3.5. Выбор системы обработки воды

Схему водоподготовки выбирают на основе норм питатель­ной и котловой воды в зависимости от состава исходной воды. Качество питательной, котловой и исходной воды принимается по [7].

Для подготовки воды в паровых котельных рекомендуются следующие схемы обработки:

1. натрий-катионирование - если эта схема допустима по продувке, концентрации углекислоты в паре, относительной щё­лочности; для экранирования котлов, требующих глубокого умягчения, применяют двухступенчатое натрий- катионирование;

2. натрий-катионирование с дозировкой нитратов в обраба­тываемую воду, снижающих щёлочность исходной воды;

3. водород-натрий-катионкрование, когда необходимо сни­зить щёлочность, солесодержание и углекислоту в паре;

4. натрий-хлор-ионирование, когда требуется снизить щё­лочность и концентрацию углекислоты в паре, а объём продувки не превышает нормы;

5) аммоний-натрий-катионирование, когда требуется снизить щёлочность, солесодержание котловой воды и концентрацию углекислоты в паре.

Из всех схем обработки воды наиболее простым и дешевым способом является натрий-катионирование. Поэтому сначала определим возможность применения этого варианта и лишь при отрицательном результате прибегнем к более сложным схе­мам умягчения.

О сновными критериями выбора схемы обработки воды яв­ляются: продувка по сухому остатку, относительная щёлочность котловой воды и содержание углекислоты в паре.

1. Продувка по сухому остатку, %:

где α_ов =0,5 - доля обработанной воды в питательной, α_ов =G_св /G_пит ;

G_CB=7,64 - расход сырой воды, поступающей на ХВО, т/ч; G_пит=15,15 - расход воды на питание котлов, т/ч (из табл.1.2); S_кв=4000 - сухой остаток котловой воды, принимается по нор­мам табл.3.1, мг/л;

S_0B - сухой остаток обработанной воды (после ХВО), мг/л;

S_0B = S_Na = S_ив + 2,96Ж_Са+ 10,84Ж_Мg=117+2,96·0,8+10,84·0,25=122 мг/л

где S_Na - сухой остаток натрий-катионированной воды, мг/л; S_ив - сухой остаток исходной воды (по заданию), мг/л; Ж_Са -кальциевая жёсткость воды, ммоль/л; Ж_Мg - магниевая жёст­кость исходной воды, ммоль/л.

Пересчёт анализов воды (содержание катионов в милли­граммах на литр) на содержание вещества (в миллимолях на литр) ведётся по формуле

Ж = С/Э,

где С - концентрация катионов в воде, мг/л (по заданию); Э -эквивалентная масса, которая получается делением молеку­лярной массы вещества на его валентность в данной реакции:

Ж_Са=Са²⁺ /Э_Са=16,1/20,04=0,8 мг/л и Ж_Мg=Мg²⁺/ Э_Мg=3,0/12,16=0,25 мг/л, где Э_Са =20,04 и Э_Mg = 12,16 - эквиваленты массы Са²⁺ и Mg²⁺.

2. Относительная щёлочность котловой воды равна относи­тельной щёлочности обработанной воды:

Щ^кв_от= Щ^ов_от=40·Щ_ОВ·100/S_0B=40·0,5·100/122=16,4 %

где Щ _ов - щёлочность обработанной воды, ммоль/л; 40 - экви­валент NaOH.

При Na-катионировании щёлочность исходной воды Щ_ив, не изменяется, поэтому щёлочность обработанной воды может быть приравнена карбонатной жёсткости исходной воды, т.е.

Щ_ов=Ж_к=0,5ммоль/л

Таблица 3.1.Расчётный сухой остаток котловой (продувочной) воды котлов

типа ДКВр.

Тип сепарационного устройства	Сухой остаток Sкв, мг/кг
Механические внутрибарабанные сепарационные устройства Внутрибарабанные сепараторы Двухступенчатое испарение и механические внутрибарабанные сепарационные устройства	3000 4000 6000

3 . Концентрация углекислоты в паре при деаэрации пита­тельной воды с барботажем, мг/кг:

где σ₁ - доля разложения NaHCO₃ в парогенераторе, равная примерно 0,4; σ - доля разложения Na₂CO₃ в парогенераторе, принимаемая в зависимости от рабочего давления по графику рис.4[7].

Для котлов с избыточным давлением Р_и = 13 ат σ = 0,7.

Расчётный размер продувки парогенератора р давлением, меньшим или равным 1,4 МПа, не превышает 10%.

Согласно правилам Гостехнадзора относительная щёлоч­ность котловой воды не должна быть выше 20%. Содержание углекислоты в паре при разветвлённой сети потребителей долж­но быть не выше 20 мг/кг.

Таким образом, применим коррекционные способы обработки воды.

Главная опасность для котла заключается в чрезмерной ще­лочности котловой воды, которая определяется значением кар­бонатной жёсткости. Поэтому СНиП допускает применение натрий-катионирования лишь при карбонатной жёсткости исход­ной воды менее 1,75 ммоль/л.

При общей жёсткости исходной воды Ж_о < 3,5 ммоль/л ус­тановка умягчения может быть одноступенчатой. При этом вода, проходя через один фильтр, будет умягчаться до 0,05 ммоль/л. При большей жёсткости необходимо устанавливать фильтр вто­рой ступени, что позволит получать более глубокое умягче­ние- до 0,01 ммоль/л.

Вся установка состоит из двух-четырех фильтров. Учитывая колебания жёсткости исходной воды, следует во всех случаях устанавливать четыре фильтра, из них два - первой сту­пени, один - второй ступени и один резервный, что исключит возможность "проскока" солей жёсткости.

Резервный фильтр может использоваться в качестве филь­тра первой и второй ступени. В целях сокращения количества устанавливаемого оборудования и его унификации допускается установка для первой и второй ступени фильтров одинаковой конструкции.