ХВО

7.4.1. ХВО.

Для умягчения воды применяют метод катионного обмена. Умягчить воду, т.е. снизить её жёсткость, это значит удалить из неё накипеобразователи.

Рекомендуемый метод катионного обмена используют в качестве натрий-катионирования, водородно-натриевого катионирования и аммоний-натриевого катионирования при докотловой обработке воды, когда большинство солей жёсткости переводят в соли с большой степенью растворимости, причём никаких осадков не образуется.

Такие соли даже при большом их количестве в составе котловой воды не будут доходить в растворе до состояния насыщения и, следовательно, выпадать кристаллами накипи на стенки котла.

Таким образом, химическая водоподготовка не избавляет воду от солей, но изменяет их количество и качество, что позволяет при правильно организованном режиме эксплуатации избавиться от накипи.

 В данной котельной установке применено двухступенчатая схема Na – катионирования.

Фильтр Na – катионирования выбирается по расходу химически очищенной воды, рассчитанный в тепловой схеме: G_хов= 8,03 т/ч.

Техническая характеристика Na – катионитового фильтра:

1.   Марка фильтра: ФИПа І-1,0-0,6-Na,

2.   Давление: – рабочие: 0,6 МПа,

– пробное гидравлическое: 0,9 МПа,

3.   Вместимость корпуса: 2,27 м³,

4.   Производительность: 20 м³/ч,

5.   Фильтрующая загрузка: – высота: 2 м,

– объём: 1,6 м³,

6.   Масса: – сульфоугля при γ = 0,65 ÷ 0,7 т/м²: 1,04 ÷ 1,12 т,

– катионита КУ-2 при γ = 0,71 т/м²: 1,14т,

7.   Внутренний диаметр корпуса: 1000 мм,

8.   Высота фильтра: 3685 мм,

9.   Толщина стенки: 9 мм,

10.Условный диаметр арматуры:

–    для подвода исходной и промывочной воды: 50 мм,

–    для отвода обработанной воды: 50 мм,

–    для подвода регенерационного раствора: 50 мм,

–    для подвода и отвода взрыхляющей воды: 50 мм,

–    для отвода регенерационного раствора, отмывочной воды и первого фильтрата: 50 мм,

–    для гидровыгрузки фильтрующего материала: 100 мм,

11.Масса конструкции фильтра: 1,09 т.

По теории электролитической диссоциации молекулы некоторых веществ, находящихся в водном растворе, распадаются на положительно и отрицательно заряженные ионы – катионы и анионы.

При Na – катионировании, растворённые в воде соли кальция (Ca) и магния (Mg) при фильтрации через катионитовый материал (NaR) обменивают катионы Ca²⁺ и Mg²⁺ на катионы Na⁺. В итоге получаются только натриевые соли – которые обладают большой степенью растворимости.

Изменение солевого состава воды происходит по следующим формулам:

2NaR + Ca(HCO₃)₂ = CaR₂ + 2NaHCO₃

2NaR + Mg(HCO₃)₂ = MgR₂ + 2NaHCO₃

2NaR + CaSO₄= CaR₂ + Na₂SO₄

2NaR + MgSO₄= MgR₂ + Na₂SO₄

2NaR + CaCl₂= CaR₂ + 2NaCl

2NaR + MgCl₂= MgR₂ + 2NaCl

R – условно показана сложная формула катионитового материала

В дальнейшем в воде происходит разложение бикарбонатов натрия:

2NaHCO₃ = Na₂CO₃ + СО₂

Na₂CO₃ + Н₂О = 2NaОН + СО₂

Катионитовым материалом, заполняющий фильтр, является сульфоугль. Его получают после обработки бурого или каменного угля дымящейся серной кислоты.

Диаметр зерна: 0,3 ÷ 1,2 мм,

Насыпная масса в воздушно- сухом виде: 0,55 т/м³,

Ёмкость поглощения: 300 мг-экв/л,

Верхний предел температурной стойкости: 70 ^оС,

Годовой износ: 10 ÷ 15 %

Ёмкость катионитового материала есть предел его обменной способности, после чего израсходованные катионы необходимо восстанавливать регенерацией.

Регенерация катионитового материала производится 6 ÷ 8 % раствором поваренной соли, пропускаемым через него, в результате регенерации действие сульфоугля восстанавливается. Реакции идут по уравнениям:

CaR₂ + 2NaCl = 2NaR + CaCl₂

MgR₂ + 2NaCl = 2NaR + MgCl₂

Концентрированные растворы хлоридов кальция и магния, а также избыток соленого раствора выбрасываются в дренаж. Характерной особенностью Na – катионирования является отсутствие солей выпадающих в осадок. Поэтому не смотря на то что жесткость второй ступени доводят до 0,02 мг-экв/кг, щёлочность умягчённой воды остаётся равной карбонатной жёсткости исходной воды.

Сухой остаток при Na – катионировании можно считать постоянным.

Получающийся при разложении NaHCO₃ едкий натрий (NaОН) даёт вспенивание воды и может вызвать коррозию металла котла, а углекислота, остающаяся в конденсате, – коррозию конденсатопроводов. Но так как относительная щёлочность получается меньше 20 %, то она не нуждается в нейтрализации.

Двухступенчатая схема Na – катионирования.

В фильтр 1 загружен катионитовый материал – сульфоугль.

Подлежащая обработке вода подаётся по трубопроводу 2 на фильтр первой ступени и проходит сверху вниз через слой сульфоугля. После прохождения исходной воды через фильтр первой ступени, вода с жёсткостью 0,5 мг-экв/кг поступает на фильтр второй ступени.

Умягчённая вода (до 0,02 мг-экв/кг) отводится в термический деаэратор по трубе 5.

На время регенерации катионитовые фильтры поочерёдно выключают из работы. Регенерационный раствор поваренной соли подаётся из бака раствора соли по трубе 3 и сбрасывается в дренаж 4. Скорость пропускания регенерационного раствора 3 ÷ 5 м/ч.

Процесс регенерации включает в себя следующие операции:

1.    Взрыхление катионита исходной водой происходит снизу вверх.

2.    Регенерация катионита происходит сверху вниз.

3.    Отмывка катионита исходной водой от продуктов регенерации.

Отмывка Na – катионитового фильтра заканчивается при снижении жёсткости: после Ι ступени до 0,5 мг-экв/кг; после ΙΙ ступени до 0,02 мг-экв/кг.

После отмывки фильтр готов к работе в режиме умягчения. При роботе в режиме умягчения необходимо следить за: перепадом давления создаваемого фильтром; качеством умягчённой воды; следить за отсутствием катионита в умягчённой воде.

Деаэратор атмосферного типа выбирают по расходу химически очищенной воды, к этому расходу следует прибавить расход конденсата от пароводяных водоподогревателей, т.к. его направляют в верхнюю часть деаэрационной колонки: G_хим = 8,03 + 10,01 + 1 = 19,04 т/ч;

В котельной установлен атмосферный деаэратор марки ДА-25 с барботажным устройством, которое установлено в баке-аккумуляторе деаэратора.

Техническая характеристика деаэратора ДА-5:

1.   Номинальная производительность: 25 т/ч;

2.   Рабочие давление: 0,12 МПа;

3.   Температура деаэрированной воды: 104 ^оС;

4.   Средняя температура подогрева воды в деаэраторе: 10 ÷ 40 ^оС;

5.   Размеры колонки: – диаметр и толщина стенки корпуса: 530х6 мм;

– высота: 2195 мм;

6.   Масса: 280 кг;

7.   Пробное гидравлическое давление: 0,3 МПа.

Описание работы деаэратора.

Деаэрацией называется освобождение питательной от растворённого в ней воздуха в состав которого входит кислород (О₂) и двуокись углерода (СО₂). Будучи растворенными, в воде эти газы вызывают коррозию питательных трубопроводов и поверхности нагрева котла, вследствие чего оборудование выходит из строя.

Термический деаэратор служит для удаления из питательной воды растворённых в ней кислорода и двуокиси углерода путём нагрева воды до температуры кипения. При температуре кипения воды растворённые в ней газы полностью теряют способность растворяться. Деаэратор состоит из бака-аккумулятора и деаэрированной колонки, внутри которой расположен ряд распределительных тарелок. Внутри бака-аккумулятора расположено барботажное устройство – оно служит для дополнительного удаления растворённых газов путём частичного перегрева питательной воды. За счёт барботажного устройства качество деаэрации улучшается.

Питательная вода поступает в верхнюю часть деаэратора на распределительную тарелку. С тарелки вода равномерными струйками распределяется по всей окружности деаэраторной колонки и стекает через ряд расположенных, с мелкими отверстиями, тарелок.

Пар для подогрева воды вводится в деаэратор по трубе и распределяется под водяную завесу, образующуюся при скитании воды. Пар расходясь во все стороны поднимается вверх навстречу питательной воды при этом нагревая её до температуры 104 ^оС, что соответствует избыточному давлению в деаэраторе 0,02 ÷ 0,025 МПа.

Пар для барботажного устройства подводится по отдельной трубе.

При этой температуре воздух выделяется из воды и вместе с остатком не сконденсировавшегося пара уходит через вистовую трубу, расположенную в верхней части деаэраторной колонки непосредственно в атмосферу.

Освобождённая от кислорода и двуокиси углерода и подогретая вода выливается в бак аккумулятор, расположенный под колонкой деаэратора, откуда расходуется для питания котлов.

Во избежания значительного повышения давления в деаэраторе на нём устанавливают два предохранительных клапана, а так же гидравлический затвор на случай образования в нём разряжения.

Деаэратор снабжён водоуказательным стеклом, регулятором уровня воды в баке, регулятором давления и необходимой измерительной аппаратурой.