Электромагнитные аппараты
Корпус аппарата изготавливается из стальной трубы (рис.3.36). Вход воды снизу, выход воды сбоку. Внутри корпуса в кожухе из немагнитного материала размещена электромагнитная система. Между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью защитного кожуха образуется рабочий зазор для прохождения обрабатываемой воды.
Катушки электромагнитной системы заливают сухим и чистым трансформаторным маслом. Регулировку напряженности магнитного поля производят изменением силы тока, проходящего через намагничивающие катушки, путем введения в электрическую цепь соответствующего дополнительного сопротивления. В табл.3.20 приведена техническая характеристика аппаратов производитель-
ностью 15 и 20 м3/ч .
Таблица 3.20
Техническая характеристика электромагнитных аппаратов
Тип | Произво-дитель-ность, м3/ч | Жесткость воды, мкг экв ∙кг/л | Напряженность магнитного поля | Напряже-ние ис-точника питания, В | Номин-альный ток, А | ||
общая | временная | А/см | Э | ||||
2,5 | 0,72 | ||||||
1,44 | |||||||
0,9 | |||||||
1,8 |
Рис.3.36. Внешний вид электромагнит-
ного аппарата:
1 - труба для подключения водопроводной во-
ды; 2 - электромагнитная система; 3 - труба для выхода обработанной воды; 4 - корпус; 5 - селеновый выпрямитель
При необходимости пропуска через установку по магнитной обработке воды расхода, который не может быть обеспечен одним аппаратом, устанавливают параллельно несколько аппаратов.
Технические характеристики электромагнитных аппаратов типа АМО приведены в табл. 3.21 .
Таблица 3.21
Техническая характеристика электромагнитных аппаратов типа АМО
Показатели | Аппараты | |||
АМО-25 УХЛ | АМО-100 УХЛ | АМО-200 УХЛ | АМО-600 УХЛ | |
Производительность по обрабатываемой воде, м3/ч: | ||||
Напряженность магнитного поля на рабочем участке зазора электромагнита, А/м | 1,6×105 | |||
Температура обрабатываемой воды, °С | ||||
Рабочее давление, МПа | 1,6×105 | |||
Напряжение питания, В | ||||
Частота сети, Гц | ||||
Употребляемая электромагнитом мощность, кВт | 0,35 | 0,50 | 0,50 | 1,80 |
Габаритные размеры электромагнита, мм | 260×410 | 440×835 | 520×950 | 755×1100 |
Габаритные размеры блока питания, мм | 250×350×250 | |||
Масса электромагнита, кг | ||||
Масса блока питания, кг | 8,0 | |||
Выпрямитель | 1 шт. | 1 шт. |
В настоящее время в НИТИ им. Александрова (г. Сосновый Бор Ленинградской области) для умягчения воды созданы высокоградиентные магнитные фильтры (ВГМФ) нового поколения.
Их можно охарактеризовать как фильтры с наведенной индукцией, так как высокий градиент поля возникает на ферромагнитной структуре - сетке, проволоке, стальной пластине или железной вате, размещенных в постоянном магнитном поле.
В магнитном фильтре, наряду с магнитными силами, на частицы также действуют и другие, конкурирующие, силы: гравитации, гидродинамической вязкости, трения и инерции.
Простейшая схема ВГМФ представляет собой фильтрующую матрицу, размещенную между полюсами магнитов. Локальное увеличение градиента напряженности магнитного поля достигается при использовании конструкций с внутренней магнитной системой в виде «магнитных стержней» (рис.3.37). К достоинствам такой конструкции можно отнести возможность наращивания площади сечения фильтра за счет параллельного включения в состав фильтра дополнительных фильтрующих элементов с внутренними «магнитными стержнями» и удобство замены фильтрующей матрицы при исчерпании ресурса фильтра.
Рис.3.37. Высокоградиентный магнитный фильтр стержневого типа:
1 – магнитный стержень; 2 – матрица; 3 – магнитопровод; 4 – магнит
Для достижения необходимо-
го эффекта при магнитной обработке воды нужно удалять образующийся шлам. Шлам обычно удаляется продувкой. При магнитной обработке наиболее экономичной и эффективной является нижняя продувка.
Эффективным способом водоподготовки является радиочастотная обработка воды. Принцип работы аппаратов для радиочастотной обработки воды в целом похож на принцип работы рассмотренных выше приборов для магнитной обработки воды. Разница состоит в том, что излучатель (именно так в этих приборах принято называть намотанные на трубопровод провода, а не электромагнит) генерируют переменный радиочастотный сигнал в диапазоне от 1 до 10 кГц. И габариты излучателя значительно меньше габаритов электромагнита.
Противонакипный эффект при радиочастотной обработке будет увеличиваться (это нужно учитывать при установке устройства) в следующих случаях:
1) с повышением температуры обрабатываемой воды вплоть до температуры кипения;
2) при более высоком содержании ионов кальция (Ca2+ ) и магния ( Mg2+);
3) с понижением содержания в воде углекислоты;
4) с повышением щелочности воды;
5) при уменьшении общей минерализации;
6) при увеличении степени турбулентности потока воды.
Отслоившиеся чешуйки накипи, скапливающиеся в нижней части котла, удаляют периодической продувкой.
Схема подключения прибора Рапресол для радиочастотной обработки воды приведена на рис.3.38.
Применение комплексонов, содержащих фосфоновые группировки РО(ОН)2 для расслоения и отмывки отложений, основано на их способности в определенных концентрациях вступать во взаимодействие с ионами металлов (Са, Mg, Fe и др.) в широком диапазоне рН и образовывать устойчивые водорастворимыекомплексы.
Рис.3.38. Схема подключения прибора для радиочастотной обработки воды
Действие комплексонов препятствует росту кристаллов накипи, тормозит зарождение центров кристаллизации, меняет форму кристаллов. В перенасыщенных карбонатами кальция растворах комплексоны образуют прочный комплекс с ионами Са2+. Этот комплекс сорбируется поверхностью ранее образовавшихся кристаллов и образующихся зародышей кристаллов карбоната кальция и препятствует их направленному росту. Отсутствие центров кристаллизации за счет блокирования их на поверхности кристаллов обеспечивает поддержание раствора в перенасыщенном состоянии без выделения накипи. Этот эффект способствует размыванию ранее образовавшихся отложений. Эффективность применения комплексонов зависит от их концентрации и химического состава воды.
В системах, использующих комплексоны, необходимо применять самые интенсивные методы шламоудаления, правильно размещая шламоотделители и обеспечивая низкую скорость движения воды (при их включении по схеме байпаса).
Обработка комплексонами воды не предотвращает образования биологических и наносных отложений, поэтому используемая из поверхностных источников вода должна пройти предварительную механическую очистку.
Применение комплексонов не исключает необходимости деаэрации подпиточной воды.
Эффективность обработки воды оценивается сравнением значений карбонатной жесткости в прямой и обратной сетевой воде. После завершения процесса обработки воды в системе и отсутствия в ней накипи эти значения должны быть одинаковыми. При наличии накипи необходимо корректировать режим обработки воды.
Принципиальная схема установки для дозирования комплексонов в питательную воду приведена на рис.3.39. Установка состоит из емкости с 5 %-м раствором комплексона. Емкость изготавливают из нержавеющих материалов или покрывают изнутри кислотостойкой эпоксидной шпатлевкой. Это связано с тем, что концентрированные растворы комплексона приводят к коррозии металлов.
Раствор комплексона миниатюрным насосом-дозатором подают в магистраль линии подпитки водяной системы водогрейного котла или системы горячего водоснабжения. Подводящая трубка для подачи комплексона изготавливается из нержавеющей стали, она вмонтирована в водомер, подающий сигнал о величине расхода воды в блок автоматики, управляющий насосом-дозатором.
Рис.3.39. Принципиальная схема установки для дозирования комплексонов:
1 - водомер с узлом подмешивания комплексона; 2 - бак с 5 %-м раствором комплексона; 3 - насос-дозатор; 4 - указатель уровня; А - блок автоматики
В установке смонтирован датчик указания минимального уровня комплексона, который выключает установку при выработке находившегося в ней раствора комплексона. Это защищаетнасос-дозатор от завоздушивания всасывающего патрубка.
Для умягчения и снижения щелочности воды широко применяют метод ионного обменас использованием катионитов и анионитов.
Для этого исходную воду пропускают через специальные фильтры, заполненные материалами, которые вступают в обменные реакции с солями жесткости. При этом катионы кальция и магния в воде замещаются на катионы натрия или другие, соли которых не образуют накипи. Из катионирующих материалов наибольшее распространение получили глауконит (природный минерал) и сульфоуголь (каменный уголь, обработанный концентрированной серной кислотой).
Наиболее широко используются следующие методы умягчения воды: Na-катионирование, Н-катионирование, Н-катионирование с «голодной» регенерацией и Na-аммоний-катионирование [14].
1) Na-катионирование
Этот метод обработки воды основан на пропуске обрабатываемой воды через Na-форму катионита, для чего предварительно катионит регенерируется поваренной солью NaCl.
Одноступенчатым Na-катионированием можно получить воду с остаточной жесткостью до 0,02 мг-экв/л. В схеме двухступенчатого Na-катионирования можно получить воду с остаточной жесткостью менее 0,02 мг-экв/л.
Образовавшийся после Na-катионирования карбонат натрия NaHCO3 распадается при высокой температуре (выше 150 °С) на едкий натр NaOH и диоксид углерода СО2, являющиеся коррозийными агентами. Поэтому Na-катионитную обработку воды применяют обычно при отсутствии в системе теплоснабжения пиковых котлов и подогреве сетевой воды в пароводяных подогревателях до температуры не выше 150 °С.
При подготовке добавочной воды для паровых котлов низкого и среднего давления применяют схему двухступенчатого Na-катионирования. Для удаления из обрабатываемой воды углекислоты между 1 и 2-й ступенями устанавливают декарбонизаторы.
2) Н-катионирование
Метод Н-катионирования основан на пропуске обрабатываемой воды через катионит, отрегенерированный раствором кислоты (НС1 или H2SO4). В процессе фильтрования катионы, содержащиеся в обрабатываемой воде, обмениваются на ионы водорода Н+, содержащиеся в катионите.
При Н-катионировании в обрабатываемой воде содержатся только кислоты и сильно возрастает концентрация диоксида углерода СО2. Для снижения концентрации СО2 обрабатываемая вода после Н-катионитовых фильтров пропускается через декарбонизатор.
3) Н-катионирование с «голодной» регенерацией
При обычном Н-катионировании регенерация проводится с цельным расходом кислоты, превышающим в 2-2,5 раза теоретически необходимый расход, который отвечает процессу эквивалентного обмена между раствором и катионитом. Избыток кислоты, не участвующий в реакциях обмена ионов, сбрасывается из фильтра в сток вместе с продуктами регенерации. При «голодной» регенерации удельный расход кислоты равен его теоретическому удельному расходу, т. е. 1 г·экв на 1 г·экв, или в пересчете на граммы для H2SO4 - 49 г/г·экв. Все ионы водорода регенерационного раствора при этом полностью задерживаются катионитом, вследствие чего сбрасываемый регенерационный раствор и отмывочные воды не содержат кислоты. В отличие от обычных Н-катионитовых фильтров, в которых весь слой катионита при регенерации переводится в Н-форму, при «голодном» режиме регенерируются только верхние слои катионита, а нижние слои остаются в солевых формах и содержат катионы Са+2, Mg+2, Na +2.
В результате в процессе Н-катионирования с «голодной» регенерацией происходит частичное умягчение воды и существенное снижение ее щелочности, а также снижение общего солесодержания за счет удаления карбонатной жесткости. Для удаления из воды свободной углекислоты устанавливают декарбонизаторы, а для получения требуемой жесткости производят дополнительное доумягчение на натрий-катионитовых фильтрах.
4) Натрий-аммоний-катионирование применяют тогда, когда одновременно с умягчением необходимо снизить как щелочность котловой воды, так и содержание углекислоты в паре, но с допущением некоторого количества аммиака.
Различают совместное натрий-аммоний-катионирование (в установленных фильтрах часть сульфоугля обогащена поваренной солью, а часть - сульфатом аммония (NH4)2SO4), рекомендуемое для вод с щелочностью 1,25-3 мг-экв/л, и параллельное (устанавливают раздельные фильтры с соответствующим обогащением сульфоугля поваренной солью и сульфатом аммония). Этот способ рекомендуется при щелочности исходной воды 4-6 мг-экв/л. Схема раздельного натрий-аммоний-катионирования показана на рис.3.40. По этой схеме исходная вода вначале проходит через Na-катионитовый фильтр 2, а затем умягченная вода полностью или частично проходит через NH4-катионитовый фильтр 4, заполненный сульфоуглем, насыщенным солями аммония. Аммоний-катионитовый фильтр регенерируется 2-3 %-м раствором сульфата аммония, содержащимся в резервуаре 3.Натрий-катионитовый фильтр регенерируется раствором поваренной соли, поступающим из солерастворителя 1.
Рис.3.40. Схема натрий-аммоний-катионитовой установки:
1 - солерастворитель; 2 - Na-катионитовый фильтр; 3 - резервуар сульфата аммония; 4 - NH4-катионитовый фильтр
Катионитовые фильтры (рис.3.41) имеют диаметры 700-3000 мм и высоту 3-6 м. Фильтр заполняют катионитом приблизительно на 2/3 его высоты. В нижней части фильтра располагается дренажное устройство, предназначенное для равномерного распределения воды по сечению фильтра. Это устройство состоит из коллектора и системы труб. Фильтр имеет ряд входных отверстий, на которых установлены задвижки, с помощью которых его включают в работу, производят взрыхление, регенерацию и промывку после регенерации. Регенерация производится не чаще 2-3 раз в сутки.
Рис.3.41. Катионитовый фильтр
Качество пара и воды контролируют в специализированных лабораториях промышленных предприятий или районных служб эксплуатации систем теплоснабжения.
При невозможности использования для этих целей указанных лабораторий необходимый контроль осуществляется непосредственно в котельных [14].
Дата добавления: 2020-10-25; просмотров: 522;