1.3 Организация водоподготовки. Требования к питательной воде

Водяной режим котла (англ. Boiler water mode ) — совокупность показателей качества воды и пара, поддерживаемых с помощью химических и теплотехнических мероприятий в заданных пределах, обеспечивающих предотвращение процессов накипеобразования, коррозии и загрязнения пара для обеспечения непрерывной работы оборудования электростанции.

Предварительная подготовка воды полностью не исключает присутствия в ней солей, механических примесей и газов, так как некоторое их количество остается после обработки и, кроме того, при прохождении по тракту тепловой схемы вода уносит продукты коррозии, а также с различными присосами в нее попадают газы. Частично соли и газы удаляют в обессоливающих установках, деаэраторах. Для надежной работы котла очистка питательной воды до входа в него оказывается также недостаточной. В процессе выпаривания воды (например, в барабане котла при температуре насыщения) происходит накопление солей, обусловленное различным их количеством в питательной (котловой) воде и в паре. [14,стр.472]

Поэтому дополнительно в самом котле предусматриваются обработка воды и организация водного режима, позволяющие уменьшить накипеобразование, прикипание шлама, вынос солей в турбину и коррозию. Организуются фосфатирование, обработка воды гидразином и комплексонами или комплексоннощелочная продувка, ступенчатое испарение и промывка пара конденсатом или питательной водой. Кроме того, периодически проводятся водные и химические промывки, а при остановке котла на длительное время производят консервацию пароводяного тракта.

Фосфатирование относится к коррекционному методу внутрикотловой обработки воды, заключающемуся в том, что котловую воду обрабатывают добавляемыми растворами солей фосфорной кислоты, в результате чего ионы Са + или Mg + , входящие в растворимые соли, образуют рыхлый шлам выпадающий в осадок и удаляемый продувкой Для надежного связывания солей кальция в котловой воде поддерживают определенный избыток фосфатов, что приводит к существенному повышению щелочности воды, вызывающей коррозию металла. Поэтому при питании барабанного котла турбинным конденсатом и маломинерализованной добавочной водой (химически обессоленной) используется режим чисто фосфатной щелочности. Для поддержания умеренной щелочности котловой воды дозируют не только Na:!P04, но и смесь Na3P04 с кислой солью фосфорной кислоты Na2HP04.

Подготовка воды

Природная вода даже с наименьшим содержанием солей является непригодной для использования в паровых котлах и тепловых сетях, так как не удовлетворяет предъявляемым требованиям по качеству. Поэтому на электростанциях предусмотрено специальное оборудование и цех химической подготовки воды.

При химической подготовке природная вода проходит через ряд установок, в которых происходит:

- осветление (отстаивание и фильтрация) — удаление механических и органических примесей;

- катионирование, или умягчение воды — удаление из воды солей жесткости (Са, Mg) с заменой на легкорастворимые соли щелочных металлов (Na);

- общее обессоливание в системе выпарных установок с получением обессоленного конденсата;

- обескремнивание;

- дегазация — удаление из воды растворенных в ней газов путем ее подогрева, например, в деаэраторах.

В задачи цеха водоподготовки входят восполнение потерь конденсата и химическая очистка питательной воды от загрязнений, вносимых при ее движении в паровом котле, турбине, конденсаторе. Потери конденсата зависят от типа станции. Наибольшие потери (до 30% и более) имеются в теплоэлектроцентралях, поэтому на этих станциях установки химической водоподготовки значительны как по занимаемой площади, так и по стоимости. [14,стр.485]

Водоподготовительные установки обеспечивают обособленные стадии обработки воды: предварительную, называемую предочисткой, и окончательную — ионитную обработку. Осветления воды, т. е. удаления из нее грубодисперсных и коллоидных примесей, достигают методом коагуляции. Обычно одновременно стремятся достичь снижения щелочности воды, частичного ее умягчения, удаления кремнекислых соединений и т. д. Для этого совместно с коагуляцией применяют, например, известкование и магнезиальное обескремнивание. Сущность коагуляции заключается в добавке в воду сернокислого алюминия. При гидролизе сернокислого алюминия образуется труднорастворимое соединение (гидроокись алюминия А1(ОН)3), выпадающее в осадок в виде хлопьев, задерживающих на своей поверхности взвешенные частицы. При большой щелочности наряду с коагуляцией проводят известкование, вводя гашеную известь Са(ОН)2.

При такой обработке воды снижается щелочность и жесткость воды, удаляются взвешенные частицы, органические соединения и частично соединения железа. Для удаления из воды кремнекислых соединений наряду с известью вводится магнезит или обожженный доломит и коагулянт. Образующаяся в процессе химического процесса гидроокись магния Mg(OH)2 взаимодействует с кремнекислыми соединениями и осаждает их на поверхности хлопьев. Эти методы обработки воды называют методами осаждения, так как взвешенные вещества и соли удаляются в виде осадка. При предварительной обработке не обеспечивается полное удаление из воды солей.

Обработка воды методом ионного обмена осуществляется в фильтрах через слой зернистого материала — ионита. В процессе фильтрования ионы солей, содержащихся в воде, заменяются ионами, которыми насыщен ионит. В качестве обменных ионов в практике водоподготовки применяют катионы натрия (Na + ), водорода (Н + ), аммония (NH4+) и анионы гидроксильные (ОН-), хлоридные (С1"). Если зернистый материал содержит катионы, он называется катионитом, а фильтрация воды через слой катиони-та — катионированием воды, если анионы — а н и о-н и т о м, а обработка воды — анионированием.

При натрий-катионировании катионит поглощает из воды ионы Са + + и Mg++, переводя в раствор эквивалентное количество ионов Na + : 2NaR + Ca2 + ^CaR2 + 2Na + 2NaR + Mg + +:ЈMgR2 + 2Na + , где R — означает сложный комплекс катионита, практически нерастворимый в воде.

При водород-катионировании реакции могут быть записаны так: 2HR-r-Ca2+^CaR, + 2H + , 2HR + Mg2 + ^MgR2 + 2H +

При этом способе обработки вода имеет кислую реакцию. Сочетая обе схемы обработки, можно получить воду с нейтральной реакцией. Если последовательно с этими схемами установить анио-нитовые фильтры, то можно добиться полного химического обессоливания воды и получить воду, близкую по своему составу к конденсату пара с очень низким общим солесодержанием.

Принципиальная схема обработки добавочной воды для питания барабанных котлов низкого и среднего давления. Вода насосом подается в осветлитель. В него же из расходных баков насосами-дозаторами подаются растворы коагулянта и едкого натра. Осветленная вода собирается в промежуточном баке осветленной воды и далее насосом направляется на механические фильтры, где окончательно осветляется. Затем вода проходит через натрий-катионитовые фильтры ступеней для химической очистки и далее по трубопроводу направляется на питание паровых котлов.

Качество питательной воды, подготовленной по этой схеме, недостаточно для питания котлов высокого давления и прямоточных. Для их питания вода кроме указанной очистки проходит дополнительную обработку, принципиальная Вода после натрий-катионитовых фильтров ступени направляется на водород-катионитовые фильтры ступени, слабоосновные анионитовые фильтры I ступени и поступит в декарбонизатор, где происходит выделение углекислоты, образовавшейся в результате химических реакций. Из декарбонизатора вода сливается в промежуточный бак и насосом последовательно пропускается через водород-катионитовые фильтры II- ступени и сильноосновные анионитовые фильтры. После такой обработки вода становится обессоленной. Схемы водоподготовки могут видоизменяться в зависимости от качества исходной воды, типа котлов и потерь конденсата. [14,стр.490]