1.3 Обработка гидразином или сульфитом натрия.

Для удаления из питательной воды остатков кислорода обычно применяют химические методы. Наибольшее распространение получил ввод в питательную воду гидразина N₂H₄после деаэратора. При этом происходит реакция

N₂H₄+O₂→2H₂O+N₂ (1.3.1)

Расход гидразина составляет около 0,1 ... 0,2 г на 1 т деаэрированной питательной воды. Избыточная концентрация его в котловой воде должна находиться в пределах 0,02 ... 0,03 мг/л. Гидразин токсичен и огнеопасен, поэтому обращаться с ним надо очень осторожно. Для ввода гидразина в обрабатываемую воду применяются специальные герметичные устройства, обеспечивающие непрерывную подачу его в трубопровод питательной воды непосредственно после деаэратора.

Более глубокого обескислороживания питательной воды (О₂=0,01 ÷ 0,02 мг/кг) можно добиться, если после термической деаэрации в воду ввести сульфит натрияNa₂SO₃, взаимодействующим с кислородом, растворяемым в воде, по следующей реакции:

2Na₂SO₃+O₂→2Na₂SO₄ (1.3.2)

В отличие от гидрозина дозировка сульфита натрия способствует повышению солесодержания котловой воды. Кроме того, дополнительная концентрация SO₄^2-в котловой воде требует существенного увеличения продувки из-за опасности образования сульфатной накипи.

Скорость химической реакции связывания кислорода сульфитом натрия намного меньше, чем у гидразина. Поэтому в препараты на основе Na₂SO₃следует вводить специальные катализаторы для повышения скорости связывания кислорода.

Существенным преимуществом гидрозина перед сульфитами является то, что избыток гидрозина в котловой воде способен переводить окислы трехвалентного железа в окисел-магнетит.

3Fe₂O₃+N₂H₄→ 2Fe₃O₄+N₂+H₂O (1.3.3)

Избыток гидрозина способен термолизоваться в котловой воде (при tболее 140⁰С), образуя аммиак

2N₂H₄+2H₂O→2NH₄OH+H₂+ N₂ (1.3.4)

Аммиак уходит из воды с паром, растворяется в конденсате и подщелачивает конденсатно-питательный тракт до уровня рН=8,2-9,0. При использовании препаратов на основе гидрозина удается на практике одновременно связывать кислород, поступающий с питательной водой; защитить поверхности котла от коррозии пленкой магнетита, защитить конденсатно-питательный тракт от углекислотной коррозии.

Умягчение питательной воды применяется для паровых котлов низкого давления путём пропускания её через натрий катионитовый фильтр. Фильтрующим веществом является катионит КУ-2-8.

По внешнему виду он представляет сферические зерна от жёлтого до коричневого цветов размером 0,315÷1,25 мм.

Натрий катионитовый метод умягчения основан на способности ионитовых материалов обменивать свои ионы на ионы, содержащиеся в обрабатываемой воде. В качестве ионита применяется сульфоуголь, полученный путём обработки каменных углей концентрированной серной кислотой. В качестве обменного иона служит катион Nа⁺. КатионитNа⁺ образуется при регенерации сульфоугля раствором поваренной соли. При пропускании умягчаемой воды через фильтр протекают реакции обмена катионов Nа⁺ на катионы Са²⁺и Мg²⁺ содержащиеся в воде.

СаCl₂+2NаКат→СаКат₂+2NаCl(1.3.5)

МgSO₄+2NаКат→МgКат₂+Nа₂SO₄(1.3.6)

где Кат – условное обозначение катионита.

Подобные реакции происходят и с другими соединениями Са и Мg.

После израсходования катионов Nа⁺ фильтр подвергают регенерации; его прокачивают растворомNаCl, при этом протекают реакции:

2NаCl+СаКат₂→СаCl₂+2NаКат (1.3.7)

2NаCl+МgКат₂→МgCl₂+2NаКат (1.3.8)

Путём Nа – катионирования общую жёсткость обрабатываемой воды можно снизить до 0,02 мг-экв/кг и ниже. ПриNа – катионировании соли карбонатной жёсткости переходят в бикарбонаты натрия, которые вследствие гидролиза образуют едкий натр; таким образом, вода содержащая соли карбонатной жёсткости, послеNа – катионирования становится щелочной.

Термический метод обработки используется как основной способ получения добавочной воды из забортной в судовых опреснителях при длительном нахождении судов в море. Общее солесодержание дистиллятаморской воды обычно не превышает 10 ... 20 мг/л. При двухкратном испарении (бидистиллят) солесодержание может быть снижено до 0,5 ... 1,0 мг/л, т. е. Такой бидистиллят пригоден в качестве добавочной воды для большинства высоконапряженных водотрубных котлов. Дистиллят получают в глубоковакуумных или адиабатных опреснителях, использующих тепло охлаждающей воды ДВС на дизельных судах.

Магнитная обработка воды относится к физическим методам предотвращения накипеобразования. Под влиянием магнитного поля кристаллическая структура солей и их физико-химические свойства изменяются, и при последующем нагревании воды в пересыщенных растворах эти соливыпадают в виде мелкодисперсного шлама, который находится во взвешенном состоянии и удаляется продувкой. Магнитная обработка питательной воды способствует также разрушению накипи, ранее образовавшейся на поверхностях нагрева.

Магнитная обработка воды производится с помощью специальных аппаратов, которые классифицируются (по способу создания магнитного поля) на аппараты с постоянными магнитами и электромагнитами. Первые подразделяются на аппараты с постоянным и регулируемым рабочимизазорами (для поддержания оптимальной скорости воды в пределах 1 ... 2 м/с). Вторые делятся на аппараты с постоянной и переменной напряженностями магнитного поля.

В питательной воде не исключено содержание ферромагнитных загрязнений, которые отлагаются на внутренних полостях аппарата и снижаютнапряженность магнитного поля в рабочем зазоре аппарата. Вместе с тем судовые котлы работают в широком диапазоне нагрузок, из-за чего скорость питательной воды в рабочем зазоре аппарата не всегда является оптимальной. Жесткость котловой воды при магнитной обработке повышается до15 ... 18мг-экв/л. Отсутствие достоверных методов текущего контроля эффективности магнитной обработки воды и безнакипного режима привело к тому, что рассматриваемый метод не получил признания как самостоятельный вид водообработки. Независимо от наличия аппаратов магнитной обработки питательной воды на всех судах устанавливаются обычные реагентные внутрикотловые воднохимические режимы.

Ультразвуковой методиспользует влияние ультразвука на механизм накипиобразования. Водообработка производится специальными ультразвуковыми аппаратами, представляющими собой импульсивные генераторы электрических колебаний, работающих на магнитострикционной преобразователь (вибратор), с помощью которого создаются упругие механические колебания.

Механические колебания ультразвуковой частоты направляются в водяное пространство силовой установки специальными диафрагмами, непосредственно соприкасающимися с водой. Благодаря воздействию ультразвука, образующиеся кристаллы накипи не налипают на металлические поверхности, а концентрируются в нижней части в виде шлама, удаляемого из агрегата путём периодических продуваний.

Таблица 1.3.1 – Нормы качества питательной воды

Вода	Показатель качества	Единица измерения	Главные, вспомогательные и утилизационные котлы		Главные котлы (водотрубные) давлением
			Водотрубные давления до 2МПа	Водотрубные давлением до 2МПа		Свыше 2 до 4 МПа	Свыше 4 до 6 МПа	Свыше 6 до 9 МПа
Питательная вода	Общая жесткость	Мг-экв/дм3	Не более 0,5	Не более 0,3		Не более 0,2	Не более 0,002	Не более 0,001
	Содержание масла и нефтепродуктов	Мг/дм3	Не более 3	Не более 3		отс	отс	отс
Питательная вода	Содержание кислорода	Мг/дм3	Не более 0,1	Не более 0,1		Не более 0,05	Не более 0,03	Не более 0,02
	Содержание железа	Мкг/дм3	-	-		-	Не более 100	Не более 100
	Содержание меди	Мкг/дм3	-	-		-	Не более 50	Не более 50
	Содержание ионов хлора	Мг/дм3	Не более 50	Не более 15,0		Не более 2,0	Не более 0,2	Не более 0,1
Конденсат	Хлорида	Мг/дм3	Не более 50	Не более 10,0		Не более 2,0	Не более 0,2	Не более 0,1
Дистиллят или химически обработанная вода	Общая жесткость	Мг-экв/дм3	-	Не более 0,05		Не более 0,02	Не более 0,001	Не более 0,001
Пресная вода	Общая жесткость	Мг-экв/дм3	Не более 8	Не более 5		-	-	-

Использованная литература:[1], [2], [3], [4], [5], [6].

Вопросы для самопроверки:

1. Дать определение жёсткости. Виды жёсткости.

2. Термическое обессоливание.

3. Обработка воды гидрозином и сульфитом натрия.

4. Сущность магнитной обработки воды.

5. Основные показатели качества питательной воды.