8 Расчет водоподготовки и подбор оборудования

Водно-химический режим работы котельной должен обеспечить работу котлов, пароводяного тракта, теплоиспользующего оборудования и тепловых сетей без коррозионных повреждений и отложений накипи и шлака на внутренних поверхностях, получения воды и пара требуемого качества.

Показателем качества питательной воды для паровых котлов и подпитки тепловых сетей закрытых систем теплоснабжения должны соответствовать требованиям СНиП II-36-73 [5].

Способ обработки воды для питания паровых котлов следует принимать исходя из нормативных к ней требований, а также допустимой величины непрерывной продувки котлов. Наиболее подробно способы предварительной очистки воды, её умягчению и дегазации изложены в учебном пособии [6].

В основе метода докотловой обработки воды лежит двухступенчатая схема её умягчения одним из ионных методов. Выбор схемы водоподготовки осуществляется по трем показателям: проценту непрерывной продувки – Р_s; относительной щелочности – Щ_о и концентрации углекислоты СО₂ в паре.

Предварительно расчет проводится для двухступенчатого натрий-катионирования.

Процент непрерывной продувки паровых котлов определяется по следующей формуле

, %, (8.1)

где S_к.в. – сухой остаток котловой воды, мг/л, принимается по таблице 8.1 в зависимости от типа котла;

S_п.в. – сухой остаток питательной воды, мг/л.

Питательная вода представляет собой смесь химически обработанной воды с конденсатом.

Сухой остаток питательной воды рассчитывается по формуле

S_п.в. = S^Na_х.в. (1-К)+ S_к-та∙К, мг/л, (8.2)

где S^Na_х.в. – сухой остаток химочищенной воды, мг/л;

К – общий возврат конденсата в котельную в долях от её паропроизводительности с учетом конденсата, возвращенного с производства;

S_к-та – сухой остаток конденсата, принимаемый равным 5 мг/л.

. (8.3)

S^Na_х.в.= S_и.в.+2,96Ж_Са+10,84Ж_Мg, мг/л, (8.4)

где S_и.в. – сухой остаток исходной воды, определяется по приложению С.

Ж_Са, Ж_Мg – кальциевая и магниевая жесткость соответственно, мг-эвк/л.

Таблица 8.1 – Требования к качеству котловой воды

Для использования тепла непрерывной продувки следует предусмотреть общие на все котлы сепараторы и теплообменники. При величине непрерывной продувки менее 1 т/ч допускается установка только сепараторов, т.е. при

≥1 т/ч, (8.5)

необходимо устанавливать, кроме сепараторов и теплообменник.

Расчетная величина процента непрерывной продувки не должна превышать 30 %.

Относительная щелочность котловой воды определяется по формуле

, % (8.6)

где Щ_х.в. – щелочность Na-катионированной воды равная щелочности исходной воды, а Щ_и.в.=[НСО₃], мг-экв/л.

Допустимая величина относительной щелочности котловой воды для сварных котлов с давлением пара Р>1 МПа не должна превышать 20 % во избежание межкристаллитной коррозии котельного агрегата в местах сварки и вальцовки труб. Для сварных котлов с давлением Р<1 МПа Щ_о не нормируется.

Концентрация углекислоты в паре при термической деаэрации с барботажным устройством определяется по формуле

СО₂=22Щ_х.в.(1-К)(1-σ_q+σ), мг/кг, (8.7)

где σ_q≈0,6 – доля разложения NаНСО₃ в деаэраторе с барботажем;

σ – доля разложения NаСО₃ в котле, принимается в зависимости от давления.

При Р=1,1 МПа σ≈0,6, при Р=1,4 МПа σ≈0,7.

Предельно допустимая концентрация углекислоты в паре для предотвращения углекислотной коррозии пароконденсатного тракта и пароиспользующего оборудования принимается при выборе схемы обработки воды не более 100 мг/кг.

Выбор схемы ХВО

Рекомендации по выбору схемы химводоочистки для приготовления питательной воды экранированных паровых котлов следующие:

а) если все три показателя: Р_s, Щ_о, СО₂ не превышают допустимой величины, то принимают схему ХВО – двухступенчатое Na-катионирование;

б) если Р_s и СО₂ не превышают нормативной величины, а 20 % <Щ_о< 50 %, то следует принять Na-катионирование с дозировкой 5-10 %-ного раствора NaNO₃ в обработанную воду для снижения щелочности котловой воды;

в) если все три показателя: Р_s, Щ_о, СО₂ превышают допустимую величину, то следует принять схему Н-Na-катионирования с «голодной» регенерацией водоро-катионитных фильтров или схему NH₄-Na-катионирования, когда допускается присутствие аммиака в паре;

г) если P_s не превышает допустимой величины, а Щ_о>20% и СО₂>100 мг/л, то возможность применения Na-Сl ионирования при отсутствии в воде органических соединений и железа определится выполнением следующих условий, связанных с качеством исходной воды:

(8.8)

(8.9)

где содержание анионов сильных кислот, включая , в исходной воде берется в миллиграммах – эквивалентах на литр.