VIP Studio - журнал «Современная наука». Дегазация воды в паровых и водогрейных котлах
Дегазация воды в промышленности
Сегодня в промышленности используют различные процессы разделения жидкостных сред. Кроме механических, применяют также химические, а также физико-химические процессы дегазации воды. На производственных предприятиях оборудование водоподготовки не только осветляет, но и обеззараживает, обесцвечивает и дезактивирует воду.
Химический способ заключается в том, что происходит добавление реагентов, позволяющих связать растворенные в воде газы. К примеру, добавления гидрозин-гидрата для обескислороживания воды или же прогона воды через фильтры (фильтрации). И в первом и во втором случае растворенный кислород связывается, утрачивая при этом коррозийные свойства.
Физический способ, который чаще используется из-за экономичности, - аэрация воды (дегазация). О которой поговорим позже.
Системы очистки воды в промышленности разняться размерами, пропускной способностью, стоимостью, механизмом работы, производительностью, скоростью фильтрации и т. д.
Очистные системы, используемые в промышленности, по сути, предназначены выполнять следующие операции:
1. Осветлять. В качестве осветлителя выступают конусообразные циклоны.
2. Обеззараживать. Для устранения нежеланных микроорганизмов, бактерий и возможных вирусов используют специальные фильтры - обеззараживатели. Будет то озонатор, ультрафиолетовая лампа или хлоратор напрямую зависит от исходных показателей, а также допустимо возможной концентрации хлорсоединений.
3. Обесцвечивать. Обесцвечивание воды становится возможным благодаря сорбционным установкам.
4. Смягчать. Ионообменный и мембранный механизмы обеспечивают функционирование промышленных систем очистки воды. Но для очистки воды от солей жесткости лучше отдавать предпочтение катионобменным установкам. А для удаления соединений железа, различных примесей, фторидов и сульфатов подойдут мембранные фильтры.
5. Дегазировать. Дегазацию раствора осуществляют с помощью вакуум-насосов и колонн, загруженных реагентами. Они способны создать такое давление, при котором вода закипит, даже при комнатной температуре.
6. Дезактивировать. Радиоактивные частицы дезактивируют с помощью химических реагентов или ионообменных смол.
Способы- термический;- ультразвуковой;- высокочастотный;- электромагнитный;- химический.
В паровых и водогрейных котлах наиболее востребован термический способ.Аппараты, где происходит процесс термической деаэрации, называют термическими деаэраторами. Принцип работы и конструкция таких аппаратов объясняется тем, что вода в них нагревается благодаря пару, который должен непрерывно контактировать с водой, при максимальной площади соприкосновения.
Для котлоагрегатов
Дегазация воды - важный момент, если она будет использоваться в промышленно-питьевых и промышленных целях, поскольку растворенные в них газы – сероводород, свободная углекислота и кислород – существенно усиливают и обусловливают коррозийные свойства воды.Дегазацию воды проводят не только в системах горячего водоснабжения, также при подготовке воды для котлоагрегатов высокого и среднего давления.
На фото: дегазационная установка ELMO-УВМ-6/12
|
Реализация политики промышленной безопасности на объектах теплоснабжения является важной задачей, которая регулируется на законодательном уровне. Согласно Приказу №116 Ростехнадзора [1] организация, которая эксплуатирует котлы, должна вести водно-химический режим работы котлов, который должен включать в себя докотловую и внутрикотловую обработку воды с обеспечением химического контроля за соблюдением водно-химического режима. Поэтому Ростехнадзор проводит плановые работы по проверке готовности организаций теплоснабжения к отопительному сезону. Способ докотловой подготовки питательной воды является более эффективным, по сравнению с внутрикотловым умягчением и именно он обеспечивает надежную работу котлов. Использование докотловой подготовки позволяет избежать осаждение накипи на поверхностях нагрева при условии выхода чистого пара, в то время как внутрикотловое умягчение не позволяет достичь такого эффекта. Накипь формирует дополнительное термическое сопротивление на поверхности нагрева, что снижает коэффициент теплопередачи и приводит к снижению эффективности работы котла. Часто происходит перегрев труб и их прогорание. Наличие отложений на теплообменном оборудовании приводит к повышению давления в котле и загрязнению пара, что также недопустимо. Такие факторы, как наличие отложений на трубах непосредственно влияют на промышленную безопасность, поэтому устранение данного вредного воздействия является весьма критичной задачей. Паровые котлы с естественной и многократной принудительной циркуляцией, паропроизводительностью 0,7 т/ч и выше, прямоточные паровые котлы независимо от паропроизводительности, а также водогрейные котлы должны быть оборудованы в обязательно порядке установками докотловой обработки воды. Согласно [1] подпитка сырой водой котлов, которые оборудованы устройствами докотловой обработки воды, не допускается. Можно сформулировать два основных требования, которые непосредственно влияют на промышленную безопасность: вода должна быть осветлена и умягчена; кислород и растворенные газы должны быть удалены из воды. Современные установки докотловой обработки воды реализуют в себе отстаивание, механическую очистку воды от примесей фильтрованием на осветлительных фильтрах (концентрация взвешенных частиц не выше 100 мг/л), коагуляцию и фильтрование (концентрация взвешенных частиц выше 100 мг/л, щелочность не выше 1,5 мг·экв/кг), известкование с коагуляцией и фильтрованием, содоизвесткование с коагуляцией и фильтрованием и другие. Отстаивание воды реализуется в специальных отстойниках (объем отстойника равен 1,5-2 часовых производительности теплогенерирующей установки по воде). После отстаивания производится осветление на осветлительных фильтрах, заполненных дисперсным материалом (дробленый антрацит, кварцевый песок, мрамор). Далее производится коагуляция и осветление. В качестве коагулянтов используют Al2(SO4)3, FeSO4·7h3O, FeCl3·6h3O. Коагулят оседает и задерживается на фильтре. Далее производится снижение жесткости воды. Среди большого спектра типов докотловой обработки в большинстве своем используют метод катионного обмена. В воду добавляют химические реагенты, которые переводят соли жесткости в шлам, который удаляется из котла при использовании продувки. Щелочность котловой воды должна находиться в пределах 3-20%. При щелочности менее 3%, в воду добавляют гидроксид натрия. При превышении предела щелочности в 20% используют дополнительную обработку нитратами (NaNO3). Наиболее распространенными методами ионного обмена является Na-катионирование и H-катионирование. Достаточно редко используют аммоний-натрий-катионирование и натрий-хлор-ионирование. При натрий-катионировании воду пропускают через слой катионита (сульфоуголь, глауконит и другие). Жесткость воды при этом снижается, а щелочность остается неизменной. Метод водород-катионирования часто применяют совместно в натрий-катионирования по параллельной, последовательной или смешанной схеме. В качестве катионита используют сульфоуголь, при регенерации фильтра 2% раствором h3SO4. Необходимость совмещения этих двух методов катионирования заключается в том, что вода после Н-катионирования является агрессивной и домягчается в Na-катионитовом фильтре. Na-катионирование в одну ступень применяют для закрытых систем теплоснабжения при жесткости менее 5 мг·экв/кг; для открытых систем теплоснабжения и горячего водоснабжения при жесткости менее 2 мг·экв/кг. Для тех же условий и ограничений может использоваться Н-катионирование с «голодной» регенерацией. Схема катионирования, как правило, достаточно проста и состоит из насоса-дозатора и колонны умягчения с ионообменной смолой. Особое внимание уделяется системе дозирования, которая обеспечивает выход воды с заданными параметрами, что реализуется автоматизированной системой контроля непрерывного или периодического типа. Современные установки докотловой обработки включают в себя многие другие подходы, которые используются реже: электродиализ, магнитный и ультразвуковой методы, обратный осмос, ультрафильтрацию и др. Электродиализ в большинстве своем используют для снижения жесткости. Магнитный метод очистки применяют в отопительных котельных. Метод используют для вод с карбонатной жесткостью (6-8 мг·экв/л), содержанием железа и кислорода до 0,3 мг/кг. К недостаткам метода относится то, что аппараты обычно устанавливают в помещениях без постоянного пребывания людей, которые должны быть снабжены защитой от магнитных полей. Ультразвуковая обработка является достаточно интенсивным методом, но подходит для рабочего слоя накипи толщиной 0,1 мм, что является малоинтенсивным для более сильных отложений. Наиболее экологичным среди всех рассматриваемых методов является обратный осмос, при котором отсутствует расход реагента и стоки в канализацию. Коррозионная активность воды может быть также снижена с использованием деаэрации. Наиболее простым методом является нагрев воды с последующей дегазацией. Дегазация также может реализовываться добавлением химических реагентов с помощью дозирующих насосов. Несмотря на то, что деаэрация достаточно затратная технология, она является более экологически чистой по сравнению с любым из реагентных методов. Наиболее перспективной схемой деаэрации в последнее время является деаэрация в вихревых аппаратах, которые обладают высокой компактностью и высокой производительностью, по сравнению с термическими деаэраторами. Стоит отметить, что требования к реализации процессов докотловой подготовки воды носят достаточно мягкий характер и недостаточно точно регламентированы в нормативно-технической документации. Предполагается, что будут разработаны новые современные требования к организации докотловой обработки воды, которые будут отражать современные особенности оборудования теплоэнергетических процессов. |
www.vipstd.ru
Зарубежная технология. Предотвращение коррозии и накипи в закрытых системах теплоснабжения, водогрейных и паровых котлах
Раздел - Энергоснабжение
Что такое Гидро-Икс:
Гидро-Икс (Hydro-X) называют изобретенный в Дании 70 лет назад метод и раствор, обеспечивающие необходимую коррекционную обработку воды для систем отопления и котлов как водогрейных, так и паровых с низким давлением пара (до 40 атм). При использовании метода Гидро-Икс в циркулирующую воду добавляется только один раствор, поставляемый к потребителю в пластиковых канистрах или бочках в уже готовом для использования виде. Это позволяет не иметь на предприятиях специальных складов для химических реагентов, цеха для приготовления необходимых растворов и т. п.
Использование Гидро-Икс обеспечивает поддержание необходимой величины рН, очистку воды от кислорода и свободной углекислоты, предотвращение появления накипи, а при ее наличии отмывку поверхностей, а также предохранение от коррозии.
Гидро-Икс представляет собой прозрачную желтовато-коричневую жидкость, однородную, сильно щелочную, с удельным весом около 1,19 г/см при 20 °С. Ее состав стабилен и даже при длительном хранении не имеет место разделение жидкости или выпадение осадка, так что нет нужды в перемешивании перед употреблением. Жидкость не огнеопасна.
Достоинства метода Гидро-Икс – простота и эффективность водоподготовки.
При работе водонагревательных систем, включающих теплообменники, водогрейные или паровые котлы, как правило, производится их подпитка добавочной водой. Для предотвращения появления накипи необходимо осуществлять водоподготовку с целью уменьшения содержания шлама и солей в котловой воде. Водоподготовка может быть осуществлена, например, за счет использования умягчающих фильтров, применения обессоливания, обратного осмоса и др. Даже после такой обработки остаются проблемы, связанные с возможным протеканием коррозии. При добавке в воду каустической соды, тринатрийфосфата и т. п., также остается проблема коррозии, а для паровых котлов и загрязнение пара.
Достаточно простым методом, предотвращающим появление накипи и коррозию, является метод Гидро-Икс, согласно которому добавляется в котловую воду небольшое количество уже приготовленного раствора, содержащего 8 органических и неорганических компонентов. Достоинства метода заключаются в следующем:
– раствор поступает к потребителю в уже готовом для использования виде;
– раствор в небольших количествах вводится в воду либо вручную, либо с помощью насоса-дозатора;
– при использовании Гидро-Икс нет необходимости применять другие химические вещества;
– в котловую воду подается примерно в 10 раз меньше активных веществ, чем при применении традиционных методов обработки воды;
Гидро-Икс не содержит токсичных компонентов. Кроме гидроксида натрия NaOH и тринатрийфосфата Na3PO4 все остальные вещества извлечены из нетоксичных растений;
– при использовании в паровых котлах и испарителях обеспечивается чистый пар и предотвращается возможность вспенивания.
Состав Гидро-Икс.
Раствор включает восемь различных веществ как органических, так и неорганических. Механизм действия Гидро-Икс носит комплексный физико-химический характер.
Направление воздействия каждой составляющей примерно следующее.
Гидроксид натрия NaOH в количестве 225 г/л уменьшает жесткость воды и регулирует значение рН, предохраняет слой магнетита; тринатрийфосфат Na3PO4 в количестве 2,25 г/л – предотвращает образование накипи и защищает поверхность из железа. Все шесть органических соединений в сумме не превышают 50 г/л и включают лигнин, танин, крахмал, гликоль, альгинат и маннуронат натрия. Общее количество базовых веществ NaOH и Na3PO4 при обработке воды Гидро-Икс очень мало, примерно в десять раз меньше, чем используют при традиционной обработке, согласно принципу стехиометрии.
Влияние компонентов Гидро-Икс скорее физическое, чем химическое.
Органические добавки служат следующим целям.
Альгинат и маннуронат натрия используются вместе с некоторыми катализаторами и способствуют осаждению солей кальция и магния. Танины поглощают кислород и создают защитный от коррозии слой железа. Лигнин действует подобно танину, а также способствует удалению имеющейся накипи. Крахмал формирует шлам, а гликоль препятствует вспениванию и уносу капель влаги. Неорганические соединения поддерживают необходимую для эффективного действия органических веществ слабо щелочную среду, служат индикатором концентрации Гидро-Икс.
Принцип действия Гидро-Икс.
Решающую роль в действии Гидро-Икс оказывают органические составляющие. Хотя они присутствуют в минимальных количествах, за счет глубокого диспергирования их активная реакционная поверхность достаточно велика. Молекулярный вес органических составляющих Гидро-Икс значителен, что обеспечивает физический эффект притягивания молекул загрязнителей воды. Этот этап водоподготовки протекает без химических реакций. Поглощение молекул загрязнителей нейтрально. Это позволяет собрать все такие молекулы, как создающие жесткость, так и соли железа, хлориды, соли кремниевой кислоты и др. Все загрязнители воды осаждаются в шламе, который подвижен, аморфен и не слипается. Это предотвращает возможность образования накипи на поверхностях нагрева, что является существенным достоинством метода Гидро-Икс.
Нейтральные молекулы Гидро-Икс поглощают как положительные, так и отрицательные ионы (анионы и катионы), которые в свою очередь взаимно нейтрализуются. Нейтрализация ионов непосредственно влияет на уменьшение электрохимической коррозии, поскольку этот вид коррозии связан с различным электрическим потенциалом.
Гидро-Икс эффективен против коррозионно опасных газов – кислорода и свободной углекислоты. Концентрация Гидро-Икс в 10 ррт вполне достаточна, чтобы предотвратить этот вид коррозии независимо от температуры среды.
Каустическая сода может привести к появлению каустической хрупкости. Применение Гидро-Икс уменьшает количество свободных гидроксидов, значительно снижая риск каустической хрупкости стали.
Без остановки системы для промывки процесс Гидро-Икс позволяет удалить старые существующие накипи. Это происходит благодаря наличию молекул лигнина. Эти молекулы проникают в поры котловой накипи и разрушают ее. Хотя все же следует отметить, что, если котел сильно загрязнен, экономически целесообразнее провести химическую промывку, а затем уже для предотвращения накипи использовать Гидро-Икс, что уменьшит его расход.
Образовавшийся шлам собирается в шламонакопителях и удаляется из них путем периодических продувок. В качестве шламонакопителей могут использоваться фильтры (грязевики), через которые пропускается часть возвращаемой в котел воды.
Важно, чтобы образовавшийся под действием Гидро-Икс шлам по возможности удалялся ежедневными продувками котла. Величина продувки зависит от жесткости воды и типа предприятия. В начальный период, когда происходит очистка поверхностей от уже имеющегося шлама и в воде находится значительное содержание загрязняющих веществ, продувка должна быть больше. Продувка проводится полным открытием продувочного клапана на 15-20 секунд ежедневно, а при большой подпитке сырой воды 3-4 раза в день.
Общие рекомендации по применению Гидро-Икс.
Гидро-Икс может применяться в отопительных системах, в системах централизованного теплоснабжения, для паровых котлов невысокого давления (до 3,9 МПа). Одновременно с Гидро-Икс никакие другие реагенты не должны быть использованы, кроме сульфита натрия и соды. Само собой разумеется, что реагенты для добавочной воды не относятся к этой категории.
В первые несколько месяцев эксплуатации расход реагента следует несколько увеличить, с целью устранения существующей в системе накипи. Если есть опасение, что пароперегреватель котла загрязнен отложениями солей, его следует очистить другими методами.
При наличии внешней системы водоподготовки необходимо выбрать оптимальный режим эксплуатации Гидро-Икс, что позволит обеспечить общую экономию.
Передозировка Гидро-Икс не сказывается отрицательно ни на надежности работы котла, ни на качестве пара для паровых котлов и влечет лишь увеличение расхода самого реагента.
Паровые котлы
В качестве добавочной воды используется сырая вода.
Начальная дозировка: 1 л Гидро-Икс на каждый метр кубический воды в котле.
Постоянная дозировка: 0,2 л Гидро-Икс на каждый метр кубический добавочной воды и 0,04 л Гидро-Икс на каждый метр кубический конденсата.
В качестве добавочной воды умягченная вода.
Начальная дозировка: 1 л Гидро-Икс на каждый метр кубический воды в котле.
Постоянная дозировка: 0,04 л Гидро-Икс на каждый метр кубический добавочной воды и конденсата.
Дозировка для очистки котла от накипи: Гидро-Икс дозируется в количестве на 50 % больше постоянной дозы.
Системы теплоснабжения
В качестве подпиточной воды – сырая вода.
Начальная дозировка: 1 л Гидро-Икс на каждый метр кубический воды.
Постоянная дозировка: 1 л Гидро-Икс на каждый метр кубический подпиточной воды.
В качестве подпиточной воды – умягченная вода.
Начальная дозировка: 0,5 л Гидро-Икс на каждый метр кубический воды.
Постоянная дозировка: 0,5 л Гидро-Икс на каждый метр кубический подпиточной воды.
На практике дополнительная дозировка основывается на результатах анализов величины рН и жесткости.
Измерение и контроль
Нормальная дозировка Гидро-Икс составляет в сутки примерно 200-400 мл на тонну добавочной воды при средней жесткости 350 мкгэкв/дм3 в расчете на СаСО3, плюс 40 мл на тонну обратной воды. Это, разумеется, ориентировочные цифры, а более точно дозирование может быть установлено контролем за качеством воды. Как уже отмечалось, передозировка не нанесет никакого вреда, но правильная дозировка позволит экономить средства. Для нормальной эксплуатации проводится контроль жесткости (в расчете на СаСО3), суммарной концентрации ионогенных примесей, удельной электропроводности, каустической щелочности, показателя концентрации водородных ионов (рН) воды. Благодаря простоте и большому диапазону надежности Гидро-Икс может применяться как ручным дозированием, так и в автоматическом режиме. При желании потребитель может заказать систему контроля и компьютерного управления процессом.
В 2016 году частные потребители тепла в Украине получают тепло из следующих источников: 1. Наиболее распространенный - от электричества, электрокотлы, электрокамины, электрообогреватели... Источником без подробностей в большинстве случаев является "энергия …
Более полугода изучаю вакуумные солнечные трубки длиной 1800 внешним диаметром 58мм внутренним 43-44мм. Внутренний объем трубки - 2,7 литра. Иногда на активном ярком солнце мощность трубки показывало около 130-150Вт, но …
Закрытые геотермальные системы, обеспечивающие только горячее водоснабжение. В зависимости от расположения места сброса и источника питьевой воды могут быть использованы три вида схемного решения. Схема (рис. 2.6.). Геотермальная вода подается …
msd.com.ua
