Докотловая подготовка воды

В соответствии с действующими правилами Госгортехнадзора России докотловаяобработка воды должна предусматриваться:

1) для всех котлов паропроизводительностью более 0,7 т/ч;

2) для котлов, имеющих экранные поверхности нагрева, независимоот паропроизводительности и давления;

3) для неэкранированных котлов, сжигающих высококало­рийное топливо (газ, мазут);

4) для всех водогрейных котлов.

Для неэкранированных котлов паропроизводительностью менее0,7 т/ч и давлением пара до 1,4 МПа, работающих на твердомтопливе, допускается внутрикотловая обработка воды. В этихслучаях жесткость питательной воды не должна превышать 3мг-экв/л.

Внутрикотловая магнитная обработка воды допускается для паровых чугунных секционных котлов при питании их исход­ной водой с преимущественно карбонатной жесткостью и при надежном удалении шлама [14].

Основными способами докотловой обработки воды являются: коагуляция и осветление, осаждение, магнитный метод, использование комплексонов, обработка путем ионного обмена.

Поверхностные воды требуют удаления грубой (частицы раз­мером до 10^{-3 мм), тонкой (10-3}-10^-11мм) взвеси коллоидно-дисперсных веществ (10^-6-10^-11мм) и цветности. Песок, глина, животные и растительные остатки образуют грубую и тонкую взвеси. Органические вещества, оксиды металлов, кремнекис­лые соединения могут находиться в коллоидном состоянии.

Процесс удаления из воды тонкой взвеси путем ввода специ­альных реагентов называется коагуляцией. Методы и оборудова­ние для коагуляции и осветления воды выбирают в зависимос­ти от характера и величины загрязнения (табл.3.18).

Таблица 3.18

Методы обработки поверхностных вод

Для осуществления процесса коагуляции применяют следующие реагенты: сернокислый алюминий Al(SO₄)₃ x l2H₂O, серно­кислое железо FeSO₄ x 7H₂O, хлорное железо FeCl₂ x 6H₂O.

Наибольшее распространение при коагуляции получил серно­кислый алюминий, однако его применение ограничивается величиной рН обрабатываемой воды (6,5-7,5). В более щелочной средe образуется легкорастворимый алюминат натрия, поэтому при известковании в качестве коагулянта применяют сернокислое или хлорное железо, допускающие колебания рН в пределах 4-10.

К методам обработки воды путем осажденияотносятся известкование, известково-содовый метод.

Известкованиеосновано на связывании ионов, подлежащих удалению, в малорастворимые соединения, осаждаемые в виде шлама. Основное назначение известкования - удаление из воды связанной и свободной углекислоты, снижение щелочности и сухого остатка исходной воды с одновременным ее умягчением. Известкование, совмещенное с коагуляцией, позволяет обезжелезить поверхностные воды, удалить органические вещества. Процесс известкования осуществляется в осветлителях, перед этим воду необходимо подогреть до 30-40 °С.

Применение известково-содового методапозволяет осаждать соли жесткости с помощью извести и соды.

Этот метод применяют для вод, в которых общая жесткость больше щелочности исходной воды.

Обработка воды магнитным способомзаключается в воздействии магнитных полей на поток воды. При этом вода после воздействия магнитного поля при нагреве ее в котле не дает никаких отложений накипи, и соли жесткости выпадают в виде шлама.

Данный способ применяется только для обработки подпиточнойводы водогрейных котлов малой теплопроизводительности.

Магнитная обработка воды для водогрейных чугунных секционных котлов при закрытой системе теплоснабжения допускается при соблюдении следующих условий:

а) подогрев воды в котле не выше 95 °С;

б) карбонатная жесткость исходной воды не более 9 мг-экв/л;

в) содержание железа Fe ²⁺ не более 0,3 мг/л.

Магнитную обработку воды для систем горячего водоснабжения сле­дует предусматривать при соблюдении следующих условий:

жесткость общая исходной воды не более 10 мг-экв/л;

содержание железа в пересчете на Feне более 0,3 мг/л;

содержание кислорода ≥ 3 мг/л;

сумма значений содержания хлоридов и сульфатов ≥ 50 мг/л.

Обработку воды для систем горячего водоснабжения производить не обязательно, если исходная вода в автономной котельной отвечает сле­дующим показателям качества:

содержание железа в пересчете на Fe, мг/л, ≤0,3;

индекс насыщения карбонатом кальция положительный;

карбонатная жесткость, мг-экв/л, ≤ 4,0.

При обработке воды магнитным полем концентрация раство­ренных газов (О₂ и СО₂) и оксидов железа в ней снижается, т.е. уменьшение концентрации кислорода под влиянием магнитно­го поля является одним из способов торможения электрических процессов, а следовательно, и коррозии металлов.

К качеству воды, подлежащей магнитной обработке, предъявляются определенные требования. Вода не должна содержать механических примесей соединений железа больше установлен­ных норм и агрессивного диоксида углерода. Концентрация ди­оксида углерода в природной воде определяется в значительной степени значением карбонатной жесткости. При карбонатной жесткости до 2,0-2,5 мг-экв/л почти весь растворенный в воде диоксид углерода по содержанию превышает равновесный и яв­ляется агрессивным. С повышением карбонатной жесткости концентрация равновесного диоксида углерода возрастает, а аг­рессивного - падает.

Солесодержание исходной воды не имеет большого значения, но для вод с солесодержанием 100 мг/кг и ниже и Ж_к ≤ 1,5 мг-экв/кг при­менение магнитной обработки малоэффективно и нецелесообразно.

Содержание оксидов железа не должно превышать 0,4-0,5 мг/кг во избежание значительных отложений в межполюс­ном пространстве.

Принцип действия аппарата для магнитной обработки воды основан на воздействии магнитного поля, создаваемого в рабочем зазоре аппарата определенной напря­женности, на растворенные в воде карбонатные соли жесткости. Под воздействием магнитного поля в обрабатываемой воде образуется большое количество зародышей твердой фазы, выполняющих роль центров кристаллизации при нагревании обработанной воды. Кри­сталлизация в присутствии большого количества зародышей приво­дит к тому, что карбонат кальция или совсем не выделяется из жидкости, поскольку рост кристаллов останавливается, или выделя­ется в виде тонкодисперсной взвеси, не оседающей в условиях дви­жущейся жидкости в виде накипи [1].

Основным элементом каждого магнитного аппарата является магнит или электромагнит, в межполюсном пространстве кото­рого протекает вода с определенной скоростью. Вода, подлежа­щая обработке, поступает в аппарат через патрубок, потом по кольцевому межполюсному пространству пересекает магнитные силовые линии, возникающие между внешним магнитопроводом и сердечником. Электромагнит подключается к сети пере­менного тока через селеновый выпрямитель. Более просты в эк­сплуатации аппараты на переменном токе.

Для обработки воды магнитным полем наиболее широко применяют аппараты ПМУ с постоянными магнитами (рис.3.35) и аппараты с электромагнитами АМО-УХЛ4.

Рис.3.35. Устройство аппаратов типа ПМУ:

1 - чугунные сферические крышки; 2 – специальный полюсной наконечник; 3 -гайка; 4 -полюсной наконечник; 5 - постоянный магнит; 6 – чугунный стакан; 7 - прокладка из паронита; 8 - отверстие в дне стакана; 9 - болт; 10 - наружный шестигранный венец для сборки под ключ

Аппарат состоит из пяти однотипных секций-элементов, соединенных последовательно. Каждая секция состоит из чугунного стакана (магнитопровода) и постоянного магнита 5 с полюсным наконечником 4, укрепленных соосно на дне стакана 6. Между магнитом и стаканом образуется кольцевой воздушный за­зор. Последовательное пересечение обрабатываемой водой магнит­ных полей пяти секций обеспечивает обработку воды. Первая по хо­ду движения воды секция (крышка ее имеет маркировку «С») снабжена специальными полюсными наконечниками 2, образующими увеличенный рабочий зазор, позволяющий отделить от воды посто­ронние ферромагнитные частицы: окалину, металлическую пыль.

В табл. 3.19приведены технические характери­стики аппаратов ПМУ.

Таблица 3.19

Технические характеристики аппаратов ПМУ