Водоподготовка.

Котлы работают на смеси конденсата и добавочной воды, которая составляет питательную воду. Для получения добавочной воды из исходной воды требуемого качества используются несколько стадий очистки.

1. Удаление нерастворимых грубодисперсных и коллоидных примесей (осветление).

Методы:

осаждение;

коагуляция;

фильтрация.

2. Удаление (снижение до минимума концентраций) растворимых примесей;

Методы:

умягчение (удаление Ca и Mg);

обессоливание.

3. Удаление коррозионно-агрессивных газов ( ) – дэагазация.

Методы:

термическая деаэрация;

химические способы удаления и .

Очистка воды от нерастворимых примесей.

Как правило, осуществляется в осветлителях. Размер нерастворимых частиц изменяется в очень широких пределах (1мм-10^-5мм). Соответственно размеру изменяется и скорость осаждения.

		τосажд/м
1,0 10	100	2 мин. 200 лет

Для осветления воды путем отстаивания и фильтрования необходимо укрупнение тонкодисперстных и коллоидных частиц – коагуляция (лат. - свертывание).

Коагуляция связана с добавлением в исходную воду коагулянтов: сернокислого железа, сернокислого алюминия -

Данные коагулянты при растворении в воде образуют нерастворимые гидраты:

и ,

которые имеют положительную окраску (заряд) и являются центрами, вокруг которых объединяются отрицательно заряженные коллоидные частицы. Укрупненные формации имеют значительно большую скорость осаждения и лучше улавливаются в механических фильтрах.

Механический фильтр представляет собой цилиндрический аппарат, заполненный антрацитом или кварцем с размером частиц 0,6-0,8 мм. По принципу действия их делят на пленочные и адгезионные.

Удаление растворимых примесей.

1). Умягчение методом осаждения заключается в переводе растворенных в воде катионов и в малорастворимые соединения, выделяющиеся в твердом виде и удаляемые осаждением или фильтрацией. Чаще всего используется содово-известковый метод. В осветлитель дозируются растворы соды ( ) и извести ( ).

В результате растворения соды и извести происходят следующие реакции:

СаСО₃ и Мg(ОН)₂ являются малорастворимыми соединениями.

Данный метод не позволяет получить глубокого умягчения и используется в качестве предочистки.(осуществляется в осветлителе).

2). Умягчение методом ионного обмена, заключается в фильтровании осветленной воды через нерастворимый в воде материал – ионит. Ионит представляет из себя высокомолекулярное соединение, имеющее нерастворимую часть и ионы, способные обмениваться на ионы, растворенные в воде.

Иониты, способные к обмену с катионами называются катионитами.

Если подвижные ионы имеют отрицательный заряд -называются анионитами.

При пропускании воды через катионит, в котором подвижные катионы являются катионы натрия Na, имеем процесс Na-катионирования.

где - это твердая нерастворимая часть катионита.

Ионный состав воды после Na-катионирования не изменяется (pH=const), а общее солесодержание удваивается, т.к. .

Если катионит зарядить катионом Н, для чего через него пропускается , то при пропускании осветленной воды имеем Н-катионирование:

При данном процессе Н-катионит в первую очередь улавливает катионы Na, которые затем обмениваются на катионы и . Повышение концентрации в воде катионов водорода (Н⁺) увеличивает её кислотность.

О степени насыщения -катионитного фильтра судят по повышенному проскоку катионов и .

В некоторых случаях используют аммоний-катионирование.

.

Диспергированные соли аммония, содержащиеся в умягчённой воде (бикарбонат аммония хлористый аммоний, сернокислый аммоний), при высокой температуре рападаются с образованием газообразного аммиака и свободных кислот.

NH₄⁺ + HCO₃^-→ NH₃ + CO₂ + H₂O

NH₄⁺ + Cl ^-→ NH₃ + HCl

2NH₄⁺ + SO₄^2-→ 2NH₃ + H₂ SO_4/

Недостатком аммоний катионирования является наличие в паре газообразного аммиака ( ), который в присутствие кислорода вызывает коррозию латуни и других медных сплавов. Поэтому данный метод используется только там, где отсутствуют аппараты арматура из данных сплавов.

3). Химическое обессоливание.

Состоит в пропускании Н-катионированной воды через анионитный фильтр, в котором отрицательно заряженный ион замещается на анионы кислот:

Уравнения анионирования:

Здесь - это твердая нерастворимая часть анионитов.

Отличительной особенностью анионного обмена от катионного является отсутствие противоионного эффекта, т.е. ионы OH не накапливаются в воде, а соединяются с катионами , образуя .

По степени диссоциации аниониты различают:

а) слабоосновные – применяются для поглощения анионов сильных кислот ( и др.).

б) сильноосновные – поглощают анионы слабых кислот ( и др.).

4). Термическое обессоливание

Применяется при высокой минерализации исходной воды, для подпитки прямоточных котлов.

Термическое обессоливание осуществляется в испарителях или паропреобразователях; где исходная, химически очищенная вода, испаряется, а затем образующийся пар конденсируется.

В результате, соли, содержащиеся в очищаемой воде, остаются в остатке. А полученный пар, в котором содержание солей на несколько порядков меньше, используется для подпитки.