Водное хозяйство

1 Водный режим работы котлов

Бесперебойная и экономичная работа котлов ТГУ возможна только при правильной организации в ней водного режима. Наличие механических примесей и взвешенных частиц в воде приводит к отложениям и забивке труб грязью. Наличие солей в воде приводит к отложению накипи на внутренних поверхностях труб котла.

В соответствии с требованиями СНиП II-35-76* «Котельные установки» [1] запрещается проектировать ТГУ без водоподготовки.

Основными накипеобразующими примесями необработанной воды являются соли кальция и магния, содержание которых обуславливает жесткость воды:

• сульфат кальция ;

• карбонаты кальция и магния , ;

• силикаты кальция и магния , ;

• гидроокиси , и т.д.

Выделение твердой фазы из воды происходит из-за упаривания воды, вследствие чего повышается концентрация солей в ней и раствор приближается к насыщению. Накипь, состоящая в основном из , образуется уже при температуре 40…50 С. В местах ее отложения происходит перегрев металла труб котла и деформация или даже появление трещин, при этом резко ухудшается теплопередача за счет дополнительного термического сопротивления самих отложений.

Выделение из воды твердой фазы (накипи) и отложение ее на поверхностях нагрева называют первичным процессом накипеобразования.

Выпадающий в осадок в виде взвешенных частиц (шлама) в объеме воды, который легко удаляется из котла с помощью продувки, называют вторичными отложениями.

Для нормальной работы котлов должен быть создан безнакипный режим работы, который обеспечивается за счет соответствующей подготовки сырой воды.

2 Физико-химические характеристики воды

При работе ТГУ в ее различных частях движется вода с разными свойствами:

• сырая – берется из открытых водоемов, рек, подземных скважин, хозяйственно-питьевого водопровода;

• химически очищенная – вода, прошедшая цикл очистки от солей жесткости:

• питательная – химически очищенная вода, не содержащая растворенных газов;

• подпиточная – очищенная вода, идущая на подпитку тепловых сетей или собственные нужды установки;

• котловая – вода, циркулирующая в контуре котла;

• продувочная – солесодержащая вода, удаляемая из котла при продувке;

• сетевая – вода, циркулирующая в тепловой сети.

Качество воды может быть охарактеризовано рядом параметров:

1. Количество взвешенных частиц, мг/кг . К взвешенным частицам относят механические примеси, удаляемые из воды путем фильтрования. Для определения количества взвеси необходимо взять 1 кг воды и профильтровать ее. Затем высушить фильтровальную бумагу с осадком и определить массу осадка в мг.

2. Сухой остаток S, мг/кг. Его получают испарением 1 кг отфильтрованной воды при температуре 105-110 С. Этот показатель характеризует количество растворенных в воде веществ.

3. Общее солесодержание (минеральный остаток), мг/кг. Характеризует количество солей в воде. На практике можно определить суммированием катионов и анионов, полученных в результате полного химического состава воды.

4. Жесткость, мг-экв/кг. Бывает:

   • Общая Ж₀ – характеризует содержание в воде всех солей кальция и магния;

   • Карбонатная(временная) Ж_К – обусловлена наличием в воде бикарбонатов кальция и магния и ;

   • Некарбонатная (постоянная) Ж_П - характеризуется наличием в воде остальных солей кальция и магния (хлоридов , сульфатов и и т.д.)

. (3)

• Кальциевая - зависит от концентрации в воде катионов кальция;

• Магниевая - зависит от концентрации в воде катионов магния.

. (4)

где - концентрация в воде соответственно катионов кальция и магния, мг/кг;

20,04 и 12,16 – эквивалентные массы кальция и магния, мг-экв/кг.

Эквивалентная масса равна молекулярной массе вещества, деленной на его валентность. ( = 40,08 моль, валентность II, = 24,305 моль, валентность II).

При кипении воды бикарбонаты кальция и магния переходят в карбонаты и выпадают в осадок в виде шлама, который удаляется при продувке.

,

5. Щелочность, мг-экв/кг. Характеризуется содержанием в воде щелочных соединений. Различают:

• Общую Щ₀ – характеризует наличие в воде различных ионов;

• Гидратную Щ_Г – характеризуется наличием в воде гидроксильных групп ОН^-;

• Бикарбонатную Щ_Б – определяется по наличию в воде бикарбонатных ионов НСО₃^-;

• Карбонатную Щ_К - определяется по наличию в воде карбонатных ионов СО₃^2-.

(5)

6. Содержание кремниевой кислоты , мг/кг. Характеризует концентрацию в воде соединений кремния. Вредное влияние соединений кремния сказывается на работе котлов с давлением более 7 Мпа. Только при таком давлении кремниевая кислота способна растворяться в паре.

7. Окисляемость мг/кг. Растворенные в воде агрессивные газы О₂ и СО₂ вызывают различные виды коррозии и характеризуют коррозионные свойства воды. Растворенные газы удаляются из воды при нагревании (в термическом деаэраторе).

Обработку воды можно представить в виде схемы: