Система химводоподготовки

Системы водоподготовки являются важнейшей составляющей энергетических предприятий, т.к. от качества воды, поступающей на питание котлов, напрямую зависит надежность и эффективность их работы.

В настоящее время вводится в строй много паровых и водогрейных котлов импортного производства, для определения водно-химического режима которых обязательно нужно учитывать требования к качеству воды завода-изготовителя и нормативные требования, действующие на территории РФ. При разночтении показателей выбираются более жесткие требования [15].

Для подготовки воды энергетических объектов применяются различные схемы водоподготовки. В зависимости от качества исходной воды и требований к питательной воде, схема может включать различные операции: предварительная очистка воды (снижение содержания органических веществ, взвесей), удаление железа, реагентное умягчение.

Водоподготовка (ХВО) на котельной необходима для защиты оборудования от коррозии, накипи и отложений. Отсутствие ХВО или его неэффективная работа приводит к перерасходу топлива и выходу оборудования котельной и теплосети из строя. Остановка котельной представляет социальную опасность, т.к. при этом прекращается отопление и ГВС. К тому же имеет место экономический фактор - капитальные затраты на замену котлов и пр. [15].

В установке котлов Buderus Logano S825 L целесообразно применение установки умягчения воды HYDROTECH серии «STF», которая используется для снижения жесткости воды, используемой в системах отопления и горячего водоснабжения, для подпитки котельных установок. В качестве фильтрующего материала в установках используются импортные катионообменные смолы, имеющие высокую обменную емкость [16].

Для получения глубокоумягченной воды предлагаются двухступенчатые схемы умягчения. При одноступенчатом умягчении воды на установках HYDROTECH серии «STF» остаточная жесткость умягченной воды может быть получена на уровне 0,05-0,1 мг-экв/л. При двухступенчатой подготовке воды установки позволяют получить глубоко умягченную воду с жесткостью не более 0,01 мг-экв/л.

Модель и типоразмер установки умягчения выбираются исходя из качества исходной воды и требований к обработанной воде, величины и режима водопотребления.

Установки непрерывного действия серий SТF предназначены для умягчения воды на объектах с 24-часовым циклом производства, а также там, где перерыв в подаче умягченной воды не допускается по условиям эксплуатации и требованиям технологических регламентов [16].

Принцип действия

Обработка исходной воды осуществляется по следующей схеме:

- умягчение (одноступенчатое натрий-катионирование);

- химическое удаление кислорода реагентом на основе сульфата натрия.

Исходная вода, поступает в котельную, подается на умягчительную автоматизированную установку серии «HYDROTECH STF – 2469-9500».

Для предупреждения засорения клапанного механизма умягчителя и сбоя его роботы на линии исходной воды непосредственно перед натрий-катионитными фильтрами установлен предварительный фильтр тонкой механической очистки Honeywell FF06-1 AA. Умягченная вода поступает в подпиточный бак, откуда насосами перекачивается в обратный трубопровод системы теплоснабжения, в этот момент происходит порционное дозирование в воду раствором Na₂SO₃. Добавление Na₂SO₃ в воду осуществляется для связывания кислорода посредством химической реакции. Благодаря дозированию пропорционально количеству протекающей воды гарантируется постоянное во время качество. Водосчетчик дает 1 импульс через каждый пройденный 10л [16].

Умягчение воды на установках HYDROTECH серии «SТF» осуществляется методом натрий-катионирования при фильтровании исходной воды через слой ионообменной смолы в Na-форме RNa. В результате ионного обмена из воды удаляются катионы Ca²⁺ и Mg²⁺, а вода обогащается ионами Na⁺ в соответствии с реакциями:

Ca²⁺ + RNa == Na⁺ + RCa

Mg²⁺ + RNa == 2Na⁺ + RMg

Восстановление регенерирующей способности смолы осуществляется посредством пропуска раствора поваренной соли NaCl. При этом протекают обратные реакции:

2Na⁺ + RCa == Ca²⁺+ RNa

2Na⁺ + RMg == Mg²⁺+ RNa

Удаленные в ходе регенерации катионы жесткости отводятся в канализацию.

Условия применения установки:

- взвешенные вещества – не более 5 мг/л;

- жесткость общая – до 20 мг-экв/л;

- общее солесодержание – до 1000 мг/л;

- цветность – не более 30 градусов;

- железо общее – не более 0,5 мг/л (в случае загрузки катионитом гелевой структуры);

- железо общее – не более 1,5 мг/л (в случае загрузки катионитом макропористой структуры);

- нефтепродукты – отсутствие;

- сероводород и сульфиды – отсутствие;

- твердые абразивные частицы – отсутствие;

- свободный активный хлор – не более 1 мг/л;

- окисляемость перманганатная – не более 6,0 мгО2/л;

- температура – 5-35 °С

- давление воды поступающей на установку – не менее 2,5 и не более 6,0 кг/см2;

- максимальный расход воды, поступающий на установку – не менее требуемого расхода на обратную промывку (см. табл. 1 в разделе 4);

- требуемое напряжение электрической сети - 220±10% В, 50 Гц, сила тока – до 6 А;

- температура воздуха в помещении – 5-35 °С;

- влажность воздуха – не более 70%;

- не допускается образование вакуума внутри корпуса установки;

- не допускается воздействие на установку прямого солнечного света, нулевой и отрицательных температур;

- не допускается расположение установки в непосредственной близости от нагревательных устройств;

- не допускается монтаж установки в помещении с повышенным содержанием пыли в воздухе.

В случае, если показатели качества исходной воды не отвечают указанным требованиям, необходимо предусматривать ее предварительную обработку до подачи на установку умягчения.

Дополнительные опции [16].

1. Комплект оборудования для организации мокрого хранения соли. Предназначен для приготовления солевого раствора и используется в случаях, когда применение таблетированной соли недопустимо из экономических соображений. Может включать: емкость, перемешивающий насос, датчики уровня, электромагнитные клапана, солевой насос, солевой фильтр.

2. Комплект оборудования для регенерации по качеству обработанной воды. Может включать: прибор для автоматического измерения жесткости умягченной воды, шкаф управления.

3. Комплект обвязочных трубопроводов (материал ПВХ или ПП). Изготавливается на основании принципиальной схемы и компоновки водоподготовительной станции. Может включать: коллектора, байпасные линии, запорную арматуру, манометры, пробоотборники, расходомеры, ротаметры.

Преимущества данной установки:

- полная автоматизация;

- быстрая инсталляция;

- простое обслуживание;

- легкая комплектация в 2-х, 3-х, 4-х колонные системы.

Общий вид дозирующего насос представлен на рис. 4

Рис. 8.1 - Дозирующий насос TEKNADPZ

где 1 - управляющий блок, 2 - дозирующая головка, 3 - байпасный клапан, 4 - нагнетательный клапан, 5 - приемный клапан, 6 - оОснование крепежной пластины

Дозирующий насос состоит из управляющего блока, который включает в себя электронные компоненты и ходовую часть, и гидравлического блока, который постоянно находится в контакте с дозируемой жидкостью. Части насоса, которые находятся в контакте с жидкостью, выполнены из материалов, которые обладают высокой стойкостью к большинству широко используемым химическим реагентам. Учитывая большой выбор химических реагентов представленных на рынке [16].

Конструкция установки

В условиях рабочей емкости необходима установка умягчителя типа STF – 2469-9500.

Таблица 8.1

Общая характеристика типа установки

Тип	Производи­ тельность (м3/ч)	Потеря давления (атм)	Количество ионообменной смолы в каждой колонне (л)	Емкость солевого бака (л)	Размеры элементов установки (высо­та/диаметр) (мм)	Присоедини­тельные размеры (вход/ выход/ сбр ос) (мм)	Приблизительная масса установки в сборе* (кг)	Потребляемая мощность * (Вт)
Qnom	Qmax	Dpnom	Dpmax	один корпус фильтра	солевой бак
STF 2469-9500	7,3	10,8	0,91	1,8			1752/610	915/1130	40/40/25

Параметры процесса регенерации представим в таблице 8.2.

Таблица 8.2

Параметры процесса регенерации

Тип

Обменная емкость РОЕ* (г-экв)

Фильтроцикл при исходной жесткости 6 мг-экв/л ( м3)

Расход соли на одну регенерацию** (кг)

Расход воды на приготовление солевого раствора на одну регенерацию*** (л)

Минимальный расход воды на обратную промывку одного фильтра (м3/ч)

Продолжительность этапов регенерации**** (мин)

Общая продолжительность процесса регенерации одного фильтра (мин)

Объем воды, расходуемой на одну регенерацию одного фильтра (м3)

Рекомендуемый диаметр дренажной линии, мм (дюйм)

взрыхляющая промывка

обработка смолы раствором соли и медленная отмывка

быстрая отмывка смолы

заполнение бака-солерастворителя водой

STF 2469-9500

48,75

135,4

3,38

1,59

20 (3/4")

* Удельная рабочая обменная емкость смолы РОЕ смолы 1,2 г-экв/ л смолы;

** Удельный расход соли при регенерации 150 г/л соли;

*** Объем воды определяется из расчета 1 литр на каждые 350 г соли (растворимость соли при температуре 10-40^о С составляет 350 г_соли/л_воды ).

**** Продолжительности каждого этапа регенерации и этапа заполнения солевого бака определены с учетом установленных в управляющем блоке регуляторов дренажного потока и солевого потока. В зависимости от давления исходной воды во время регенераций продолжительности каждого этапа регенерации и этапа заполнения солевого бака должны быть скорректированы в процессе пуско-наладочных работ.

Установка умягчения HYDROTECH STF состоит из двух корпусов фильтров, общего блока управления, дренажно-распределительных систем, фильтрующего материала, бака-солерастворителя, таблетированной соли. Один из фильтров установки всегда находится в рабочем режиме, а другой в одном из режимов регенерации или ожидании. В качестве фильтрующего материала установки применяются ионообменные смолы в Na-форме [16].

Рис. 8.2 – Чертеж оборудования,

где 1 – блок управления (1 шт.), 2 – корпус фильтра (2 шт.), 3 – фильтрация материала, 4 – дренажно-распределительная система (2 шт.), 5 – солевой бак в сборе (1 шт.), 6 – соль таблетированная

Тип	А, мм	В, мм	С, мм	D,mm	Н,мм	F,mm	G,mm
STF2469-9500

Блок управления установки располагается на одном из фильтров и включает многоходовой клапан с электроприводом и программное устройство. При переключении блока управления реализуются следующие основные режимы работы установки.

Рабочий режим.

Исходная вода поступает в рабочий фильтр через верхний щелевой стакан, проходит сквозь смолу, собирается нижним распределительным устройством и по центральной трубе подается на выход установки и по необходимости на регенерацию ожидающего фильтра. Таким образом, регенерация проводится умягченной водой, что обеспечивает низкий расход воды на собственные нужды установки.

Режим обратной промывки в дренаж [16].

Умягченная вода от рабочего фильтра поступает в ожидающий по центральной трубе через нижнее распределительное устройство, проходит смолу в направлении снизу вверх и подается через верхний щелевой стакан в дренаж. На выход установки в этом режиме поступает часть умягченной воды от рабочего фильтра.

Режим пропуска регенерационного раствора.

Умягченная вода от рабочего фильтра через инжектор засасывает насыщенный солевой раствор из бака-солерастворителя. Разбавленный солевой раствор поступает в корпус ожидающего фильтра через верхний щелевой стакан, проходит сквозь смолу, собирается нижним распределительным устройством и по центральной трубе подается в дренаж. После опорожнения бака-солерастворителя линия насыщенного солевого раствора перекрывается и реализуется режим медленной прямой промывки в дренаж. На выход установки в этом режиме поступает часть умягченной воды от рабочего фильтра.

Режим прямой промывки в дренаж.

Умягченная вода от рабочего фильтра поступает в корпус ожидающего фильтра через верхний щелевой стакан, проходит сквозь смолу, собирается нижним распределительным устройством и по центральной трубе подается в дренаж. На выход установки в этом режиме поступает часть умягченной воды от рабочего фильтра.

Режим заполнения бака-солерастворителя.

Умягченная вода от рабочего фильтра подается в бак для приготовления насыщенного солевого раствора используемого при следующей регенерации. На выход установки в этом режиме поступает часть умягченной воды от рабочего фильтра. Дренажная линия в этом режиме остается закрытой.

Программное устройство блока управления позволяет задавать следующие параметры [16]:

- периодичность регенераций в сутках (1-99 суток) и/или куб. метрах или литрах;

- время начала регенерации;

- текущее время;

- продолжительность обратной промывки в дренаж;

- продолжительность пропуска регенерационного раствора и медленной прямой промывки;

- продолжительность прямой промывки в дренаж;

- продолжительность заполнения регенерационного бака (доза соли на регенерацию).