого вода поступает на три фильтра декарбонизации, заполненные слабокислотным катионитом, один/два в работе, один в резерве. Образовавшийся углекислый газ после ионообменника отдувается в дегазаторе (декарбонизаторе) и поступает через деаэратор на нагрев. Часть декарбонизированной воды поступает на установку двухстадийного умягчения - для получения подпиточной воды паровых котлов. Принципиальная схема представлена на рисунке 10, в виде прямоточных фильтров с организацией верхней распредсистемы и инертным слоем для повышения эффективности фильтрования и отмывки катионита.
Рисунок 10 - Принципиальная технологическая схема ХВО котельной
Рисунок 11 - Фотография цеха ХВО
Общее количество воды, добавляемое из химводоочистки, состоит из следующих потерь:
1) Потери конденсата от технологических потребителей:
В случае отсутствия конденсата от технологических потребителей кг/с.
2) Потери продувочной воды кг/с.
Эффективность метода очистки воды зависит от того, насколько правильно будет определен тип загрязнения. С целью больше узнать о типе и концентрации посторонних веществ в воде проводится химический и бактериологический анализ.
Почти всегда в воде сразу присутствуют несколько загрязнений, поэтому используется комплекс различных методов очистки, несколько фильтров, смонтированных последовательно.
Химические методы
Химические способы очистки воды построены на использовании химических взаимодействий между различными элементами и соединениями. Реагенты подбираются строго по результатам химического анализа воды. Реагенты вступают в химические реакции с загрязнениями, полностью разлагая их, переводя в безопасную для человека форму, либо в твердый осадок, задерживаемый фильтром.
Настроить химический фильтр (выбрать реагенты) можно очень точно - так, что удаляться из воды будут только вредные примеси. При этом очищенная вода не будет "мертвой", стерильной - в ней останутся соли, необходимые для поддержания водно-солевого баланса в организме человека.
Химические методы очистки воды в сочетании с механической фильтрацией являются основными для автономной системы водоснабжения загородного дома.
Способен убрать из воды : соли жесткости, растворенное железо, растворенный марганец, повышенная кислотность, органические соединения, микробиологическое загрязнение, хлориды, сульфаты, нитраты, нитриты, свободная двуокись углерода, свободный хлор, кремний, растворенные газы.
Физические методы
Физические методы очистки воды используют тот или иной физический эффект воздействия на воду, либо на загрязнение.
Способен убрать из воды : грубодисперсные частицы, микрочастицы, взвеси, коллоиды, растворенные газы, соли жесткости, соли тяжелых металлов, свободный хлор, микробиологическое загрязнение.
Ультрафиолет
Ультрафиолетовое излучение способно убить все микроорганизмы, находящиеся в воде. Физическое воздействие заключается в том, что длина волны уф-излучения эффективно разрушает клетки болезнетворных бактерий. Проходя сквозь фильтр, поток воды со всех сторон обтекает ультрафиолетовую лампу, защищенную кварцевым стеклом. Такой эффект делает УФ-излучатель одним из самых эффективных стерилизаторов воды.
Способен убрать из воды : микробиологическое загрязнение любого типа и уровня.
Термический метод
В основе процесса лежит явление перехода нагретой воды в паровую фазу и последующая конденсация пара в жидкость. При этом уровень концентрации солей в воде меняется. Кипячение является простейшим способом частичного умягчения воды. При высокой температуре гидрокарбонат кальция (соль жесткости) распадается на углекислый газ и карбонат кальция, тот самый белый налет в чайнике. Нагрев воды до 100С также позволяет уменьшить жесткость, вызванную присутствием сульфата кальция.
Способен убрать из воды : жесткость, органические соединения, микробиологическое загрязнение.
Обратный осмос
Под действием осмотического давления вода, содержащая загрязнения, проникает сквозь специальную полимерную мембрану. Полимерная мембрана в пропускает только молекулы воды и кислорода, задерживая молекулы всех посторонних растворенных веществ, а также бактерии и вирусы. Обратно осмотический фильтр не будет работать, если в водопроводе давление меньше 2,5-3 атм.
Способен убрать из воды : микрочастицы, взвеси, коллоиды, бактерии, вирусы, молекулы, ионы, соли жесткости, железо, марганец, общая щелочность, растворенные газы, хлориды, сульфаты, нитраты, нитриты, кремний.
Очень часто методы очистки совмещают в себе сразу несколько принципов. Благодаря этому физико химические методы очистки воды более универсальны, имеют высокую эффективность.
Физико-химическая очистка воды
Основана на эффекте флотации, хорошо освобождает воду от мелкодисперсных и коллоидных частиц. Газ пропускается сквозь жидкую массу стоков. При этом каждый пузырек газа под действием молекулярных сил "слипается" с частицей загрязнения. Пузырьки скапливаются на поверхности в виде пены, которую несложно убрать механическим способом.
Еще один пример физико-химического способа очистки: электрохимический метод очистки воды или коагуляция. Используется явление оседания коллоидных частиц при воздействии постоянного тока. Метод широко используется в промышленности - горнорудной, обогатительной и т.д.
Способен убрать из воды : органические вещества, мелкодисперсные частицы, взвеси, коллоиды, соли жесткости.
Биологические методы
Системы биологической очистки воды используют способность некоторых микроорганизмов поглощать частично или полностью различные (чаще всего биологические) виды загрязнений. Это происходит в том случае, если загрязнение является для бактерий питательной средой. Хорошо известны аэробный и анаэробный способы очистки сточных вод. Два вида бактерий перерабатывают органическую составляющую хозяйственно-бытовых стоков из загородного дома.
Анаэробный способ эффективнее, так как в кислородной среде микроорганизмы развиваются более интенсивно. К тому же кислород служит дополнительным источником реакций окисления и разложения органики.
Различные типы бактерий способны перерабатывать разные типы загрязнений, в том числе и совершенно не "съедобные" на наш взгляд: недавно были обнаружены бактерии, поедающие пластик.
С учетом ускоренного развития генной инженерии биологические методы очистки воды будут постоянно развиваться, расширяя область применения. Возможно, в скором времени благодаря всеядным бактериям человечество, наконец, избавиться от гигантских свалок.
Способен убрать из воды : органические вещества, растворенное двухвалентное железо.
Физико-химические способы очистки воды
Как следует из названия, методы очистки воды данной группы совмещают в себе химическое и физическое воздействие на загрязнители воды. Они достаточно разнообразны и применяются для удаления самых разных веществ. В их числе растворенные газы, тонкодисперсные жидкие или твердые частицы, ионы тяжелых металлов, а также различные вещества в растворенном состоянии. Физико-химические методы могут применяться как на стадии предварительной очистки, так и на поздних этапах для глубокой очистки.
Разнообразие методов данной группы велико, поэтому ниже будут приведены наиболее распространенные из них:
- флотация;
- сорбция;
- экстракция;
- ионообмен;
- электродиализ;
- обратный осмос;
- термические методы.
Флотация , применительно к водоочистке, представляет собой процесс отделения гидрофобных частиц при пропускании через воду большого числа пузырьков газа (обычно воздуха). Показатели смачиваемости отделяемого загрязнителя таковы, что частицы закрепляются на поверхности раздела фаз пузырьков и вместе с ними поднимаются на поверхность, где образуют слой пены, который может быть легок удален. Если отделяемая частица оказывается больше по размерам чем пузырьки, то вместе они (частица + пузырьки) образуют так называемый флотокомплекс. Нередко флотацию комбинируют с использованием химических реагентов, к примеру, сорбирующихся на частицах загрязнителя, чем достигается снижение его смачиваемости, или являющихся коагулянтами и проводящих к укрупнению удаляемых частиц. Флотацию преимущественно используют для очистки воды от различных нефтепродуктов и масел, но также могут удаляться твердые примеси, отделение которых другими способами неэффективно.
Существуют различные вариант осуществления процесса флотации, ввиду чего выделяют следующие ее типы:
- пенная;
- напорная;
- механическая:
- пневматическая;
- электрическая;
- химическая и т.д.
Приведем в качестве примера принцип работы некоторых из них. Широко используется метод пневматической флотации, при которой образование восходящего потока пузырьков создается за счет установки на дне резервуара аэраторов, обычно представляющих собой перфорированные трубы или пластины. Подаваемый под давлением воздух проходит сквозь отверстия перфорации, за счет чего дробиться на отдельные пузырьки, осуществляющие сам процесс флотации. При напорной флотации поток очищаемой воды смешивается с потоком воды, перенасыщенной газом и находящейся под давлением, и подается в камеру флотации. При резком падении давления растворенный в воде газ начинает выделяться в виде пузырьков малого размера. В случае электрофлотации процесс образования пузырьков протекает на поверхности расположенных в очищаемой воде электродов при протекании по ним электрического тока.
Сорбционные методы основаны на избирательном поглощении загрязняющих веществ в поверхностном слое сорбента (адсорбция) или в его объеме (абсорбция). В частности для очистки воды используется процесс адсорбции, который может носить физический и химический характер. Отличие заключается в способе удержания адсорбируемого загрязнителя: с помощью сил молекулярного взаимодействия (физическая адсорбция) или благодаря образованию химических связей (химическая адсорбция или хемосорбция). Методы данной группы способны достичь большой эффективности и убирать из воды даже малые концентрации загрязнителей при больших ее расходах, что делает их предпочтительными в качестве методов доочистки на завершающих стадиях процесса водоочистки и водоподготовки. Сорбционными методами могут удаляться различные гербициды и пестициды, фенолы, поверхностно активные вещества и т.д.
В качестве адсорбентов используются такие вещества как активированные угли, силикагели, алюмогели и цеолиты. Их структура делается пористой, что значительно увеличивает удельную площадь адсорбента, приходящуюся на единицу его объема, из-за чего достигается большая эффективность процесса. Сам процесс адсорбционной очистки может быть осуществлен путем смешения очищаемой воды и адсорбента, или же путем фильтрации воды через слой адсорбента. В зависимости от сорбирующего материала и извлекаемого загрязнителя процесс может быть регенеративным (адсорбент после регенерации используется вновь) или деструктивны, когда адсорбент подлежит утилизации ввиду невозможности его регенерации.
Очистка воды методом жидкостной экстракции заключается в использовании экстрагентов. Применительно к очистке воды, эктсрагент - это несмешиваемая или мало смешиваемая с водой жидкость, значительно лучше растворяющая в себе извлекаемые из воды загрязнители. Процесс осуществляется следующим образом: очищаемая вода и эктрагент перемешиваются для развития большой поверхности контакта фаз, после чего в них происходит перераспределение растворенных загрязняющих веществ, большая часть которых переходит в экстрагент, затем две фазы разделяются. Насыщенный извлекаемыми загрязнителями экстрагент называется экстрактом, а очищенная вода - рафинатом. Далее экстрагент может быть утилизирован или регенерирован в зависимости от условий процесса. Данным методом из воды удаляются преимущественно органические соединения, такие как фенолы и органические кислоты. Если экстрагируемое вещество представляет определенную ценность, то после регенерации экстрагента оно вместо утилизации может быть с пользой использовано для других целей. Данный факт способствует применению экстракционного метода очистки к сточным водам предприятий для извлечения и последующего использования или возврата в производство ряда веществ, теряемых со стоками.
Ионный обмен в основном используется в водоподготовке с целью умягчения воды, то есть изъятия солей жесткости. Суть процесса заключается в обмене ионами между водой и специальным материалом, называемым ионитом. Иониты подразделяются на катиониты и аниониты в зависимости от типа обмениваемых ионов. С химической точки зрения ионит представляет собой высокомолекулярное вещество, состоящее из каркаса (матрицы) с большим количеством функциональных групп, способных к ионообмену. Существуют природные иониты, такие как цеолиты и сульфоугли, которые применялись на ранних этапах развития ионообменной очистки, но в настоящее время широкое распространение получили искусственные ионообменные смолы, значительно превосходящие свои природные аналоги по ионообменной способности. Метод очистки ионным обменом получил широкое распространение, как в промышленности, так и в быту. Бытовые ионообменные фильтры, как правило, не используются для работы с сильнозагрязненными водами, поэтому ресурса одного фильтра хватает на очистку большого количества воды, после чего фильтр подлежит утилизации. В то же время при водоподготовке ионообменный материал чаще всего подлежит регенерации с помощью растворов с большим содержанием ионов H + или OH -- .
Электродиализ представляет собой комплексный метод, сочетающий мембранный и электрический процессы. С его помощью можно удалять из воды различные ионы и проводить обессоливание. В отличие от обычных мембранных процессов, в электродиализе используются специальные ионоселективные мембраны, пропускающие ионы только определенного знака. Аппарат для проведения электродиализа называется электродиализатором и представляет собой ряд камер, разделенных чередующимися катионообменными и анионообменными мембранами, в которые поступает очищаемая вода. В крайних камерах расположены электроды, к которым подводится постоянный ток. Под действием возникшего электрического поля ионы начинаются двигаться к электродам согласно своему заряду, пока не встречают ионоселективную мембрану с совпадающим зарядом. Это приводит к тому, что в одних камерах происходит постоянный отток ионов (камеры обессоливания), а в других, наоборот, наблюдается их накопление (камера концентрирования). Разводя потоки из разных камер можно получить концентрированный и обессоленный растворы. Неоспоримые преимущества данного метода заключаются не только в очищении воды от ионов, но и в получении концентрированных растворов отделяемого вещества, что позволяет возвращать его назад в производство. Это делает электродиализ особенно востребованным на различных химических предприятиях, где вместе со стоками теряется часть ценных компонентов, и применение данного метода удешевляется за счет получения концентрата.
Дополнительная информация по электродиализу
Обратный осмос относится к мембранным процессам и проводится под давлением больше осмотического. Осмотическое давление - избыточное гидростатическое давление, приложенное к раствору, отделенному полупроницаемой перегородкой (мембраной) от чистого растворителя, при котором прекращается диффузия чистого растворителя через мембрану в раствор. Соответственно, при рабочем давлении выше осмотического будет наблюдаться обратный переход растворителя из раствора, за счет чего концентрация растворенного вещества будет расти. Таким способом можно отделять растворенные газы, соли (включая соли жесткости), коллоидные частицы, а также бактерии и вирусы. Также установки обратного осмоса выделяются тем, что используются для получения пресной воды из морской. Данный тип очистки с успехом используется как в бытовых условиях, так и при обработке сточных вод и водоподготовке.
Дополнительная информация по обратному осмосу и системам обратного осмоса
Термические методы основаны на воздействии на очищаемую воду повышенных или пониженных температур. Одним из наиболее энергоемких процессов является выпаривание, однако оно позволяет получить воду высокой степени чистоты и высококонцентрированный раствор с нелетучими загрязнителями. Также концентрирование примесей может осуществляться с помощью вымораживания, поскольку в первую очередь начинает кристаллизоваться чистая вода, и лишь затем оставшаяся ее часть с растворенными загрязнителями. Выпариванием, как и вымораживанием, можно проводить кристаллизацию - выделение примесей в виде выпадающих в осадок кристаллов из насыщенного раствора. В качестве экстремального метода используется термическое окисление, когда очищаемая вода распыляется и подвергается воздействию высокотемпературных продуктов сгорания топлива. Данный метод используется для нейтрализации высокотоксичных или трудно разлагаемых загрязнителей.
Химически очищенная вода для подпитки тепловой сети поступает в вакуумный деаэратор (р - 0 02 - 0 05 МПа), в котором греющим рабочим телом служит горячая сетевая вода.
Химически очищенная вода для подпитки тепловой сети поступает в вакуумный деаэратор (р 0 02 - 0 05 МПа), в котором греющим рабочим телом служит горячая сетевая вода.
Химически очищенная вода подается в деаэратор для восполнения потерь конденсата в линиях. Для удовлетворения собственных нужд котельной используют также воду непрерывной продувки. Вода из линии непрерывной продувки поступает в расширитель непрерывной продукви РНП, где вследствие падения давления она закипает. Образовавшийся пар поступает в паровую линию собственных нужд, а вода с повышенным солесодержа-нием отдает тепло сырой воде в ПСВ1 и удаляется в канализацию.
Химически очищенная вода из химводоочистки подается в главный корпус ТЭЦ по двум трубопроводам; каждый трубопровод рассчитывается на 100 % подачи химически очищенной воды. Трубопроводы между главным корпусом и химводоочисткой прокладываются либо в канале, либо по наземной эстакаде. Кроме воды, из главного корпуса в помещение химводоочистки прокладывается трубопровод сжатого воздуха, потребность в котором имеется на всех современных водоочистительных установках. Арматура на трубопроводах, связывающих емкости и аппараты, устанавливаемые на открытом воздухе, размещается внутри помещения химводоочистки. Водоочистительная аппаратура промышленных котельных обычно располагается в здании котельной ка отметке 0 0 (см. гл. Должна предусматриваться возможность расширения химводоочистки.
Схема пароснабжения коксохимического.| Схема пароснабжения коксохимического завода с УСТК при отсутствии внешних источников паротеп-лоснабжепия. Химически очищенная вода для УСТК подается из водоочистки теплосиловых установок металлургического завода.
Химически очищенную воду (дистиллат) с выходной жесткостью 0 4 мг-экв / л, что соответствует требованиям, предъявляемым к воде, подаваемой в форсунки увлажнения, можно получить при двухступенчатой фильтрации в натрий-катионовых фильтрах. С) устройство для увлажнения воздуха выключается, и агрегаты охлаждаются с помощью АВО, число которых зависит от нв.
Добавочная химически очищенная вода подается по отдельной линии в деаэраторы через регуляторы уровня воды в баках деаэрированной воды.
Смесь химически очищенной воды и конденсата, поступающих в котел, принято называть питательной водой.
Смесь химически очищенной воды и конденсата за питательным насосом принято называть питательной водой. С охлаждающей водой уносится около 65 % подведенного к турбине тепла свежего пара и около 90 % тепла отработавшего в турбине пара, которое бесполезно теряется.
Трубопроводы химически очищенной воды прокладываются в грунте бескаяалыф ниже глубины промерзания. Хроме того, трубопроводы могут быть уложены надземно (на стойках, астакадах) - изолированные, а при периодическом расходе и с пароспутниками.
Солесодержание химически очищенной воды находится в зависимости от солесодержания исходной воды и принятой схемы водоподготовки. Правильная организация водного режима котлов среднего давления при наличии трехступенчатого испарения позволяет в большинстве случаев обеспечить требуемое качество химически очищенной воды без применения стадии обессолива-ния.
Щелочность химически очищенной воды является контролируемым показателем. При использовании химически очищенной воды для питания котлов высокого давления снижение ее щелочности до минимума существенно облегчает организацию водного режима котлов с фосфатной щелочностью.
Запас химически очищенной воды в баке достаточен для полуторачасовой работы установки.
С химически очищенной водой приносится 50 % окислов железа за счет коррозии оборудования хим-водоочистки. Оборудование химводоочистки, работающее при относительно низких температурах, подвергается коррозии под воздействием растворенного кислорода, углекислоты и агрессивных растворов, применяемых в процессе регенерации фильтров.
Деаэрированная и химически очищенная вода после охлаждения элементов нижнего строения печи подается в питательный бак, откуда питательным насосом направляется через экономайзер в барабан котла. Из барабана котла вода подается циркуляционным насосом в испарительные змеевики котла-утилизатора и в охлаждаемые элементы верхнего строения печи.
При добавке химически очищенной воды контролируют также те же показатели качества питательной воды; пробы отбирают через ка ждый чае.
Для приготовления химически очищенной воды, используемой в качестве добавки для питания паровых котлов любых давлений с экранированными топками, должно применяться двухступенчатое катионирование в сочетании с другими стадиями очистки воды. Кроме того, для котлов давлением 70 ата и выше должно применяться обескремнивание или химическое обессоливание воды.
Для приготовления химически очищенной воды, используемой в качестве добавки для питания паровых котлов любых давлений с экранированными топками, должно применяться двухступенчатое катионирование в сочетании с другими стадиями очистки воды. Кроме того, для котлов давлением 70 ста и выше должно применяться обескремнивание или химическое обессоливание воды.
Масляный пы леуловитель. Происходит деаэрация химически очищенной воды. Деаэрированная вода смешивается с охлажденной сетевой водой, проходящей через подогреватель и змеевик, расположенный в баке, и поступает во всасывающий трубопровод к сетевым насосам.
Трубопроводы для химически очищенной воды прокладываются бесканально ниже глубины промерзания грунта. Кроме того, трубопроводы могут быть уложены надземно (на стойках, эстакадах), изолированно, а при периодической работе и с пароспутниками.
При добавке химически очищенной воды накопление солей в котле осуществляют со скоростью не выше в котловой воде чистого отсека 50 - 70 мг / кг-час, а при ступенчатом испарении в соленых отсеках 200 - 300 мг / кг-час и доводят до появления бросков, регистрируемых солемерами.
При добавке химически очищенной воды контролируют также те же показатели качества питательной воды; пробы отбирают через каждый час.
Чрезмерная жесткость химически очищенной воды, доходившая до 43 мкг-экв / л, и высокое солесодержание пара служили источником многих неполадок на котлах, турбинах и парозапорной арматуре, создавая к тому же дополнительные трудности при ремонте (необходимость частой шарошки труб и пр.
Жесткость подпиточной химически очищенной воды определяется олеатным методом с тарировочной кривой (по ВТИ) или комплексометрическим методом.
Деаэрация добавочной химически очищенной воды и производственного конденсата, содержащих наибольшее количество растворенных газов, осуществляется по двухступенчатой схеме.
Лусмотрен подогрев химически очищенной воды паром в пароводяном подогревателе.
Экономайзер подогревает химически очищенную воду. По водяному тракту он установлен между ХВО и теплообменниками, предназначенными для нагрева умягченной воды до деаэратора.
Заполняют цистерну химически очищенной водой.
Поступившая в деаэратор химически очищенная вода 35 С за счет тепла конденсации смеси паров подогревается до температуры 60 С, при которой осуществляется деаэрация. Несконденсировавшиеся пары и газы отсасывают из деаэратора вспомогательным эжектором и нагнетают во вспомогательный конденсатор, где также (охлаждающая ере да-химически очищенная вода) происходит деаэрация воды. Отработавший пар конденсируется, а несконденсировавшиеся пары и газы выбрасывают в атмосферу. Деаэрированная вода из вспомогательного конденсатора и деаэратора стекает в емкость и насосом направляется потребителям. Применение таких совмещенных установок позволяет снизить общее паропотребление и исключить потребление оборотной воды для конденсатора.
Принципиальная схема бесколонковых трехступенчатых деаэраторов (ДСП-6 и ДСП-13. В смесительной камере химически очищенная вода смешивается с конденсатом и далее поступает на барботажный лист. Восходящим потоком пара вода подхватывается в подъемную шахту, из верхней части которой по циркуляционным каналам, образуемым перегородками, она вновь направляется, вниз, попадая на барботажный лист. Таким образом в циркуляционной шахте 15 создаются устойчивые циркуляционные контуры. Из верхнего барботажного устройства вода по нижнему лотку 16 отводится в аккумулирующую часть деаэратора. В аккумулирующей части деаэратора поддерживается постоянная циркуляция воды, которая обеспечивается нижним барботажный устройством.
Сюда же подается химически очищенная вода для восполнения потерь воды в ходе процесса, а также для растворения соды, налипающей на стенки барабанов.
В смесительной камере химически очищенная вода смешивается с конденсатом и далее поступает на барботажный лист. Восходящим потоком пара вода подхватывается в подъемную шахту, из верхней части которой по циркуляционным каналам, образуемым Перегородками, опускается вниз, вновь попадая на барботажный лист. Таким образом, в циркуляционной шахте 15 создаются устойчивые циркуляционные контуры.
Охлаждающей средой служит химически очищенная вода.
Качество обессоленной или химически очищенной воды для подпитки барабанных котлов, а также качество внутристанционных составляющих питательной воды прямоточных и барабанных котлов (конденсаты регенеративных, сетевых и других подогревателей, вод дренажных баков, баков нижних точек, баков запаса конденсата и других потоков) должно быть таким, чтобы обеспечивалось соблюдение норм качества питательной воды.
При больших расходах химически очищенной воды на подпитку тепловых сетей, горячее промышленное и бытовое водоснабжение ее подогрев перед вакуумным деаэратором может осуществляться в конденсаторах паровых турбин, работающих с малым (ухудшенным) вакуумом. В этом случае химически очищенная вода заменяет охлаждающую циркуляционную воду.
Среда из трубопровода химически очищенной воды насосом прокачивается по калориметрическим трубам. Для измерения расхода воды на входе в каждую трубу установлены сужающие устройства. Вскипание воды в трубах не допускается, что контролируется двумя термопарами, установленными в необогреваемой зоне на выходе каждой трубы. Расход воды регулируют так, чтобы вода была недогретой до температуры насыщения на 5 - 10 С. Калориметрический контур можно смонтировать без насоса, взяв питательную воду до экономайзера и сбросив ее в выходной коллектор экономайзера или в барабан.
Подпиток в систему химически очищенной воды осуществляется по линии 7 в буферный бак. Давление перед сетевыми насосами 3 в данной схеме обуславливается высотой столба воды от уровня ее в буферном баке до сетевых насосов.
При большой добавке химически очищенной воды в условиях ТЭЦ для эффективного удаления из воды СО2 применяют двухступенчатую деаэрацию. При этом второй ступенью является барботажное устройство, размещенное в баке-аккумуляторе. В барботажном устройстве пар пропускается через слой воды, вследствие чего обеспечиваются значительная поверхность контакта между паром и жидкостью и турбулизация жидкости.
Схема автоматического регулирования деаэратора повышенного давления с подводом добавочной воды в конденсатор турбины.| Схема автоматического регулирования деаэраторов повышенного давления на электростанциях с поперечными связями с установкой индивидуальных регуляторов давления и уровня. ГРЭС, добавка химически очищенной воды - будет чревычайно малой, вследствие чего она беспрепятственно может поступать в конденсатор турбины.
Подогрев этого количества химически очищенной воды до температуры в деаэраторе 6 ат учтен при составлении диаграмм режимов и, следовательно, отдельно его учитывать не надо.
Котлы питаются смесью химически очищенной воды и конденсата. Схема водоочистки двухфазная: предварительное известкование с коагуляцией и натрий-катио-нирование.
В начале процесса химически очищенную воду или конденсат из сборника / подают центробежным насосом через холодильник 7 в систему. Затем в нижнюю часть абсорбера 4 (I ступени) вводят аммиак, образующаяся аммиачная вода стекает в сборник 3, расположенный под абсорберами и разделенный перегородкой.
Эти котлы-утилизаторы питаются химически очищенной водой, а пар низкого давления используется в регенеративной схеме для подогрева питательной воды.
Определение обменной емкости катионообменной смолы по кобальту. Доупа-ренный остаток разбавляют химически очищенной водой в смесителе, подогревают до 145 - 165 С в теплообменнике и направляют в экстрактор. Ароматические соединения (кислоты, альдегиды, высокомолекулярные продукты окислительной конденсации л-ксилола) при снижении температуры реакционной массы в холодильнике высаживаются (до 90 %) из раствора, после чего из полученной суспензии на фильтре 1 осаждается твердая фаза. Водный раствор катализатора направляется на стадию концентрирования и очистки кобальта или смеси кобальта, марганца и никеля.
Приготовленный раствор разбавляют химически очищенной водой до концентрации 70 - 90 г / л по AlgOg, затем отстаивают от нераство-рившихся частиц гидрата глинозема, откачивают из реактора и используют для осаждения гидроокиси алюминия. Нерастворившаяся часть гидрата глинозема остается в реакторе для приготовления следующей порции раствора основного сульфата алюминия.
При питании испарителей химически очищенной водой с общим солесодержанием свыи е 2000 мг / л рекомендуется фосфатированпе упариваемой воды.
Индивидуальная промывка змеевиков пароперегревателя. Затем пароперегреватель заполняют химически очищенной водой с температурой 50 - 70 С, которая подается по специальному промывочному трубопроводу диаметром 38 - 50 мм. Прикрывают доступ воды в пароперегреватель и продувку.
Питание паропреобразователей производится химически очищенной водой.
К задаче 9 - 31.| К задаче 9 - 34. Потеря конденсата покрывается химически очищенной водой, имеющей температуру / IBM 90 С.
При питании испарителей химически очищенной водой с общим солесодержанием более 2 000 мг / кг допускается фосфатирование.
Вода из скважин и природных источников имеет ряд растворенных компонентов и взвесей. Чтобы получить жидкость, которую можно использовать в промышленности, для бытовых целей и для питья, ее следует качественно очистить. Современные способы очистки воды очень разнообразны. Они делятся на несколько групп по характеру происходящих процессов. С использованием методов создаются приборы, которые обеспечивают оптимальную очистку. Этот процесс требует комплексного подхода, поэтому применяется сразу несколько подходящих методов.
Рис. 1 Некоторые методы водоочисткиФизические способы основаны на соответствующих физических процессах, воздействующих на воду и присутствующие загрязнения. Обычно такие методы используют для устранения нерастворимых, крупных включений. Иногда они воздействуют и на растворенные вещества и биологические объекты. Основными физическими способами очистки являются кипячение, отстаивание, фильтрование и обработка ультрафиолетом.
Кипячение
В процессе кипячения на воду воздействует высокая температура. В результате такого воздействия устраняются микроорганизмы, некоторые растворенные соли выпадают в осадок, образуя накипь. При длительном кипячении могут распадаться более устойчивые вещества, например, соединения хлора. Метод простой и оптимальный для использования в быту, но очищающий только относительно небольшие объемы воды.
Отстаивание
В этом случае используется воздействие естественной силы тяжести на относительно большие механические включения. Под воздействием собственной тяжести они опускаются на дно емкости, образуя слой осадка. Выполняют отстаивание воды в специальных отстойниках. Эти емкости снабжаются устройствами для сбора и удаления получающегося осадка.
Фильтрование
При прохождении воды материал с порами или другими отверстиями, часть загрязнений задерживается. Остаются на поверхности частицы, которые крупнее пор или ячеек. По степени очищения выделяют фильтрацию грубую и тонкую. При грубой очистке задерживаются только крупные частицы. В процессе тонкой удерживаются включения, размер которых составляет всего несколько микрон.
Рис. 2 Уровни фильтрования
Обработка ультрафиолетом
Использование ультрафиолетового излучения позволяет устранить биологические загрязнения. Свет этого спектра воздействует на основные молекулы, что приводит к гибели микроорганизмов. Стоит учитывать, что обрабатывают ультрафиолетом воду, которая очищена от взвеси, т.е. произведена предварительная . Твердые включения создают тень, которая защищает бактерии от ультрафиолетового света.
Химические методы водоочистки
Химические способы очистки воды основаны на реакциях окисления-восстановления и нейтрализации. В результате взаимодействия специальных реагентов с загрязняющими веществами происходит реакция, итогом которой становится нерастворимый осадок, разложение на газообразные составляющие или появление безвредных компонентов.
Нейтрализация
Применение этого метода обеспечивает устранение кислой или щелочной среды и приближение ее показателей к нейтральным. В воду с определенным показателем кислотности добавляют реагенты, обеспечивающие создание кислой или щелочной среды. Чтобы нейтрализовать кислую среду, применяют щелочные составы: кальцинированную соду, гидроксид натрия и некоторые другие. Для устранения щелочной среды выбирают растворы некоторых кислот или оксиды углерода, серы и азота. Последние при растворении в воде образуют слабые кислоты. Реакции нейтрализации обычно представляют собой . При подготовке питьевой воды из природных источников изменение реакции не требуется, она изначально близка к нейтральной.
Процессы окисления и восстановления
При очистке воды чаще всего используется окисление. В процессе реакции с окислителями загрязняющие соединения превращаются в безвредные компоненты. Они могут быть твердыми, газообразными или растворимыми. В качестве сильных окислителей выступают соединения хлора, озон и некоторые другие вещества.
Рис. 3 Установка для окисления озоном
Очистка воды физико-химическими методами
Методы очистки воды, относящиеся к этой группе, включают одновременно физические и химические способы воздействия. Они весьма разнообразны и помогают удалить значительную часть загрязнений.
Флотация
В процессе очистки воды методом флотации через жидкость пропускают газ, например, воздух. Создаются пузырьки, на поверхность которых прилипают гидрофобные частицы загрязнений. Пузырьки поднимаются на поверхность и образуют пену. Этот слой пены с загрязнениями легко удаляется. Дополнительно могут использоваться реагенты повышающие гидрофобность или сцепляющие и укрупняющие частицы загрязнений.
Рис. 4 Принцип флотации
Сорбция
Очищение воды методом сорбции основывается на избирательном удерживании веществ. Чаще всего используют адсорбцию, когда удержание происходит на поверхности сорбента. Сорбция бывает физической и химической. В первом случае используются силы межмолекулярного взаимодействия, а во втором – химических связей. В качестве сорбентов обычно выступают активированный уголь, силикагель, цеолит и прочие. Некоторые виды адсорбентов могут восстанавливаться, а другие утилизируются после загрязнения.
Экстракция
Процесс экстрации выполняется с использованием растворителя, который плохо смешивается с водой, но лучше растворяет загрязняющие вещества. При контакте с очищаемой жидкостью загрязнители переходят в растворитель и концентрируются в нем. Таким способом из воды устраняют органические кислоты, и фенолы.
Метод ионного обмена применяется в основном для удаления из воды солей жесткости. В некоторых случаях его используют для устранения растворенного железа. Процесс заключается в обмене ионами меду водой и специальным материалом. В качестве такого материала выступают специальные синтетические ионообменные смолы. Этот способ очистки воды получил распространение не только в промышленности, но и в быту. Сейчас не затруднит приобрести фильтр, имеющий ионообменный картридж.
Рис. 5 Ионный обмен
Еще один способ, с помощью которого выполняется , это обратный осмос. Для очистки требуется специальная мембрана с очень мелкими порами. Через поры проходят только небольшие молекулы. Загрязняющие вещества отличаются большим размером, чем молекулы воды, поэтому не проходят сквозь мембрану. Такая фильтрация выполняется под давлением. Получающийся раствор из загрязняющих веществ утилизируется.
Рис. 6 Обратный осмос
Методы, используемые в бытовых фильтрах
Все эти методы используются для очищения жидкостей, в том числе и сточных вод. Но в большинстве случаев людей интересует, как очистить воду дома для употребления в пищу и бытовых целей. Очистка воды в домашних условиях не предполагает использования всех названных способов. Только часть из них реализуется в современных приборах. Есть возможность очистить воду из-под крана и без фильтра. Этот метод – кипячение. Однако гораздо чаще воду чистят специализированными фильтрующими устройствами.
В фильтрах задействованы такие методы очистки питьевой воды как механическая фильтрация, ионный обмен, сорбция, обратный осмос. Иногда применяются и некоторые другие, но гораздо реже.
Все эти современные методы очистки воды реализуются в картриджных проточных фильтрах. В таких приборах очищают водопроводную воду в несколько этапов. На первом этапе осуществляется механическая фильтрация, затем устраняются растворенные вещества методами сорбции и ионного обмена, а в завершении вода может пропускаться через обратноосмотическую мембрану.
