Подготовка воды для питания котлов

Для умягчения воды крупные производители тепла (ГРЭС или ТЭЦ) используют аммоний-катионирование ( NH₄ - катионирования), при котором все катионы исход­ной воды обмениваются в слое катионита на катион аммония. Выделившиеся в процессе реакции газообразный аммиак и двуокись углерода уходят с паром... и попадает в продукт.

Также, если щелочность воды получается больше 20%, то на ГРЭС или ТЭЦ ее нейтрализуют присадкой в воду сульфата аммония или нитрата натрия NаNО₃. Сульфат аммония под действием высокой температуры в котле разлагается, серная кислота нейтрализует щелочь, а аммиак уходит из котла с паром

В котельных установках для освобождения воды от содержащихся в ней взвешенных и растворенных веществ применяют следующие методы: коагуляции, осаждения накипеобразователей химическим путем и фильтрования до поступления ее в котлы. При сравнительно мягкой воде и наличии в ней преобладающего количества взвешенных веществ ограничиваются фильтрованием ее или коагуляцией.

В мелких котельных установках при небольшом расходе пара обычно применяют внутри котловую обработку воды, а в крупных установках при значительной жесткости воды производят до котловую водоподготовку. Нормальная и бесперебойная работа котла во многом зависит от правильно выбранного способа водоподготовки.

Целесообразность того или другого способа водоумягчения может быть установлена только в зависимости от результатов химического анализа воды. Водоподготовка должна обеспечить осветление воды и удаление из нее взвешенных веществ, умягчение ее (снижение щелочности и солесодержания), а также удаление растворенных газов, в том числе кислорода и двуокиси углерода.

В воде для питания паровых котлов, забираемой из прудов, не­больших озер и рек в паводковый период, содержится большое количество органических веществ, поэтому необходимо проводить коагуляцию. Процесс коагуляции заключается в том, что в воду добавляют вещества, называемые коагуляторами, с помощью которых в воде образуются легко оседающие хлопья. Коагуляторами могут служить сернокислый алюминий А1₂(SО₄)₃ или сернокислое железо FеSО₄, а также другие вещества: соли кальция, смеси фосфатов и гидроокиси кальция.

Например, при добавлении в воду сернокислого алюминия А1₂(SО₄)₃, последний вступает в химическую реакцию бикарбонатами Са(НСО₃)₂, также присутствующими в воде. Реакция протекает следующим образом:

А1₂(S0₄)₃ + 6Н₂O = 2А1(ОН)₃ + ЗН₂SO₄

и далее

Н₂SO₄ + Cа(НСО₃)₂ = CaSО₄ + 2Н₂O + 2CO₂

Умягчение воды методом осаждения накипеобразователей и заключается в создании условий, при которых образуются труднорастворимые соединения СаСО₃ и Мg(ОН)₂, выпадающие в осадок и удаляемые из воды.

В качестве осадителей применяют: негашеную (СаО) или гашеную СаОН₂ (пушонка) известь, едкий натр (каустическая сода) NаОН, углекислый натрий (кальцинированная сода) Na₂СО₃. Эти реагенты применяют каждый в отдельности и в различной комбинации. В зависимости от этого различают следующие способы обработки: известковый (реагент СаО), содоизвестковый (реагент Na₂СО₃ + СаО), едконатровый (реагент NaОН), содоедконатровый (реагент Nа₂СО₃ + NaОН), известково-едконатровый (реагент СаО + NаОН).

Известкование применяют в тех случаях, когда необходимо сни­зить щелочность исходной воды, хотя глубокого умягчения воды при этом не достигают.

Удаление взвешенных веществ осуществляют отстаиванием и фильтрацией воды в фильтрах (рис. 3). Фильтрующим материалом служит дробленый гравий, кварцевый песок, антрацит, мра­морная крошка.

 

а) б)

Рис. 1. Однослойный кварцевый фильтр: а – общий вид, б – устройство; 1 — водоподводящая труба, 2 — воронка, 3, 4, 5, б и 7 — слои кварца (размер кусочков, мм: 5-8; 0,5-1; 1-2,5; 2,5-5; 10-20), 8 - дренаж­ное устройство,9 — цементное покрытие, 10 — бетонная подушка

 

Фильтр, представляющий собой металлический бак, в котором слои антрацита чередуются со слоями гравия, снабжен дренажным устройством 8, предназначенным для равномерного распределения потока воды по площади фильтра, а также для предотвращения вы­носа фильтрующего материала из фильтра.

Широкое применение в котельных установках всех мощностей получил катионитовый способ умягчения воды. Водоподготовка в катионитовых установках заключается в замене при фильтрации накипеобразующих катионов кальция и магния на катионы солей, обладающих хорошей растворимостью или образующих летучие соединения.

В качестве катионитового материала на современных водоподготовительных установках используют в основном глауконит, суль­фированные угли и синтетические смолы.

Наиболее распространен сульфоуголь, который получают после обработки бурого или каменного угля дымящейся серной кислотой..В настоящее время в промышленных котельных установках применяют новейший катионит — полистирольный синтетический марки КУ-2.. Обменная емкость катионитов этой марки при Nа катионировании примерно в 2 раза выше, чем у сульфоугля, и в 1,5 раза вы­ше, чем при Н-катионировании.

В зависимости от выбранных обменных катионитов водоумягчение осуществляют тремя методами : Nа-катионированием, Nа-Н-катионированием и КН₄-катионированием (аммоний-катионированием).

Сложная формула катионитового материала, не участвующего в ионном обмене, условно обозначается буквой К. Растворенные в воде соли кальция и магния при фильтрации через катионитовый материал обменивают Са и Мg только на натриевые соли, обладающие большой растворимостью.

В процессе катионирования соли жесткости почти полностью удаляются из воды; остаточная жесткость умягченной воды может быть доведена до 0,015-0,02 мг-экв/кг.

Регенерацию Nа-катионитовых фильтров осуществляют 6 — 8% - ным раствором поваренной соли, в результате действие сульфоугля восстанавливается. Реакции идут по уравнениям:

CaR₂ + 2NаС1 = 2NаR + CaС1₂.

МgR₂ + 2NаС1 = 2NаR + МgС1₂.

Концентрированные водные растворы хлоридов СаС1₂ и МgС1₂ и избыток раствора соли NаС1, оставшиеся неиспользованными, удаляют промывочной водой из фильтра в дренаж: Особенностью Nа-катионирования является отсутствие солей, выпадающих в оса­док.

При разложении бикарбоната натрия получается едкий натр, ко­торый дает вспенивание котловой воды и может вызвать коррозию металла котла, а двуокись углерода, остающаяся в конденсате, — коррозию конденсатопроводов.

Если щелочность получается больше 20%, ее можно нейтрализовать присадкой в воду сульфата аммония или нитрата натрия NаNО₃. Сульфат аммония под действием высо­кой температуры в котле разлагается, серная кислота нейтрализует щелочь, а аммиак уходит из котла с паром:

(NН₄)₂SО₄ → NН₃ + Н₂SO₄.

Чистое Na-катионирование применяют только при умягчении воды с небольшой карбонатной жесткостью.

Для умягчения воды с большой карбонатной жесткостью при­меняют совместное Nа-Н-катионирование. Имеется несколько схем Nа-Н-катионирования, из которых наиболее распространены две: последовательного и параллельного Nа-Н-катионирования.

По схеме последовательного Nа-Н-катионирования вода, под­лежащая умягчению, сначала проходит Н-катионитовые фильтры, а затем поступает в Na-катионитовые.

По схеме параллельного Nа-Н-катионирования фильтры вклю­чают параллельно, и вода, подлежащая умягчению, проходит через них двумя параллельными потоками.

Кроме указанных схем катионирования воды существуют еще две схемы — последовательного и параллельного аммоний-катионирования (NH4 - катионирования), при которых все катионы исход­ной воды обмениваются в слое катионита на катион аммония по следующим уравнениям:

2NH₄R + СаS = СаR₂ + (NН₄)₂S;

NH₄R + MgS = МgR₂ + (NН₄)₂S;

2NН₄R + 2NаS = 2NаR + (NН₄)₂S,

где S может обозначать SО₄, С1₂, SiО₃, (НСО₃)₂.

Под действием высокой температуры соль NН₄НСО₃ разлагается:

NН₄НСО₃ → NН₄ +Н₂O +Н₂O

Выделившиеся в процессе реакции газообразный аммиак и двуокись углерода уходят с паром.

Регенерацию NН₄-катионита производят 2 — 3%-ным раствором сульфата аммония (NН₄)₂SО₄ или 6 — 8%-ным раствором хлорида аммония (NН₄С1):

CaR + (NН₄)₂SО₄ = (NН₄)₂R + CaSO₄

MgR + (NН₄)₂SО₄ = (NН₄)₂R + MgSО₄

 

---

Дата добавления: 2022-01-22; просмотров: 105; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!