Схема водоподготовительной установки

Схема водоподготовительной установки представлена на рис. 2 и включает в себя осветление (удаление взвешенных частиц), умягчение, снижение щелочности и удаление из воды растворенных газов (прежде всего О2 и СО2).

Крупные взвешенные вещества уделяют отстаиванием, мелкие – фильтрацией через песок, дробленую мраморную крошку и др. Для укрупнения взвешенных веществ воду перед фильтрованием обрабатывают коагулянтом, в качестве которого используют FeSO4, FeCl2, Al2(SO4)3
и др.

Умягчают воду (т.е. снижают ее жесткость путем удаления из воды катионов Са2+ и Mg2+) обычно методом катионного обмена. Для этого воду пропускают через катионитовые фильтры, заполненные сульфоуглем, насыщенным катионами Na+ (NH+ или Mg2+). В результате ионообменной реакции катионы солей жесткости задерживаются материалом фильтра, а вода получает катионы, не являющиеся накипеобразователями. Для восстановления утраченных ионообменных свойств катионит подвергают регенерации слабым раствором NaCl (H2SO4 или NH4Cl в зависимости от вида ионного обмена).

Схема водоподготовительной установки - student2.ru

Рис. 2. Схема водоподготовительной установки:

1-солерастворитель; 2,3-катионитовые фильтры; 4-теплообменник; 5-дырчатые листы (тарелки); 6-деаэратор; 7-питательный насос; трубопроводы: I–добавочной воды; II–умягченной воды; III-удаления парогазовой смеси; IV-возвращаемого конденсата; V-пара; VI-питательной воды; VII-слива в дренаж

Различают общую, карбонатную и некарбонатную жесткость воды. Общая жесткость характеризуется суммарной концентрацией ионов Ca2+ и Mg2+, карбонатная – присутствием бикарбонатов Са(НСО3)2 и Mg(HCO3)2, некарбонатная – наличием всех остальных солей кальция и магния (CaSO4, Mg SO4, CaCl2, MgCl2 и др). Карбонатную жесткость называют временной, т.к. при кипячении бикарбонаты разлагаются с вы- делением твердых остатков СаСО3, Mg(OH2) и СО2. Некарбонатную жесткость называют постоянной, т.к. простым кипячением разложить образующие ее соли не удается. Жесткость измеряют в мг-экв/кг[2] или мкг-экв/кг.

С целью поддержания в котловой воде концентрации солей ниже критической, при которой начинается их выпадение в твердом виде, применяют продувку котла. Непрерывная продувка из нижнего барабана, в котором образуется наибольшая концентрация солей, обеспечивает поддержание в котловой воде допустимой по нормам концентрации солей. Количество продувочной воды составляет ~ 5…6% от производительности котла.

С увеличением щелочности воды наблюдается вспенивание воды в барабанах и возможен унос пены с паром. Снижение щелочности воды может достигаться путем пропускания воды через фильтры, загруженные анионитом (например, АН-2Ф). Na-катионит и анионит часто загружают в один фильтр, поскольку их регенерация ведется одним и тем же раствором NaCl. Это позволяет одновременно умягчить воду и снизить ее щелочность, т.к. катионы Ca2+ и Mg2+ замещаются катионами Na+, а ионы НСО3¯ и SO42¯ – хлоридным анионом Сl¯. Целесообразность использования такой схемы определяется технико-экономическими расчетами.

Кремнийсодержащие накипи и отложения CaSiO3, MgSiO3, FeSiO3 и др. образуются на поверхностях нагрева с высокими тепловыми нагрузками, что характерно для энергетических котлов. Поэтому специальная обработка воды от кремнийсодержащих соединений в рассматриваемой котельной с исследуемым котлом не производится.

Вода, забираемая из рек и водоемов, может содержать железо в виде коллоидных соединений, которые удаляют путем коагуляции, известкования или хлорирования. Вода из артезианских скважин, содержащая Fe(HCO3)2, очищается путем фильтрования через кварцевый песок с пленкой из окислов железа.

Растворенные в воде газы удаляются путем термического деаэрирования. Известно, что массовая концентрация каждого из растворенных в воде газов, пропорциональна его парциальному давлению над поверхностью воды. При кипении эти парциальные давления стремятся к нулю, т.к. давление пара практически равно полному давлению над кипящей водой. Поэтому в деаэратор подводят пар, а для увеличения площади соприкосновения воды с паром вода стекает в виде струй или тонкой пленки. Вода нагревается до кипения, растворенные газы удаляются через патрубок, установленный в верхней части деаэрационной колонки.

В деаэраторах атмосферного типа поддерживается давление 0,115 – 0,12 МПа, что соответствует температуре насыщения 103-104ºС. Такие деаэраторы применяют в котельных низкого и среднего давления, они обеспечивают полное удаление О2 и резко снижают содержание СО2 в питательной воде.

Основным видом кислородной коррозии трубной системы и барабанов котлов являются язвы, закрытые окислами железа. Продукты коррозии черного цвета за счет магнетитов Fe3O4, прочно связанные с металлом, образуются в процессе работы котлов. Окислы железа рыжего цвета, легко удаляющиеся с поверхности металла, обычно образуются при кислородной коррозии во время простаивания котлоагорегатов.

Из-за кислородной коррозии в торцах барабанов и других застойных зонах котлов, где скапливается шлам, могут образоваться раковины глубиной 1 и более мм.

Содержание СО2 в паре приводит к интенсивной коррозии конденсатопроводов.

Солевой баланс котла

Уравнение солевого баланса котла

Dп.в.× Sп.в = D × Sп + Dпр × Sпр + D × Sотл,

где Dп.в – расход питательной воды; D – номинальная паропроизводительность котла; Dпр - расход продувочной воды; Sпв, Sпр, Sотл - солесодержания питательной воды, пара и продувочной воды, соответственно.

Для рассматриваемого котла количество солей, уносимых паром, незначительно, поэтому D × Sп » 0. Отложения солей на поверхностях нагрева при нормальном водном режиме не допускается, поэтому

Dпр= Dпв × Sпв / Sпр

или

Dпр= (D + Dпр) × Sпв / Sпр .

Непрерывная продувка котла

Р = 100 × Dпр / D (5.1)

или

Р = 100 × Sпв / (Sпв- Sпр) .(5.2)

Тепловые потери с непрерывной продувкой котла

q = ( hпр- hпв)/hк , (5.3)

где hпр, hпв - энтальпии продувочной и питательной воды, hк - КПД котла брутто.

Правилами технической эксплуатации котла предусмотрена также периодическая продувка котла два раза за смену.

Таблица 9

Определение продувки котла и потерь теплоты
с продувочной водой

Наименование параметра Обозн. Ед. измер. Числ. значение
Общая жесткость питательной воды Жпв мг-экв/кг  
Общая жесткость продувочной воды Жпр мг-экв/кг  
Продувка котла Р %  
Продувка по паспорту на котел Рпасп %
Относительное расхождение dр %  
Паропроизводительность котла D т/ч  
Паропроизводительность котла D кг/с  
Расход продувочной воды Dпр кг/с  
Расход продувочной воды Dпр т/ч  
Температура продувочной воды tпр °C  
Абсолютное давление продувочной воды Pпр МПа  
Энтальпия продувочной воды hпр кДж/кг  
Температура питательной воды tпв °C  
Абсолютное давление питательной воды Pпв МПа  
Энтальпия питательной воды hпв кДж/кг  
КПД котла брутто hк %  
Тепловые потери с продувкой q кДж/кг  

Наши рекомендации