Общие понятия о водном режиме котельного агрегата.
Лекция 6. Вода для питания паровых и водогрейных котлов
Вопросы изучаемые по теме
6.1. Водные растворы твердых веществ
6.2. Газовые растворы
6.3. Показатели качества воды
6.4. Общие понятия о водном режиме котельного агрегата
6.5. Подготовка воды для питания котлов
6.5.1. Коагуляция
6.5.2. Умягчение воды методом осаждения накипеобразователей
6.5.3. Катионный способ умягчения воды
6.5.4. Использование конденсата для питания котлов
6.5.5. Электродиализ и обратный осмос
6.5.6. Метод обратного осмоса
6.6. Деаэрация питательной и подпиточной воды в котельной
Водные растворы твердых веществ.
Твердые вещества, содержащиеся в воде, разделяют на механически взвешенные примеси, состоящие из минеральных и иногда органических частиц, коллоидно-растворенные вещества и истинно растворенные вещества. Количество вещества, растворенного в единице раствора (воде), определяет концентрацию раствора и обычно выражается в миллиграммах на килограмм раствора (мг/кг).
Вода, как и всякая жидкость, может растворять только определенное количество того или иного вещества, образуя при этом насыщенный раствор, а избыточное количество вещества остается в нерастворенном состоянии и выпадает в осадок.
Различают вещества, хорошо и плохо растворимые в воде. К веществам, хорошо растворимым в воде, относят хлориды (соли хлористоводородной кислоты) СаС12, МgС12, КаС1, к плохо растворимым — сульфиды (соли серной кислоты) СаSО4, МgSО4, N3SO4 и силикаты (соли кремниевой кислоты) СаSiO3, МgSiO3. Присутствие сульфидов и силикатов в воде приводит к образованию твердой накипи на поверхности нагрева котлов.
|
|
|
Растворимость веществ зависит от температуры жидкости, в которой они растворяются. Различают вещества, у которых растворимость увеличивается с ростом температуры, например СаС12, МgС12, Мg(NO3)2, Са(NO3)2, и у которых уменьшается, например СаSО4, СаSiO3, МgSiO3.
В частности, при нагревании воды до 70 — 75°С начинается термический распад хорошо растворимых бикарбонатов кальция и магния с переходом в плохо растворимые карбонаты и гидраты по реакциям:
СаCO3 + Н2О + СО2 ↔ Са(НС03)2 ↔ Са2+ + 2НСО3;
МgСO3 + Н2O + СО2 ↔ Мg(НСО3)2 ↔ Мg2+ + 2НСО3;
FеСО3 + Н2О + СО2 ↔ Fе(НСО3)2 ↔ Fе2+ + 2НСО3.
При дальнейшем нагреве воды в паровом котле до 200°С и выше могут возникнуть и другие реакции, например
СаSО4 + Ка2СО3 = СаСО3 + МgSО4.
Большинство твердых веществ, растворимых в воде, представляет собой электролиты, т. е. вещества, молекулы которых в водной среде распадаются на ионы, атомы или группу атомов, несущих электрический заряд. Молекула электролита распадается на два иона. Один из них имеет положительный заряд, называется катионом и обозначается знаком « + », другой имеет отрицательный заряд, называется анионом и обозначается знаком « — ». Металлы, входящие в молекулу электролита (магний Мg, кальций Са, железо Fе), становятся катионами, а металлоиды (хлор С1, сера S) — анионами. При этом вода как электролит является всегда электрически нейтральной, поскольку сумма положительно заряженных ионов — катионов всегда равна сумме отрицательно заряженных ионов — анионов.
|
|
|
Обычно в природной воде присутствуют катионы Са2+, Мg2+ + Nа, Fе2+ и анионы НСОз‾ + Сl‾, SO2‾ , Si3². В слабых растворах на ионы распадается все количество электролита, растворенное в воде, в более концентрированных растворах — только часть растворенного электролита. Количество растворенного в воде электролита называется степенью электролитической диссоциации.
Газовые растворы.
В неочищенной, так называемой сырой воде, обычно растворены азот, кислород, двуокись углерода и сероводород. Все они нежелательны, но особенно вредными являются коррозионно-активные газы: кислород и двуокись углерода. Кислород, попавший в котельный агрегат и трубопроводы, непосредственно вступает в реакцию с металлом. Газы имеют различную растворимость, которая всегда уменьшается с повышением температуры жидкости. При температуре кипения жидкости газы полностью теряют способность растворяться.
|
|
|
Согласно закону Генри концентрация газа, растворенного в жидкости, прямо пропорциональна давлению газа над раствором.
Показатели качества воды.
Качество воды для питания котельной характеризуется прозрачностью (содержанием взвешенных веществ), сухим остатком, жесткостью, щелочностью, окисляемостью.
Сухой остаток содержит общее количество растворенных в воде веществ: кальция, магния, натрия, аммония, железа, алюминия и др., которые остаются после выпаривания воды и высушивания остатка при 110°С. Сухой остаток выражают в миллиграммах на килограмм или в микрограммах на килограмм.
Жесткость воды характеризуется суммарным содержанием в воде солей кальция и магния, являющихся накипеобразователями. Различают жесткость общую, временную (карбонатную) и постоянную (некарбонатную).
Общая жесткость представляет собой сумму величин временной и постоянной жесткости и характеризуется суммой содержания в воде кальциевых и магниевых солей: сернокислых (СаSО4 и МgSО4), хлористых (СаС12 и МgС12), азотнокислых (Са(NО3)2 и Мg(NО3)2), кремнекислых (СаSiO3 и МgSiO3), фосфорнокислых (Са3(РО4)2 и М§(РО4)2), двууглекислых (Са(НСО3)2 и Мg(НСО3)2).
|
|
|
Временная жесткость характеризуется содержанием в воде бикарбонатов кальция и магния Са(НСО3)2 и Мg(НСО3)2. Постоянная жесткость обусловливается содержанием указанных выше солей кальция и магния, за исключением двууглекислых.
Для определения величины жесткости питательной воды для котельных в настоящее время установлена единица показателя жесткости — миллиграмм-эквивалент на 1 кг раствора (мг-экв/кг) или микрограмм-эквивалент на 1 кг раствора (мкг-экв/кг); 1 мг-экв/кг жесткости соответствует содержанию 20,04 мг/кг иона кальция Са + или 12,16 мг/кг иона магния Мg2 +.
Общая жесткость воды, мг-экв/кг, выражается суммарной концентрацией в воде катионов Са2+ (кальциевая жесткость) и Mg2+ (магниевая жесткость)
Ж0 = Са2+ / 20,04 + Mg 2+ / 12,16
Где Са2+ и Mg 2+ - концентрация в воде катионов кальция и магния, мг/кг,
20,04 и 12,16 - соответственно их эквивалентные массы, мг-экв/кг.
Карбонатная жесткость, мг-экв/кг,
Ж к = НСОз ‾ / 61,02
Где HCO3¯ 61,02 концентрация в воде анионов бикарбонатов кальция и магния, мг/кг,
61,02 – их эквивалентная масса, мг-экв/кг
Постоянная (некарбонатная) жесткость, мг-экв/кг,
Жп = Ж о — Жк.
Эквивалентная масса равна молекулярной массе вещества, деленной на его валентность.
Щелочность воды характеризуется содержанием в ней щелочных соединений. Сюда относят гидраты, например, NаОН — едкий натр, карбонаты Nа2СО3 — кальцинированная сода, бикарбонаты NаНСО3, Na3РО4 и др. Величина щелочности воды равна суммарной концентрации в ней гидроксильных, карбонатных, бикарбонатных, фосфатных и других анионов слабых кислот, выраженной в эквивалентных единицах (мг-экв/кг или мкг-экв/кг). В зависимости от преобладающего наличия в воде анионов тех или иных солей различают щелочность: гидратную (концентрация в воде гидроксильных анионов ОН), карбонатную (концентрация карбонатных анионов CO3²¯) и бикарбонатную (концентрация бикарбонатных анионов НСОз³¯.).
Окисляемость воды для питания котельных характеризуется наличием в воде кислорода и двуокиси углерода, выраженных в миллиграммах или микрограммах на килограмм.
Вода, подготовленная для питания котельной установки, не должна давать отложений шлама и накипи, разъедать стенки котла и его вспомогательные поверхности нагрева, а также вспениваться.
Общие понятия о водном режиме котельного агрегата.
В питательной воде, поступающей в котел, независимо от того, каким способом производилось ее умягчение, всегда остается какая-то часть примесей.
В процессе получения пара и отвода его из котла, а также поступления в котел все новых порций питательной воды в котловой воде увеличивается количество солей, так как сухой пар не растворяет их.
При увеличении содержания солей в котловой воде выше нормы начнется выпадение их в осадок и образование накипи на поверхности нагрева и шлама в толще воды, появится пенообразование и усилится унос паром котловой воды с растворенными в ней солями, что приведет к заносу паропровода и паропотребляющих устройств солями. Поэтому для надежной работы котельной установки недостаточно только очистки питательной воды, необходимо обеспечить также нормальный внутрикотловой режим, заключающийся в поддержании состава котловой воды в пределах установленных норм. Для получения пара нужного качества котловая вода обрабатывается специальными реагентами, которые заставляют накипеобразующие соли выпадать в котле в виде шлама, легко удаляемого продувкой.
Для паровых турбин качество пара должно быть еще выше, оно регламентировано Правилами технической эксплуатации электростанций и сетей (ПТЭ).
Для водогрейных котлов качество подпиточной воды должно удовлетворять следующим требованиям: карбонатная жесткость не более 700 мкг-экв/кг, содержание растворенного кислорода — 50 мкг/кг, взвешенных веществ — 5 мкг/кг, содержание свободной двуокиси углерода не допускается, значение показателя рН не менее 7. Значение рН характеризует концентрацию ионов водорода в растворе. Последнее требование означает, что реакция воды должна быть либо нейтральной (рН = 7), либо щелочной (рН > 7).
Дата добавления: 2022-01-22; просмотров: 129; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!