122928 (Вимоги до води для водогрійних і парових котлів)

Реферат

На тему:

Вимоги до води для водогрійних і парових котлів

План

1. Характеристика природних вод

2. Вимоги до якості живильної води

3. Докотлова обробка води

4. Внутрішньокотельна обробка води

5. Сепарація пари

Список використаної літератури

1. Характеристика природних вод

Надійна і економічна робота котельних установок в значній мірі залежить від якості води, вживаної для підживлення котлів.

Природні води звичайно містять наступні домішки:

механічні (пісок, глина, мів, мул), додаючи їй каламутний вигляд;

колоїдні (речовини органічного походження продукти розпаду тваринних і рослинних організмів, а так само мінерального походження у вигляді з'єднань кремнію, заліза, алюмінію);

розчинені у воді солі натрію, кальцію, магнію і інших;

розчинені у воді гази - кисень, азот, вуглекислота, сірководень і ін.

Основними показниками якості води, вживаної для живлення казанів, є зміст зважених речовин, сухий залишок, окисленість, жорсткість, лужність, кислотність і загальний солевміст.

Зважені речовини - це механічні домішки, що видаляються з води фільтруванням. Вміст зважених речовин у воді виражається в міліграмах на літр (мг/л).

Прозорість води виражається в сантиметрах висоти стовпа води, налитої в скляний циліндр, через який можна ще читати друкарський шрифт або бачити хрестоподібні чорні смужки шириною 1 мм, розташовані на білому матовому кружку на дні циліндра.

Сухий залишок, що характеризує загальний вміст у воді мінеральних і органічних речовин, виражений в мг/л, визначають таким чином. Пробу води ретельно фільтрують і повністю випаровують. Осад, що утворився, висушують при температурі 105-110°С і зважують.

Окислемість характеризується концентрацією органічних речовин у воді і визначається кількістю міліграмів перманганату калію КМпО4, необхідним для окислення домішок, що містяться в 1 л води.

Жорсткість характеризується вмістом у воді солей кальцію і магнію.

Жорсткість води карбонатна (тимчасова), не карбонатна (постійна) і загальна.

Величина карбонатної жорсткості визначається вмістом у воді бікарбонатів - двовуглекислих солей кальцію Са (НСО3) ₂ і магнію М^ (НСО3) ₂. Ці солі нестійкі, при кипінні води утворюють шлам, легко що видаляється при продуванні казана.

Не карбонатна жорсткість визначається вмістом у воді сірчанокислих, вуглекислих і хлористих солей кальцію і магнію СаЗО4, СаСО2, М§504, М§С12. При випаровуванні води ці солі утворюють на внутрішніх стінках поверхонь нагріву погано усуваючу накип.

Загальною жорсткістю називається сума карбонатної і не карбонатної жорсткості.

Раніше жорсткість води вимірювали градусами жорсткості.1° жорсткості відповідав змісту в 1 л води 10 мг окису кальцію або 7,19 мг окису магнію.

В 1951 р. була введена нова одиниця вимірювання жорсткості - мілліграм-еквівалент кальцію або магнію в 1 л води (мг/л).

1° жорсткості рівний 0,35663 мг-экв/л.1 мг-экв/л відповідає змісту в 1 л води 28,04 мг кальції або 20,13 мг магній і рівний 2,8°. Тому для визначення жорсткості в мг-экв/л необхідно жорсткість в градусах розділити на коефіцієнт 2,8.

Для вимірювання невеликої жорсткості (зм'якшена вода, конденсат) застосовують тисячну частку мілліграм-эквівалента - мікрограм-еквівалент в 1 л води (мкг-экв/л).

Природну воду за змістом в ній солей розділяють на: м'яку до 3,5 мкг-экв/л; середньої жорсткості 3,5 мг-экв/л; жорстку більше 7 мг-экв/л.

Лужність води обумовлюється наявністю гідратів, карбонатів, бікарбонатів і фосфатів лужних і лужноземельних металів натрію, калію, кальцію і магнію, що викликає лужну реакцію води, що знаходяться в розчині. Лужність, еквівалентна концентрації гідратів Са (ВІН) ₂, NaОН, називається гідратною, концентрації карбонатів Na₂ (CО) ₃, МgСО₃ - карбонатної, концентрації бікарбонатів Na (НСО₃) Mg (НСО₃) ₂ бікарбонатної. Загальна лужність рівна сумі концентрацій окремих складових.

Лужність природних вод, особливо поверхневих, обумовлюється в основному концентрацією бікарбонатів і в більшості випадків співпадає з величиною її карбонатної жорсткості. Вміст лугу у воді також вимірюється в мг-экв/л або мкг-экв/л.

Кислотність води, тобто наявність в ній вільних мінеральних і органічних кислот, визначають по показнику концентрації водню і позначають знаком рН. Для нейтральної середовища рН = 7, при кислій реакції у воді рН7.

2. Вимоги до якості живильної води

В процесі роботи котла відбувається безперервне випаровування котельної води, поповнюваною живильною водою. Різні домішки, що містяться в котельній воді, викликають утворення твердих відкладень різного хімічного складу (накипи) на внутрішніх стінках поверхонь нагріву і шламу в товщі води, приводять до піноутворення, посиленню віднесення парою котельної води з розчиненими в ній солями в пароперегрівателі, паропроводи і парові двигуни.

Утворення накипу на поверхнях нагріву погіршує передачу тепла від гарячих топочних газів воді, підвищує простій казана в чищенні, збільшує втрати тепла з газами, що йдуть, зменшує пароутворення котельного агрегату і приводить до перевитрати палива.

Найбільш погано проводить тепло силікатний накип, просочений маслом.

Нижче приводяться коефіцієнти теплопровідності накипу в порівнянні з коефіцієнтом теплопровідності сталі:

Сталь……………………………. .39 ккал/м год град

Карбонатний накип……………. .5,0

Сульфатна………………………. .2,0

Силікатна………………………...0,2

Накип, просочений маслом…….0,1

Накип шкідливий і з погляду надійності котельного агрегату. Встановлено, що біля 40% аварій в котельних установках малої потужності відбувалося через накип. Унаслідок малої теплопровідності накипу поверхні нагріву погано охолоджуються водою і температура стінок збільшується. З підвищенням температури зменшується міцність металу. Тому на поверхнях нагріву, де є накип, під дією тиску пари нерідко утворюються вигини і тріщини, які приводять до аварійної зупинки котельного агрегату. Найбільш інтенсивно накип утворюється на самих нагрітих поверхнях нагріву.

Залежно від хімічного складу розрізняють накип: гіпсову із змістом гіпсу 50% і вище (твердий камінь кристалічної структури, важко видаляється з поверхностей нагріву); силікатну із змістом більш 20% кремнієвої кислоти SiO_{2 (}дуже твердий камінь з низькою теплопровідністю, щільно прилеглий до поверхонь нагріву); карбонатну із змістом вуглекислого кальцію не менше 90%, легко що видаляється при очищенні поверхонь нагріву; змішану з відкладеннями гіпсу, силікатів і солей тимчасової жорсткості; рихлі осідання (шлам).

Згідно "Правилам пристрою і безпечної експлуатації парових казанів", загальна жорсткість живильної води парових котлів паровиробництвом 2 т/год і більш не повинна перевищувати наступних середньомісячних норм:

0,5 мг-экв/л для казанів з димовими трубами;

0,3 мг-экв/л для водотрубних казанів з тиском пари до 16 атм;

0,02 мг-экв/л для водотрубних казанів з тиском пари 16 - 31,5 атм.

3. Докотлова обробка води

Докотлова обробка води для живлення котлів складається з наступних процесів: видалення з води механічних домішок і колоїдних речовин, зм'якшування води і видалення з неї кисню і вуглекислоти.

Видалення механічних домішок і колоїдних речовин. Механічні домішки, що знаходяться у воді в зваженому стані, додають їй каламутний вигляд і, відкладаючись у вигляді мула, забруднюють збірки, трубопроводи, поверхні нагріву котельних агрегатів і економайзери.

Механічні домішки віддаляються шляхом відстоювання і фільтрації води у фільтрах.

Закриті (напірні) фільтри (мал.1) є металевими судинами циліндрової форми з сферичними днищами.

Шар фільтруючого матеріалу (роздроблений гравій, кварцовий пісок, антрацит, мармурова крихта) розташовується в нижній частині корпусу.

Освітлювана вода поступає на фільтруючий шар, а одержана (освітлена) відводиться знизу через дренажну систему, призначену для рівномірного розподілу води, по перетину фільтру. Опір фільтруючого шару і дренажної системи долається за рахунок натиску, створюваного насосом.

Дренажною системою фільтрів служать дірчасті труби, розташовані в нижній їх частині. Отвори в трубах призначені для відведення відфільтрованої води. В даний час найбільш широко застосовується ковпачкова дренажна система. До дренажних труб приварені штуцера з різьбленням, на яке навертаються ковпачки круглої або шестигранної форми з отворами. Ковпачки виготовляються з латуні, фарфору або пластмаси.

Мал.1. Механічний напірний фільтр: 1 - патрубок підведення освітлюваної води і відведення промивальної води; 2 - відбивний щиток; 3 - лаз; 4 - промивна система; 5 - фільтруючий матеріал; 6 - дренажна система; 7 - стояк для стислого повітря; 8 - повітропровід; 9 - труба підведення стислого повітря; 10 - патрубок виходу освітленої води

В процесі роботи фільтри забруднюються, тому їх періодично промивають освітленою водою під тиском в напрямі, зворотному фільтруванню, тобто від низу до верху. Якість промивки поліпшується попереднім продуванням фільтруючого шару стислим повітрям, що підводиться в нижній об'єм фільтру через спеціальний пристрій, що знаходиться в шарі фільтруючого матеріалу.

Фільтруючий шар слід очищати у міру його забруднення. Тривалість роботи фільтру між промивками залежить в основному від якості фільтрованої води.

Що знаходяться в природній воді в колоїдному стані частинки глини, кремнієва кислота, окислу алюмінію і заліза і інші речовини фільтром не затримуються. Осідаючи на стінках поверхонь нагріву, вони погіршують передачу тепла від стінки до води і усилюють піноутворення. Такі частинки віддаляються з води коагуляцією. Єство коагуляції полягає в укрупненні колоїдних частинок і виділенні їх, а також суспензій в осад, що відбувається при додаванні до води спеціальних реагентів-коагуляцій. Коагуляцією може бути сірчанокислий алюміній А12 (5О4) з або сірчанокисле залізо Ре5О4. При додаванні у воду сірчанокислого алюмінію відбувається реакція, в результаті якої утворюються вільна сірчана кислота Н25О4 і гідрат окислу алюмінію А1 (ВІН) 3:

А12 (5О4) ₃ + 6Н2О = 2А1 (ВІН) 8 + ЗН25О4.

Сірчана кислота нейтралізується бікарбонатами Са (НСОз) г, що знаходяться у воді:

Н25О4 + Са (НСО3) ₂ = Са5О4 + 2Н2О + 2СО2.

Розчини коагуляцій сильно роз'їдають метал, тому їх готують в дерев'яних, просмолених всередині, баках; трубопроводи і апаратуру захищають кислототривкими матеріалами, а процес коагуляції здійснюють в спеціальних відстійних резервуарах.

При коагуляції зміст органічних речовин, що є у воді, зменшується до 60-80%. У разі забруднення природних вод розчиненими органічними речовинами окисливість води цим методом зменшується тільки на 25-30%

Для поліпшення коагуляції воду підігрівають до 35-40°С в напірному змішуючому підігрівачі.

Зм'якшування води. Докотлове зм'якшування води може здійснюватися термічним або хімічним способом.

Термічний спосіб зм'якшування води заснований на розкладанні солей тимчасової (карбонатної) жорсткості - бікарбонатів кальцію і магнію при нагріванні води до 85-110°С, що супроводжується утворенням погано розчинних карбонату кальцію і гідроокису магнію, що випадає у вигляді твердого осаду. При цьому способі частково віддаляються розчинені у воді кисень і вуглекислий газ.

Термічний спосіб вимагає громіздкої апаратури і тому застосовується в поєднанні з хімічним, при якому як реагенти використовуються їдкий натр і кальцинована сода.

Хімічне зм'якшування води здійснюють методом осадження або катионного обміну, принципово відмінними один від одного.

Обробка води осадженням полягає в створенні умов, при яких накипоутворювачі випадають в осад, а у воді залишаються легкорозчинні речовини, не створюючи накипу.

На мал.2 показана содорегенеративна водопом'ягчувальна установка ВНІЇСП. Прямокутний резервуар роздільний на три відділення: реактор /, відстійник // і бак чистої води III,

Мал.2. Содорегенеративна водопом'ягчувальна установка ВНІЇСП: / - реактор; // - відстійник; // / - бак для чистої води; 1 - масловіддільник - 2 - дозатор; 3 і 8 - трубопроводи; 4 - головки; 5 - приймач; 6 і 7 - ежектори - 9 - дренажна труба; 10 - регулятор рівня; 11 - поплавковий покажчик рівня

закриті герметично кришками. Відділення повідомляються між собою щелевидними вирізками і мають конічні днища з дренажними трубами 9 для видалення шламу. Хімічні реакції і зм'якшування води відбуваються в реакторі, розділеному на три відсіки подовжніми перегородками. Над верхньою частиною середнього відсіку поміщається головка 7, в яку поступає зм'якшувана вода. Усередині головки є два гідравлічні затвори, утворені циліндром і двома знімними тарілками. Під головкою знаходиться приймач 5, в який поступають розчин соди з дозатора 2 і вода. До нижньої частини приймача приєднаний ежектор 6, працюючий на гострій або відпрацьованій парі, попередньо обчищеному від масла.