Способы противокоррозионной обработки воды

Основной мерой борьбы с внутренней коррозией является снижение содержания в воде агрессивных газов О₂, СО₂ и повышение рН.

Коррозионно-агрессивные газы удаляют из воды двумя способами: путем термической деаэрации (дегазации) и путем химического связыва-ния агрессивных компонентов.

Наиболее распространенным в настоящее время способом борьбы с аг-рессивными газами является термическая деаэрация, основанная на уда-лении их из воды вследствие уменьшения коэффициента растворимости га-зов при уменьшении давления воды или при увеличении ее температуры.

Поведение смеси газов над жидкостью описывается законом Дальто-на. Закон Дальтона гласит, что общее давление газовой или парогазовой смеси Р₀ равно сумме парциальных давлений газов и паров, составляющих смесь р₁, р₂, р₃.

Парциальное давление —давление,которое имел бы газ,если бы онзанимал весь объем газовой смеси.

Кислород и диоксид углерода относятся к малорастворимым газам, поэтому их растворы в воде близки к идеальным, бесконечно разбавлен-ным. Для таких растворов при невысоких давлениях газа равновесие в сис-теме газ – жидкость описывается законом Генри, согласно которому кон-центрация растворенного в жидкости газа пропорциональна парциальному давлению этого газа над жидкостью:

где p_i — парциальное давление газа над раствором, Па; X_i — мольная доля этого газа в растворе; K_г — коэффициент Генри (константа фазового рав-новесия), Па.

При повышении температуры воды до температуры насыщения, соот-ветствующей давлению в деаэраторе, парциальное давление газа над ки-пящей водой снижается до нуля, что снижает до нуля его растворимость. При достижении кипения происходит выделение образующихся в объеме жидкости газовых пузырьков.

Доведение неподвижной воды до состояния кипения еще не обеспечи-вает полного удаления растворенных в ней газов. Эффективность процесса термической деаэрации во многом зависит от времени и площади контакта фаз, увеличение которых ведет к интенсификации процесса. Увеличение поверхности контакта фаз достигается путем тонкого дробления воды на струи, пленки и капли или пропускания пара в виде мелких пузырьков че-рез слой деаэрируемой воды (барботаж).

Термические деаэраторы классифицируются по ряду признаков. В за-висимости от давления в корпусе выделяют следующие типы деаэраторов:

деаэраторы повышенного давления (ДП) с абсолютным рабочим давлением 0,6-1,0 МПа (6-10 кгс/см²);

деаэраторы атмосферного давления (ДА) с абсолютным рабочим давлением 0,11-0,13 МПа (1,1-1,3 кгс/см²);

деаэраторы вакуумные (ДВ) с абсолютным рабочим давлением

0,015-0,08 МПа (0,15-0,8 кгс/см²).

Особенностью вакуумных деаэраторов является возможность исполь-зования в качестве греющей среды вместо пара перегретой относительно давления в аппарате воды.

Кроме того, деаэраторы могут классифицироваться по применяемому

в них способу распределения воды в паре: пленочные, струйные, капель-ные; и пара в воде — барботажные. При применении одного из видов рас-пределения деаэратор относится к одноступенчатым, при применении од-новременно двух видов — к двухступенчатым.

На рис. 7.1 приведена схема двухступенчатого струйно-барботажного деаэратора. Потоки деаэрируемой воды подаются в колонку на верхнюю перфорированную тарелку, с которой вода струями стекает на располо-женную ниже перепускную тарелку и затем на начальный участок непро-вального барботажного листа. В струях происходят подогрев воды до тем-пературы, близкой к температуре насыщения, удаление основной массы газов и конденсация большей части пара, подводимого в деаэратор. Весь пар подается под барботажный лист. Проходя сквозь отверстия барботаж-ного листа, пар подвергает воду на нем интенсивной обработке.

выпар

вода

пар колонка

Бак-аккумулятор

деаэраированная вода

Рис. 7.1. Схема термического деаэратора

Вода проходит по барботажному листу и сливается в бак-аккумулятор, после выдержки в котором отводится из деаэратора. На бар-108

ботажном листе осуществляется догрев воды до температуры насыщения. С выпаром из деаэратора отводятся выделившиеся кислород и диоксид уг-лерода.

В результате противонакипной обработки подпиточной воды метода-ми Н-катионирования и подкисления вода обогащается значительным ко-личеством избыточного свободного диоксида углерода, которое невоз-можно удалить только в деаэраторах. Поэтому в качестве первой ступени удаления из воды СО₂ используется декарбонизация.

Схема насадочного декарбонизатора представлена на рис. 7.2. Обрабатываемая вода поступает на насадку через водораспредели-

тельное устройство, которое обычно представляет собой плиту, имеющую патрубки для слива воды в насадку и патрубки для выхода выпара (увлаж-ненного воздуха, насыщенного десорбированным из воды диоксидом угле-рода).

Обрабатываемая вода стекает по насадке сверху вниз, а навстречу ей движется нагнетаемый вентилятором воздух. За счет разности концентра-ций диоксида углерода в воде и воздухе происходит удаление из воды сво-бодной углекислоты.

Внутренняя поверхность корпуса защищается противокоррозионным покрытием. Слив воды из колонки декарбонизатора в бак декарбонизиро-ванной воды осуществляется через гидрозатвор. На выходе выпара из де-карбонизатора в верхней части колонки или снаружи на трубопроводе вы-пара устанавливаются брызгоуловители. Колонка декарбонизатора с на-садкой обычно устанавливается на баке декарбонизированной воды.

выпар

вода

насадка

_воздух вентилятор

Декарбонизированная

вода

Рис. 7.2. Схема декарбонизационной установки

Существующие типы декарбонизаторов классифицируются по приме-няемому в них способу распределения обрабатываемой воды в воздухе или воздуха в воде: пленочные, капельные, барботажные, пенные. Пленочные декарбонизаторы, в свою очередь, подразделяют по типу используемой для образования водяных пленок насадки: с упорядоченной деревянной хордо-вой насадкой, с неупорядоченной насадкой из керамических или стальных колец Рашига и др. Из капельных декарбонизаторов наиболее известны ва-куумно-эжекционные и распылительные аппараты.

Для полного удаления диоксида углерода в деаэраторах необходимо, чтобы остаточная концентрация углекислоты после декарбонизаторов не превышала 3 мг/дм³.

Вопросы для самоконтроля

1. Назовите показатели качества воды.

2. Какие существуют требования к воде для теплогенерирующих уста-новок и систем теплоснабжения.

3. Перечислите способы подготовки воды и поясните их суть.