Водоподготовка котельных

Водоподготовка котельных

Вода, значение ее качества для отопительных котлов. Вода хорошо растворяет различные вещества и входит с ними в соединения, поэтому в природе нет химически чистой воды. Примеси в воде бывают двух видов: механические (песок, глина и т.д.) и химические (соли кальция, магния и др.). В зависимости от содержания в воде химических примесей подразделяют воду на мягкую и жесткую.

Мягкая вода содержит незначительное количество солей кальция и магния, жесткая большее их количество. Для оценки качества воды в технике введено понятие о ее жесткости. Различают жесткость воды временную, постоянную и общую.

Временная жесткость воды (или карбонатная) обусловливается присутствием в ней двууглекислых солей кальция Са(НСОз)г и магния Mg (НСОз)г, которые при температуре св. 70 °С распадаются и выпадают из раствора в осадок в виде шлама. Постоянная жесткость воды (или некарбонатная) обусловливается наличием в воде хлоридов, сульфатов, силикатов и других солей кальция и магния (CaSO₂, MgSO₃, CaCl₃, _MgCI2, CaSC₃ и др). Эти соли при нагревании воды не выпадают из растворов в осадок, поэтому такая вода получила название воды постоянной жесткости.

Общая жесткость воды - сумма временной и постоянной жесткости. Единицей измерения жесткости с 1952 г. является миллиграмм-эквивалент на 1 литр воды (мг-экв/л). Малая жесткость (конденсат, дистиллят) измеряется тысячными долями мкг-экв/л-микрограмм-эквивалентом.

Ранее единицей жесткости являлся градус жесткости, соответствующий содержанию в 1 л воды 10 мг оксида кальции (извести). Единица (мг- экв/л) больше градуса жесткости в 2,8 раза.
В соответствии с ГОСТ 6055 86 единицей жесткости будет являться моль на кубический метр (моль/м³).

Числовое значение жесткости, выраженное в молях на кубический метр (моль/м3), будет равно числовому значению жесткости, выраженному в миллиграмм-эквивалент на кг или литр (мг-экв/кг или мг-экв/л). Один моль на кубический метр соответствует массовой концентрации эквивалентов ионов кальция (1/2 Са₂-Г) 20,04 г/м³ и ионов магния 1/2 Mg) 12,153 г/м³.

В системах теплоснабжения от отопительных котельных с чугунными или стальными котлами неизбежно происходит утечка воды, которую следует пополнять подпиточной водой, предварительно прошедшей обработку в установках химической водоочистки (ХВО), состоящих из осветлительных и коагуляционных аппаратов и водоумягчительных фильтров. Осветлительные аппараты предназначены для удаления из воды взвесей. Соли кальция и магния, вызывающие образование накипи, локализуются в водоумягчительных фильтрах.

Обычно отопительные котельные снабжаются водой из водопровода, которую не требуется очищать. Вода лишь умягчается и дегазируется. Водопроводная вода содержит растворенные соли и газы, при нагревании соли выпадают в осадок на внутренние стенки котлов в виде накипи. Накинь на стенках котлов понижает коэффициент теплопередачи и, следовательно ведет к перерасходу топлива. В топочной части накипь может вызвать перегрев стенки и аварию котла. Раствореииые в воде газы-кислород и углекислота-вызывают коррозию металла. Чугунные котлы мало подвержены коррозии, поэтому кислород и углекислота опасны главным образом для стальных котлов и систем горячего водоснабжения.

Чтобы избежать образования накипи в котлах, следует использовать, воду определенной жесткости или подвергать ее умягчению и дегазации. Дегазация воды в отопительных, котельных производится с помощью вакуумдеаэрации.

Нормы питательной и подпиточной воды. Следует отметить, что единых норм качеству питательной и подпиточной воды, для паровых и водогрейных чугунных котлов не существует. Так, ранее: принималось, что дли паровых чугунных котлов общая жесткость питательной воды должна быть не более 300 мкг-экв/л. Содержание растворенного кислорода и других примесей  нормируется. В соответствии с "Правилами технической эксплуатации котельный жилищно-коммунального хозяйства, выпущенными МЖКХ РСФСР 1 1973 г.. состав питательной воды для паровых чугунных котлов должен быть не хуже указанного ниже:

• Значение pH  не менее 7 
• Жесткость, мкг-экв/.т не более 20(7)
• Содержание, мкг/л, не более: кислорода, углекислоты,сульфита натрия.

По установленным ранее нормам для чугунных водогрейных котлов подпиточная вода тепловых сетей при закрытой системе теплоснабжения должна иметь карбонатную жесткость и выше 700 мкг-экв/л. Общая жескость и содержание кислорода в подпиточной воде не нормируется.

Водоподготовка котельных применяемая в отопительных котельных малой мощности - это упрощенная схема одноступенчатого натрий-катионированый с мокрым хранением реагента.

При натрии катионированном плохорастворимые в воде соли переходят в хорошо растворимые, которые даже при большом содержании в воде не выпадают в осадок. При этом общее количество солей не уменьшается. В качестве катионита применяют минерал глауконит, сульфоуголь и синтетические смолы. Когда катионит истощится (о чем свидетельствует повышение жесткости умягченной воды), приступают к регенерации фильтра. Катионит регенерирует обратным протоком 10%-ю раствора поваренной соли NaCl. Регенерация состоит из взрыхления катионита, пропускания через него раствора поваренной соли и отмывки. При регенерации ионы натрия вытесняют из катионита поглощенные им ионы кальция и магния, которые переходят в раствор. Обработанный таким образом катионит обогащается катионами натрия и вновь обретает способность умягчать жесткую воду. Для удаления продуктов регенерации и остатков раствора поваренной соли катионит отмывают.

Простейшая схема Na-катнонитовой установки показана на рис. 54. Умягчаемая вода поступает в катнонитовый фильтр где соли жесткости вступают в реакцию с катионитом. Для восстановления обменной способности катионит периодически обрабатывают раствором поваренной соли, поступающей в фильтр из солерастворителя.

Способ мокрого хранения реагента (поваренной соли) заключается в том, что соль хранят в бетонных резервуарах.В нижней части которых небольшое ее количество находится в растворенном состоянии (концентрация около 25 %). Этот раствор подают насосом в фильтр соленого раствора, а затем в специальные баки, где разбавляют до концентрации регенеративного раствора -10 % и расходуют по мере надобности.

Водоподготовка котельных использует основное оборудование - катионитовое;

Рис 54, Схема простейшей Na-ка тиомнтомой установка,фильтры, изображенные на рис. 55. Корпус фильтра рассчитан на рабочее давление 392-585 кПа (4-6 атм). В нижней его части расположено дренажное устройство для равномерного распределения проходящей воды по сечению фильтра. Дренажное устройство закреплено в бетонной подушке и состоит из коллектора и системы труб. Вода в трубы входит через штуцера, приваренные к верхней части труб. На штуцера навинчены шестигранные пластмассовые колпачки с несколькими отверстиями на каждой грани. На поверхности бетона с дренажными колпачками расположена кварцевая подстилка с крупностью зерен от 10 до 1 мм. Крупность зерен уменьшается снизу вверх. Кварцевая подстилка предохраняет вынос катионитового материала через дренажную систему. Над подстилкой закладывают катионит, выше располагается водяная подушка. Верхний лаз служит для загрузки кварца и катионита, а нижний люк-для отвода воды во время промывки кварца при первичной загрузке.

Наиболее распространенным катионитом в настоящее время является сульфоуголь, который получают после обработки бурого или каменного угля дымящейся серной кислотой.
При работе фильтра открыты задвижки 1 и 4, остальные закрыты. Для регенерации сначала взрыхляют фильтрующий материал, открывая задвижки 3 и 6. Взрыхляют обычно соленой водой из промывочного бака, в котором она скапливается после промывки. Далее в фильтр подают раствор поваренной соли, открывают задвижки 2 и 5. После регенерации фильтр промывают исходной водой для удаления остатка хлоридов Са и Mg и избытка раствора поваренной соли. При этом открывают задвижки1 и 3.

Промывочную соленую воду собирают в промывочный бак дли использовании в процессе взрыхления в следующий период регенерации и для экономии расхода соли. При отсутствии промывочного бака промывочную воду сбрасывают в дренаж, в этом случае открывают задвижки 1 и 5. Трубопроводы малых диаметров служат для отбора проб воды. В фильтрах последних конструкций подвод воды осуществляют через центр верхнего днища, а отвод - через центр нижнего с проходом отводящей трубы через бетонную подушку.

Регенерацию катнонитового фильтра обычно проводят два-три раза в сутки. Все операции обычно занимают до 1,5 ч, поэтому устанавливают резервный фильтр. Кроме резервного фильтра первой ступени для паровых котельных ставят еще барьерные последовательно включенные фильтры второй ступени. Барьерные фильтры обеспечивают глубокое умягчение и постоянную жесткость выдаваемой воды.

Водоподготовка котельных помимо катионитовых фильтров к основному оборудованию относит насосы, фильтры соляного раствора, баки промывочной воды и мокрого хранения поваренной соли, различные мерники и пр.

В соответствии со СНиП П-35-76 котельные установки для чугунных паровых котлов, а также для стальных паровых котлов, допускающих внутрикотловую обработку воды, разрешается применять магнитную обработку воды при жесткости исходной воды -9000 мкг-экв/л и содержании железа -300 мкг/л.

По данным АКХ им. К. Д. Памфилова, магнитная обработка рекомендуется для чугунных н стальных секционных котлов с тепловой нагрузкой поверхности нагрева не более 24,4 тыс. Вт/м; 21 тыс. ккал/(м*ч) при карбонатной жесткости воды не более 9000 ккг-экв/л.

Схема установки противонакипного магнитного устройства с постоянными магнитами ПМУ-1 показана на рис. 56. Принцип действия ПМУ-1 (рис. 57) заключается в следующем: При пропускании подпиточной воды через магнитное поле определённого напряжённости и полярности  растворённые в ней соли  меняют структуру и не осаждаются на стенках котла,а  выпадают в осадок в виде шлама,который удаляется через сепараторный шламоотделитель.

В настоящее время разработаны новые аппараты по магнитной обработке воды в отопительных котел¬ных:АМП-5-аппарат магнитный противонакипный и АФЬМ-40-аппарат ферритобариевый магнитный. Цифры соответствуют производительности аппаратов в м:,/ч.

Для магнитной обработки воды в стальных котлах средней производительности используются также установки с электромагнитами постоянного и переменного тока. Аппараты устанавливают на линии исходной воды, поступающей в питательный бак или дегазатор.

Вакуумная деаэрация. Кислород и углекислота, растворенные в воде, вызывают коррозию стенок котлов. Растворенные газы и воздух из воды удаляют дегазацией. Существуют несколько способов удаления (деаэрации) из воды растворенных газов: термическая деаэрация, вакуум-деаэрация.

В водогрейных отопительных котельных, в которых нет пара, рекомендуется дегазировать воду с помощью вакуум-деаэрации. Принцип работы установки для вакуумной деаэрации заключается в следующем: вода из бака-аккумулятора подпиточным насосом подается к эжектору. Эжектор создает в головке деаэратора необходимый вакуум. После эжектора вода сбрасывается в открытый бак (газоотделитель), где происходит отделение части газов от воды. Для интенсивной дегазации воду в деаэраторе подогревают до 50-60° С.

Деаэрация с помощью сталестружечных и магномассовых фильтров, а также электрохимическим способом не нашла применения.

Водоподготовка котельных включает в себя химическую очистку котлов от накипи. Этот способ является единственно возможным для очистки от накипи чугунных и стальных секционных котлов. Очистку производят раствором соляной кислоты. Реже для этой цели используют фосфорную, хромовую и серную кислоты. Однако, хотя кислотная очистка весьма эффективна, частого ее применения надо всячески избегать из-за возможной коррозии металла. Для химической очистки котлов применяют слабые водные растворы соляной кислоты с концентрацией до 10 % с добавкой ингибитора замедлителя кислотной коррозии. который не препятствует разложению накипи, ко снижает коррозию металла (технический уротропин, за-медлители марки ЛБ-5, ПБ-6, столярный и мездровый клей). Работа должна выполняться квалифицированным персоналом в специальной одежде (брезентовый костюм, обувь, резиновые перчатки и предохранительные очки) со строгим соблюдением инструкций при температуре 15-25° С. Перед очисткой котел отключают от системы отопления, с него снимают арматуру, в трубопроводы устанавливают деревянные заглушки. Процентное содержание соляной кислоты в растворе устанавливают из расчета  % кислоты на 1 мм слоя накипи в котле. Если толщина накипи более 10 мм. химическую очистку котла производят в два три приема. Для определения толщины слоя осторожно скалывают два кусочка накипи через верхние и нижние ниппельные отверстия крайних секций, принимая для расчета кусочек с большей толщиной. Для приготовления раствора кислоты пользуются деревянными или металлическими бочками вместимостью 100-500 л. Раствор кислоты подается в котел самотеком снизу котла, поэтому бочки располагают на козлах или, при заглубленной котельной на поверхности земли.

При подаче раствора в котел сразу же начинается разложение накипи с большим выделением углекислого газа и пены, которые отводятся по шлангу в бочку-отстойник. В тесной котельной при отсутствии вентиляции для контроля накопления углекислого газа необходимо поставить на пол зажженную керосиновую лампу или фонарь.При затухании лампы работы должны быть прекращены до тех пор, пока не проветрят помещение.

Процесс очистки занимает 1-1,5 ч и кончается прекращением выделения углекислого газа и лены. В результате реакции раствор кислоты из прозрачно-зеленого быстро делается мутно-коричневым, так как он содержит более 90% накипи, остальная часть накипи находиться в осадке в виде шлама. По окончании прочистки котёл промывают водой с помощью изогнутой трубки. Вставляемой в ниппельные отверстия секций й постепенно передвигаемой внутрь котла для промывки каждой секции. Промывка продолжается до тех пор, пока из котла не станет вытекать чистая вода. После окончания промывки необходимо проверить, как котел очищен от накипи, осветив его через ниппели переносной лампой напряжением не выше 12 В.

После промывки котла водой производится его щелочение, которое полностью нейтрализует остатки кислоты в котле и способствует восстановлению защитной пленки на поверхности металла, разрушенной действием кислоты. Щелочение производится 1 %-м раствором едкого натра. 2 %-м раствором кальцинированной соды или 2 %-м раствором тринатрий-фосфата. После наполнения котла щелочным раствором последний нагревают до температуры кипения, после чего пускают насос и производят щелочение котла (циркуляцией раствора) в течение 3 ч.После остывания раствор щелочи сливают и котел вновь тщательно промывают от шлама. Затем проводят гидравлическое испытание котла для выявления возможных неплотностей ранее скрытых накипью и иногда неправильно приписываемых действию кислоты на металл. После этого составляют акт по установленной форме.Очистку котлов от накипи производят с помощью передвижной установки, смонтированной на одноосном прицепе.