Промышленная химводоочистка для котельных. Привет студент

На нужды горячего водоснабжения и подпитку поступает вода из существующего хозяйственно-питьевого водопровода котельной, отвечающая требованиям ГОСТ 2874–82 «Вода питьевая».

Требования к качеству подпиточной воды приняты по «Нормам качества подпиточной и сетевой воды тепловых сетей НР 34–70–051–83».

Для уменьшения содержания железа в проекте предусматривается установка обезжелезивания. Умягчение воды по способу натрий-катионирования.

Обезжелезивание воды происходит в фильтрах обезжелезивания. Через фильтр, загруженный сульфоуглем, пропускается аэрированная вода в течение 170–180 часов. За это время на поверхности зерен сульфоугля образуется пленка из соединений железа, служащая в дальнейшем катализатором. Когда потери напора в слое загрузки возрастают до 10 м. вод. ст., фильтр отключают на промывку.

Химводочистка воды принята по схеме двухступенчатого Na-катионирования. К установке принят блок из четырех Na-катионитовых фильтров. Два фильтра работают на 1-ой ступени умягчения, один - на 2-ой ступени умягчения и один резервный.

В баке мокрого хранения соли поддерживается постоянный уровень при помощи бачка постоянного уровня, 26% раствор соли из бака мокрого хранения поступает в емкость для хранения. Концентрированный раствор соли при помощи эжектора разбавляется до 7% концентрации и подается на регенерацию.

Для подпитки сети используется вода из системы водоснабжения, которая после химводоочистки поступает в вакуумную деаэрационную установку ДСА–50. Деаэрированная вода через регулятор давления поступает в обратный сетевой трубопровод для подпитки теплосети.

7.3. Выбор схемы водоподготовки

Расход пара на технологию D Т = 18 т/ч.

Количество потерянного конденсата:

G к =(1-  )  D Т = (1-0,7)  18=5,4 т/ч

где - доля возврата конденсата, принимаем (60-70%);

D Т – расход пара на производство, т/ч.

Количество возвращаемого конденсата:

G Т = D Т - G К = 18 - 5,4 = 12,6 т/ч

Расход пара на деаэрацию и подогрев сырой воды.

Принимается равной 9% от D Т:

D д + D св = 0,09  D Т = 0,09  18 = 1,62 т/ч

Потери пара внутри котельной принимается равными 2 % от D T:

D пот =0,02  D T =0,02  18=0,36 т/ч

Полное количество пара, производимого котельной:

D = D T + D д + D св + D пот = 18+1,62+0,36=19,98 т/ч

Количество пара, которое можно получить из расширителя непрерывной продувки:

где
т/ч

Р пр – величина прдувки (2-10%), принимаем 3%;

i l 1 - энтальпия котловой воды при давлении в котле

826,1кДж/кг;

i ll н иi l 2 – энтальпия пара и воды при давлении в

расширителе (1,5 кгс/см 2);

i ll н = 2692,39 кДж/кг;i 1 2 = 464,54 кДж/кг;

 - степень сухости пара, выходящего из расширителя

 под – КПД подогревателя (расширителя) (0,98)

Количество воды уходящей из расширителя:

G 1 пр = G пр - D пр =0,6 – 0,1=0,5 т/ч

Количество питательной воды, поступающей в котлы:

G пит =  D + G 1 пр =19,98+0,5=20,48 т/ч

Общее количество воды на выходе из деаэратора (питательная вода):

G д = G пит =20,48 т/ч

Если принять, что количество выпара из деаэратора питательной воды равно 0,4% расхода подаваемой через него воды, то:

D вып =0,004  G д =0,004  20,48=0,08 т/ч

Тогда производительность химводоочистки должна быть:

G хво = G к + G 1 пр + D пот + D вып =18+0,5+0,36+0,08=18,94 т/ч

Расход сырой воды на ХВО учитывается величиной коэффициентаk= 1,1-1,25. Этот коэффициент учитывает количество воды, идущей на взрыхление катионита, его регенерацию, обмывку и прочие нужды ХВО

G св = k  G хво =1,25  18,94=23,68 т/ч

Так как от производственных потребителей конденсат возвращается не полностью, то питание котлов предусматривается химически очищенной водой. Согласно нормам качества питательной воды для экранированных котлов давлением до 14 ата не должна превышать 20 мг-экв/кг.

(Справочник эксплуат-ка газ. котельных стр.223)

Замена в котлах твердого и жидкого топлив газовым позволяет увеличить их производительность за счет: дополнительного экранирования топок; повышения теплового напряжения топочного объема; правильного выбора количества горелок, их конструкции и мест установки; улучшения условий теплопередачи в конвективной части котла благодаря уменьшению загрязненности поверхностей нагрева; увеличения к.п.д. котла благодаря отсутствию потерь тепла с механическим и химическим недожогами и возможности сжигания газа с меньшими избытками воздуха.

Химводоподготовка для котельных подразумевает под собой комплексную обработку воды, поступающей в водогрейные и паровые котлы, специальными химическими реагентами с целью снижения жесткости воды и ее очищения от вредных примесей. Химводоподготовка для котельных различного типа обеспечивает сохранение работоспособности всех систем котельной. Главная задача химводоподготовки для котельных - предотвратить коррозию и защитить нагревательные элементы от образования накипи.

Таким образом, основным и обязательным элементом для котельных: будь то водогрейные или паровые установки, является процесс умягчения воды, который осуществляется с помощью специальных установок непрерывного действия. Подобные установки также используют на промышленных предприятиях с непрерывным производственным циклом.

Умягчение воды позволяет не только предотвратить образование твердых солевых отложений на внутренних поверхностях котлов, труб и нагревательных элементов, но и способствует экономному потреблению различных моющих средств. Практика показывает, что комплексная химводоподготовка для котельных снижает жесткость воды до 0,07-1 мг. экв/л (воду с таким показателям жесткости используют на текстильном, бумажном, химическом производствах), в некоторых случаях, например, для питания котлов среднего и низкого давления, в которых допускается использование воды с показателем жесткости не более 0,3 мг. экв/л, требуется двухступенчатая обработка воды, после которой показатель жесткости не превышает 0,01-0,02 мг. экв/л.

Как правило, умягчающие воду установки и , используемые для химводоподготовки для котельных, представляют собой конструкцию из двух фильтров, параллельно скрепленных между собой. Сами фильтры – выполненные из стеклопластика корпуса, которые имеют ламинированную полиэтиленом внутреннюю поверхность. Другими обязательными элементами установки для химводоподготовки в котельных являются два автоматических управляющих клапана, фильтрующая среда, дренажно-распределительная система и баки, в которых приготавливается раствор реагентов.

Существуют множество моделей фильтров непрерывного действия, применяемых в системах химводоподготовки для котельных, но все они работают по одной из трех схем: Twin Alternating, Twin Parallel (Duplex) и Triplex.

Первая из схем работает следующим образом: два фильтра включены параллельно, однако, только один из них работает в режиме фильтрации, другой же может быть либо в состоянии регенерации, либо ожидания. Когда цикл фильтрации завершается, фильтры меняются ролями и следующий цикл фильтрации осуществляется уже тем фильтром, который был в режиме ожидания или регенерации. Установки с подобными системами химводоподготовки для котельных используются, прежде всего, там, где необходимо постоянно поддерживать заданную изначально производительность.

Вторая из названных схем подразумевает одновременную работу двух параллельно включенных фильтров в режиме фильтрации. Такая отличается двойной производительностью. Однако фильтры также нуждаются в периодической регенерации, которая происходит по очереди и мере надобности. Соответственно, в какой-то момент на определенный временной период в режиме фильтрации будет находиться только один фильтр, в результате чего производительность установки резко падает.

Схема Triplex представляет собой усовершенствованию схему Twin Parallel: к двум параллельно включенным фильтрам, работающим в режиме фильтрации, подсоединяется третий. Такая установка химводоподготовки для котельных отличается тройной производительностью в момент работы всех трех фильтров. В режим регенерации фильтры переключаются также поочередно. Таким образом, двойная производительность схемы Twin Parallel поддерживается непрерывно.

Фильтрующая среда в установках для химводоподготовки для котельных может быть различной. Среди методов, применяемых для умягчения воды, наиболее распространенными являются: реагентный, при котором в воду вмешивают реагенты, вступающие в химические реакции с солевыми растворами, содержащимися в воде. В результате образуются малорастворимые кальциево-магниевые соединения, которые выпадают в осадок.

Другой метод – катионитовый, основанный на свойствах некоторых веществ, заключается в том, чтобы обменивать свои катионы (это может быть натрий или водород) на катионы магния и кальция, которые содержаться в соли, растворенной в воде. В результате образуются натриевые соли, не передающие воде жесткость. Зачастую в процессе комплексной химводоподготовки для котельных используют комбинацию названных методов умягчения воды.

Вода, одновременно являющаяся дешевым теплоносителем и универсальным растворителем, может представлять угрозу для водонагревательного и парового котлов. Риски, в первую очередь, связанны с наличием в воде определенных примесей. Решение и предотвращение проблем в работе котельного оборудования невозможно без четкого понимания их причин, а так же знания современных технологий подготовки воды.

Для котловых систем характерны три группы проблем, связанных с присутствием в воде следующих примесей:

• нерастворенных механических;
• растворенных осадкообразующих;
• коррозионноактивных.

Каждый тип примесей может служить причиной выхода из строя того или иного оборудования установки, а так же вносит свой вклад в снижение эффективности и стабильности работы котла. Использование в системах воды, не прошедшей механическую фильтрацию, приводит к наиболее грубым поломкам— выходу из строя циркуляционных насосов, уменьшению сечения, повреждению трубопроводов, запорной и регулировочной арматуры. Обычно механические примеси— это песок и глина, присутствующие как в водопроводной так и в артезианской воде, а так же продукты коррозии трубопроводов, теплопередающих поверхностей и других металлических частей, которые находятся в постоянном контакте с агрессивной водой. Растворенные примеси могут вызывать серьезные неполадки в работе энергетического оборудования, которые обуславливаются:

• образованием накипных отложений;
• коррозией котловой системы;
• вспениванием котловой воды и уносом солей с паром.

Эта группа примесей требует особого внимания, поскольку их присутствие в воде зачастую не так очевидно, как наличие механических примесей, а последствия от их воздействия на котельное оборудование могут быть весьма печальны— от снижения энергоэффективности системы, до полного ее разрушения.

Карбонатные отложения, вызываемые повышенной жесткостью воды— хорошо известный результат процессов накипеобразования, протекающем даже в неизношенном оборудовании, однако далеко не единственный. Так при нагреве воды выше 130°Срезко снижается предельнаярастворимость сульфатов кальция, что приводит образованию особоплотной накипи гипса

(см. Таблицу №1)

Образующиеся накипные отложения ухудшают теплопередачу теплообменных поверхностей, что приводит к перегреву стенок котла и снижению срока его службы, а так же к увеличению потери тепла. Ухудшение теплообмена приводит к перерасходу энергоносителей, что отражается на эксплуатационных затратах. Образование на поверхности нагрева даже незначительного по толщине (0,1-0,2мм) слоя отложений приводит к перегреву металла и, как следствие, появлению отдушин, свищей и даже разрыву труб.

Образование накипи является однозначным признаком использования в котловой системе воды низкого качества. В этом случае неизбежно развитие коррозии металлических поверхностей и накоплении вместе с накипными отложениями, продуктов окисления металлов.

В котловых системах могут происходить два типа коррозионных процессов: химическая и электрохимическая коррозия. Электрохимическая коррозия связанна с образованием большого количества микрогальванических пар на металлических поверхностях. В большинстве случаев коррозия возникает в неплотностях металлических швов и развальцованных концов теплообменных труб; результатом таких поражений являются кольцевые трещины. Основными стимуляторами коррозии являются растворенный кислород и углекислый газ.

Если конструкции выполнены из черного металла, отклонение от диапазона рН 9-10 приводит к развитию коррозии. В случае алюминиевых конструкций превышение рН 8,3-8,5 приводит к разрушению пассивирующей пленки и коррозии металла. Особое внимание следует обращать на поведение газов в котловых системах.С повышением температуры растворимость газов снижается — происходит их десорбция из котловой воды. Этот процесс обуславливает высокую коррозионную активность кислорода и диоксида углерода. Кроме того, в процессе нагрева и испарения воды происходит разложение гидрокарбонатов на карбонаты и диоксид углерода, который уносится вместе с паром и обуславливает снижение рН и высокую коррозийную активность конденсата. Поэтому при выборе схемы химводоочистки и внутрикотловой обработки следует предусматривать способы нейтрализации кислорода у диоксида углерода.

Другой вид химической коррозии— хлоридная коррозия. Из-за своей высокой растворимости, хлориды присутствуют во всех доступных источниках водоснабжения.Они разрушаютпассивирующую пленку на поверхности металла, что стимулирует развитие вторичных коррозийных процессов. Гранично-допустимая концентрация хлоридов в воде котловых систем— 150-200 мг/л.

Накипеобразование и коррозионные процессы являются результатом использования в котловой системе воды низкого качества— химически нестабильной и агрессивной.Эксплуатировать котловые системы на такой воде экономически нецелесообразно и опасно с точки зрения техногенных рисков.

Обычно в качестве источников водоснабжения котловых систем используются водопровод или артезианские скважины. Каждый тип воды имеет свои недостатки и набор типичных проблем. Первый типичной проблемой любой воды являются соли кальция и магния, обуславливающие общую жесткость. В Российской Федерации, в зависимости от региона и типа источника водоснабжения, жесткость как водопроводной, так и артезианской вод, обычно, находится в пределах 2-20мг-экв/л.Другой типичной примесью являются растворенные соли железа, содержание которых может находиться в интервале 0,3-20 мг/л. При этом в большинстве артезианских скважин концентрация растворенного железа превышает 3 мг/л.

Котловые системы по их назначению принято подразделять на водогрейные и паровые. Для каждого типа существует свой набор требований кхимочищенной воде, которые также зависят от мощности котла и температурного режима. Требования к количеству воды для котловых систем устанавливаются на уровне, обеспечивающем эффективность и безопасность работы котла при минимальном риске образования отложений и коррозии. Разработку официальных требований осуществляют надзорные органы (Бсэнергонадзор), однако эти требования всегда мягче рекомендаций производителя, которые устанавливаются исходя из гарантийных обязательств. В Европейском Союзе требования производителей проходят всестороннюю экспертизу в органах стандартизации и профильных организациях с точки зрения эффективности и длительной эксплуатации котла. Поэтому целесообразно ориентироваться именно на эти требования.

Расход подпиточной воды для котловых систем и требования к ее качеству определяют оптимальный набор водоочистительного оборудования и схему химводоотчистки. Особое внимание во всех нормативных документах, касающихся качества подпиточной воды, уделяется таким показателям как: жесткость, РН, содержание кислорода и углекислоты.

Водогрейные котлы

Системы водогрейных котлов относятся к системам закрытого типа. В этих системах вода не должна изменять свой состав. Закрытая система заполняется химически отчищенной водой один раз и не требует постоянной подпитки. Потери обычно случаются из-за протечек в трубопроводах или вследствие ошибок в обслуживании. При правильной эксплуатации пополнение химически очищенной водой в водогрейных контурах осуществляется перед началом отопительного сезона или не чаще, чем один раз в год (исключением является аварийная ситуация).

Однако если речь идет о бытовом водогрейном котле, система химводоотчистки используется так же для постоянного холодного и горячего водоснабжения.

Обязательное условие для всех видов воды, используемой в котлах всех типов— отсутствие взвешенных примесей и окраски. Для охладительных систем с предписанными рабочими температурами до 100°с большинство производителей используют упрощенные требования к качеству воды, минимизирующие только уровень общей жесткости.

Для отопительных установок с допустимой температурой нагрева выше 100°С, рекомендуется использование деминерализованной или умягченной воды, и в зависимости от типа устанавливаются нормативы ее качества.

Таблица №2

Системы водоподготовки для водогрейных котлов можно классифицировать в соответствии с мощностью котельной установки и ее назначением.

Для бытовых котлов — очистка для заполнения замкнутой системы отопления, холодного и горячего водоснабжения. Она должна соответствовать требованиям производителя котельного оборудования и нормативам на питьевую воду.

Для котлов средней мощности (до 1000 кВт)— системы для периодической подпитки котлового контура, как правило с корректировкой рН и растворенного кислорода.

Для промышленных котлов— системы постоянной подпитки глубокоумягченной водой с обязательной корректировкой рН и растворенного кислорода.

Часто в качестве источника водоснабжения бытовых водогрейных котлов используется водопроводная вода с характерным набором проблем: механические примеси и повышенная жесткость. Схема отчистки, в этом случае, состоит из двух стадий: механическая фильтрация и умягчение.

Очистка от механических примесей должна осуществляться в механических фильтрах сетчатого, дискового или картриджного типа.

При выборе механического фильтра необходимо соблюдать условия— рейтинг фильтрации не выше 100 мкм, иначе высока вероятность попаданий примесей в систему водоочистки или питательную воду.

Для корректировки жесткости используют системы умягчения, основанные на применении сильнокислотных катионов в натриевой форме. Эти материалы осаждают катионы кальция и магния, обуславливающие жесткость воды, взамен выделяя эквивалентное количество ионов натрия, которые не образуют при нагревании воды нерастворимых соединений.

При использовании воды из артезианской скважины системы умягчения будут недостаточно, так как в артезианской воде обычно повышенное содержание железа и марганца. В этом случае применяется один из вариантов сорбционно-окислительных технологийкак то: аэрация с последующей сорбцией на каталитических фильтрах, хлорирование и осаждение на сорбционных фильтрах, либо использование окислительных фильтров на основе зеленого песка, регенерируемого перманганатом калия.

При использовании традиционной трехступенчатой технологии подбор оборудования и фильтрующих материалов начинается с подробного химического анализа. Его результат должен быть тщательно проанализирован специалистом-химиком, который затем правильно подберет фильтрующие материалы для каждой стадии и определит требуемую конфигурацию оборудования. Многоступенчатая технология сложна в эксплуатации, кроме того, в этом случае производится раздельная регенерация различными реагентами и отмывка трех видов загрузок, используемых в системе, что требует значительного расхода воды на собственные нужды. Для регенерации фильтров с использованием зеленого песка применяется раствор перманганата калия. Приобретение и сброс его в канализацию требует специального разрешения.

В противовес многостадийному построению системы водоподготовки специалистами украинской компании НПО «Экософт» разработана более современная и эффективная комплексная одностадийная технология на основе многокомпонентнойфильтрующей загрузки, состоящей из пяти ионообменных и сорбционных материалов, которые регенерируются раствором поваренной соли, что исключает образование высокотоксичных отходов и сокращает расходы воды на собственные нужды. Системы ХВО на базе технологии Ecomixаналогичны стандартным системам умягчения по принципу работы, аппаратурному оформлению и сервису. Для обслуживания такой системы не требуется специально подготовленный персонал.

Системы очистки для котлов средней мощности до 1000 кВт аналогичны системам для бытовых водогрейных котлов. В этом случае подготовленная вода применяется как для заполнения контура котла, так и для подпитки. Для современных котлов объем на подпитку обычно не превышает 1,5 м3/ч. Для водогрейных котлов мощностью 500-1000 кВт, как правило, надо применять реагенты длявнутрикотловой обработки. Традиционно применяют автоматически дозирующие станции для ввода реагента в предварительно подготовленную воду и реагенты для связывания кислорода (сульфит или бисульфит натрия), корректировки рН (гидроксид натрия или тринатрийфосфат). Такой подход требует наличия нескольких дозирующих станций, тщательно подготовленных растворов и постоянного контроля концентрации дозируемых веществ. При этом контроль дозирования заключается только в измерении рН котловой воды.

Очистка для промышленных водогрейных котлов— более сложная задача. Поэтому в зависимости от требований к жесткости очищенной воды могут применяться как одноступенчатые системы умягчения, так и двухступенчатые. При этом оборудование химводоподготовки должно обеспечивать непрерывную подпитку водогрейного контура, а рабочий расход подготовленной воды может варьироваться в широком диапазоне и определяется для каждой котельной индивидуально. Типичная схема подготовки состоит из механической фильтрации, ступени обезжелезивания, умягчения или комплексной отчистки (при использовании на 1-ой ступени комплексной отчистки отпадает необходимость в ступени обезжелезивания) на 1-ой ступени и умягчения на 2-ой ступени, завершающаяся деаэрацией и корректировки рН. В случае промышленных водогрейных котлов могут применяться как физические методы деаэрации и корректировки рН (вакуумные или мембранные деаэраторы), так и химические (дозирование реагентов).

Химводоочистка для паровых котлов

В отличие от водогрейных котлов, в паровом котле происходит непрерывный процесс испарения. Потери пара в парогенераторных системах неизбежны, поэтому необходимо постоянное их восполнение химочищенной водой. Примеси, поступающие в котел с химочищенной жидкостью, непрерывно накапливаются, следовательно, солесодержание в котле постоянно увеличивается. Для предотвращения перенасыщения котловой воды осуществляется замещение ее части химочищенной водой за счет непрерывной и периодической продувки. Таким образом, возникает необходимость пополнения контура очищенной водой в объеме, достаточном для компенсации продувочной воды и пара. Очевидно, что чем выше качество очищенной воды, тем меньше примесей вноситься в систему и меньше величина продувки, а значит тем выше качество пара и ниже расход энергоносителя.
К воде, используемой в системах с паровым котлом, предъявляются наиболее жесткие требования, которыепринято разделять на две группы в соответствии с типом воды— для питательной (Таблица №3) и котловой (Таблица №4).

Таблица № 3 Основные требования к качеству питательной воды.

Таблица № 4 Основные требования к составу котловой воды.

При выборе схемы подготовки воды определяющим критерием является также величина непрерывной продувки котла, которая является расчетной и зависит от качества очистки, доли возврата конденсата и типа котла. Величина непрерывной продувки котла нормируется СНиПом на котельные установки. Так например, для котельных, оборудованных паровыми котлами с давлением менее 14 бар, продувка не должна превышать 10%, а для котлов с рабочим давлением до 40 бар — 5%.

В зависимости от расчетной величины продувки и минерализации исходной воды принимается решение о выборе схемы подготовки.При низкой минерализации достаточно использования двухстадийных систем комплексной очистки и умягчения, аналогичных системам водогрейного котла.В случае высокой минерализации потребуется применение комбинированной технологии, включающей стадии умягчения или комплексной отчистки и обратноосмотической деминерализации.

Если расчетная величина продувки превышает нормативную, следует снижать солесодержание химочищенной воды, то есть выбирать схему, включающую стадию деминерализации. В противном случае необходимо применять схему двуступенчатого умягчения. Следует отметить, что чем выше величина непрерывной продувки, тем выше расходы на нагрев, то есть возрастает расход энергоносителя и затраты на приготовление воды (увеличивается частота регенерации и, как следствие, увеличивается расход поваренной соли). Кроме того, высокая непрерывная продувка требует больших капитальных вложений и на компоненты парового котла. С точки зрения экономической обоснованности выбора химподготовки более выгодной оказывается схема глубокого умягчения на основе баромембранных технологий. Суть баромембранных методов состоит в пропускании воды через полупроницаемые мембраны, задерживающие примеси различного состава. Одной из наиболее прогрессивных схем деминерализации в настоящее время считается технология, включающая стадии ультрафильтрации, обратноосмотической деминерализации и электродионизации. Стадия ультрафильтрация используется для удаления взвешенных веществ, коллоидных примесей, части органических примесей (высокомолекулярную органику), а так же удаления бактерий, водорослей и прочих микроорганизмов, размер которых превышает сотые доли микронов. По своей сути ультрафильтрация является аналогом коагуляции в осветлителях и очистки на механических фильтрах, однако лишена недостатков, свойственных периодичной технологии. Так, основными преимуществами ультрафильтрационных установок являются:

• Отсутствие необходимости содержания известкового хозяйства — при эксплуатации ультрафильтрационных установок требуется только периодическая кислотная и щелочная промывка модулей, однако количество реагентов в десятки раз меньше, чем в ионообменной технологии;
• Отсутствие необходимости точного соблюдения технологических параметров (температуры, рН, скорости потока), как это требует эксплуатацияосветлителей.При этом качество очистки остается стабильно высоким и не зависит ни от условий эксплуатации, ни от человеческого фактора;
• Существенное (в 2-4 раза) сокращение производственных площадей для размещения основного и вспомогательного оборудования;
• Простота эксплуатации, возможность автоматизации процесса.

В промышленности ультрафильтрация начала применяться в 90-х годах прошлого столетия и сейчас считается наиболее эффективным методом механической очистки воды, особенно в качестве предподготовки воды в баромембранных технологиях.

В настоящее время существует несколько типов ультрафильтрационных мембран, отличающихся как технологическими особенностями, так и используемыми материалами. Наиболее прогрессивными с точки зрения эксплуатации считаются мембраны, работающие по принципу фильтрации снаружи - внутрь, позволяющие применять водо-воздушную промывку для интенсивного удаления отфильтрованных примесей. Среди материалов отдается предпочтение гидрофильным мембранам, изготовленным из механически и химически стойких полимеров (например, гидрофилизированногополивинилиденфторидаСН-PVDF).

На стадии обратноосмотической деминерализации происходит удаление из воды растворенных в ней примесей. В зависимости от требуемого качества очистки используют одно- или двухступенчатую схему. Как правило, остаточное солесодержание после первой ступени составляет 5-20 мг/л, что соответствует качеству воды после первой ступни Н/ОН ионизирования. В случае необходимости более глубокой деминерализации используют вторую ступень.

Важной особенностью применения метода обратного осмоса в технологиях подготовки в для энергетики является комплекс мер, направленных на поддержание достаточной производительности мембранных элементов в процессе их эксплуатации. Ухудшение проницаемости мембран, наблюдаемое при очистке практически любого происхождения, связано с образованием на их поверхности отложений различной природы: коллоидных и взвешенных частиц, неорганических осадков, крупных органических молекул, а так же с активностью микроорганизмов, для которых мембрана служит благоприятным субстратом. Избежать вышеупомянутых эффектов можно при соблюдении трех условий—надлежащей предварительнойподготовке воды, качественной и регулярной промывке мембранных элементов и использовании специальных реагентов—антискалантов. Антискаланты предотвращают рост кристаллов малорастворимых соединений на поверхности мембраны. Большинство современных антискалантов представляют собой смеси нескольких активных компонентов. Главным преимуществом современных антискалантов является высокая эффективность предотвращения отложения большинства труднорастворимых соединений кальция, магния, железа, марганца и кремния в широком диапазоне рН, температур и составов воды. Современные антискаланты проявляют высокую активность даже при небольших дозах 2-5 г/м3. Суммируя изложенное выше, можно выделить основные преимущества обратноосмотической деминерализации:
Исключительная надежность метода, обуславливающая стабильно высокое качество деминерализованной воды вне зависимости от сезонных колебаний качества исходной воды, технологических параметров и человеческого фактора;
Высокая экономическая эффективность— замена первой ступени ионообменной деминерализации на обратноосмотическую позволяет на 90-95% снизить потребность в кислоте и каустике, что по стоимости во много раз перекрывает увеличение затрат, связанных с расходом энергопотребления;
Как и для ультрафильтрационных систем сокращение производственных площадей и автоматизация технологических процессов;
Отдельного внимания в подготовке воды для паровых котлов заслуживает внутрикотловая обработка, основными задачами которой являются:

• Защита котлового оборудования от коррозии;
• Корректировки рН;
• Защита пароконденсатного тракта от углекислотной коррозии;
• Предупреждение накипеобразования при сбоях водоподготовки.

Традиционная схема химической коррекции состава воды требует использования нескольких реагентов, которые необходимо вводить в разных точках, четко соблюдая объемы дозирования и контролируя содержание каждого компонента в системе. С одной стороны привлекает низкая цена и доступность таких реагентов, с другой— практически показывает их существенные недостатки: сложность обеспечения полной защиты поверхностей, использование нескольких дозирующих станций, повышение солесодержания, высокий расход реагентов и необходимость постоянного трудоемкого контроля и настроек.
Современный подход к вопросу химической коррекции воды для паровых котлов представляет применение реагентов комплексного действия на основе пленкообразующих аминов. Эти реагенты одновременно:

• Корректируют рН питающей, котловой воды и конденсата;
• Образуют защитную пленку на поверхности сборника питающей воды, котлаи линии конденсата;
• Препятствуют осадкообразованию в системе;
• Частично переходят в паровую фазу и защищают пароконденсатный тракт от углекислотной коррозии за счет корректировки рН конденсата.

В состав реагента комплексного действия входят высокомолекулярные полиамины, диспергирующие полимеры инейтрализующие амины. Все компоненты имеют органическую природу, поэтому солесодержание котловой воды не повышается. Пленкообразующие амины блокируют рост кристаллов на теплопередающих поверхностях, в результате образуются аморфные осадки, которым не дают прилипнуть к поверхности диспергерующие полимеры. Впоследствии осадок легко удаляется при периодической промывке. Нейтрализующие амины работают как ингибиторы коррозии— они связывают углекислоту и обеспечивают безопасный рН. Сформированная на поверхностях пленка из полиаминов является водоотталкивающей, поэтому применение такого реагента защищает непосредственно трубы, а не просто корректирует состав жидкости.

Химическая водоочистка (ХВО) современными методами и технологиями обеспечивает долгую и успешную жизнь котельному оборудованию, выгодное использование средств, исключение постоянного технического контроля и сервиса, так как предотвращает поломки, связанные с качеством питающей воды. Основной задачей систем водоподготовки для котельных является предотвращение образования накипи и последующего развития коррозии на внутренней поверхности котлов, трубопроводов и теплообменников. Такие отложения могут стать причиной потери мощности, а развитие коррозии может привести к полной остановке работы котельной из-за закупоривания внутренней части оборудования. Водоподготовке уделяется особое внимание, поскольку качественно подготовленное тепловое оборудование является залогом бесперебойной работы котельных в течение отопительного сезона. Следует иметь в виду, что водоподготовка обладает рядом особенностей, и способы очистки и подготовки воды, разработанные для крупных электростанций, не всегда применимы в отношении промышленных котельных.

Какие бывают посторонние примеси в воде?

Вода является одновременно универсальным растворителем и дешёвым теплоносителем, тем не менее она же может стать причиной поломки парового или водогрейного котла. В первую очередь, риски связаны с наличием в воде различных примесей. Предотвратить и решить проблемы связанные с работой котельного оборудования возможно только при чётком понимании причин их возникновения.

Можно выделить три основные группы посторонних примесей в воде:

• нерастворимые механические
• коррo зионноактивные
• растворённые осадкo образующие

Любой тип примесей может стать причиной выхода из строя оборудования тепловой установки, а также снижения эффективности и стабильности работы котла. Применение в тепловых системах воды, не прошедшей предварительную механическую фильтрацию, приводит к более грубым поломкам - выводу из строя циркуляционных насосов, повреждению трубопроводов, уменьшению сечения, регулирующей и запорной арматуры.

Обычно в качестве механических примесей выступают глина и песок, присутствующие практически в любой воде, а также продукты коррозии теплo передающих поверхностей, трубопроводов и других металлических частей системы, находящихся в постоянном контакте с агрессивной водой.

Растворённые в воде примеси являются причиной серьёзных неполадок в работе энергетического оборудования:

• образование нa кипных отложений;
• коррозия котловой системы;
• вспенивание котловой воды и выносом солей с паром.

К растворенным примесям требуется особое внимание, поскольку их присутствие в воде не так заметно, как наличие механических примесей, а последствия их воздействия могут быть весьма неприятными - от снижения энергoэффективности системы до частичного или полного её разрушения.

Карбонатные отложения, вызванные осадочным образованиями жесткой воды (накипеобразование). Процесс накипеобразования, протекающий даже в низкотемпературном теплообменном оборудовании, далеко не единственный. Так, при повышении температуры воды свыше 130°С происходит снижение растворимости сульфата кальция, а также образуется особо плотная накипь гипса.

Образовавшиеся отложения накипи приводят к увеличению теплопотерь и снижению теплоотдачи теплообменных поверхностей, что провоцирует нагрев стенок котла, и, как следствие, уменьшение срока его службы.

Ухудшение процесса теплообмена приводит к увеличению расходов энергоносителей и увеличению затрат на эксплуатацию. Осадочные слои на нагревательных поверхностях даже незначительной толщины (0,1-0,2 мм) приводят к перегреву металла и появлению свищей, o тдулин и в некоторых случаях даже разрыву труб.
Образование накипи свидетельствует об использовании воды низкого качества в котловой системе. В этом случае велика вероятность развития коррозии металлических поверхностей, накопления продуктов окисления металлов и накипных отложений.

В котловых системах проходят два типа коррозионных процессов:

• химическая коррозия;
• электрохимическая коррозия (образование большого количества микрогa льванических пар на металлических поверхностях).

Электрохимическая коррозия часто появляется из-за неполного удаления из воды таких примесей, как марганец и железо. В большинстве случаев коррозия образуется в нe плотностях металлических швов и развальцованных концов теплообменных труб, в результате чего образуются кольцевые трещины. Основными стимуляторами образования коррозии являются растворённый углекислый газ и кислород.

Стоит уделить особое внимание поведению газов в котловых системах. Повышение температуры приводит к снижению растворимости газов в воде - происходит их десорбция из котловой воды. Этот процесс обуславливает высокую коррозионную активность диоксида углерода и кислорода. При нагреве и испарении воды гидрокарбонаты начинают разлагаться на диоксид углерода и карбонаты, уносимые вместе с паром, вследствие чего обеспечивается низкий pН и высокие показатели коррозионной активности конденсата. Выбирая схемы внутpикотловой обработки и химводoочистки, следует учитывать способы нейтрализации диоксида углерода и кислорода.

Еще один вид химической коррозии - хлоp идная коррозия. Хлориды благодаря своей высокой растворимости присутствуют практически во всех доступных источниках водоснабжения. Хлориды вызывают разрушение пассивирующей плёнки на поверхности металла, чем провоцируют образование вторичных коррозионных процессов. Максимально допустимая концентрация хлоридов в воде котловых систем составляет 150-200 мг/л.

Результатом использования в котловой системе воды низкого качества (нестабильной, химически агрессивной) являются коррозионные и накипеобp азовательные процессы. Эксплуатация котловых систем при использовании такой воды опасна с точки зрения техногенных рисков и экономически нецелесообразна. Гарантия производителей котельного оборудования не распространяется на случаи, связанные с использованием в котлах неочищенной и неправильно подготовленной воды.

Какая бывает вода?

Чаще всего в качестве источников водоснабжения котловых систем используются артезианские скважины или водопровод. Каждый вид воды имеет свои недостатки.

Основной проблемой воды являются соли магния и кальция, показывающие общую жёсткость. Контролирование качества воды котловых систем производится путём экспp есс-тестов или лабораторных анализов.

Лабораторные анализы водогрейных систем средней мощности выполняют при каждом плановом осмотре или обслуживании, но не реже 3-х раз в год, а для промышленных проводят раз в смену. Лабораторный анализ для паровых котлов проводится раз в 72 часа, при анализе обычно берется несколько проб воды - котловая вода, вода после ХВО, конденсат. Базовый набор экспресс-тестов и карманных измерителей желательно иметь каждому специалисту по эксплуатации котлов, в то время как лабораторные анализы рекомендуется проводить в специальных лабораториях. Для проведения экспресс-тестов используют капельные экспресс-системы для выявления показателей жёсткости воды, щёлочности, содержания железа и хлоридов. Результаты анализов могут служить ориентиром для оценки качества котловой воды и повышения эффективности работы системы химводоочиc тки.

Как получить правильную воду

Котловые системы подразделяют на паровые и водогрейные. Для каждого типа котла предусмотрен свой набор требований к x имочищенной воде, которые напрямую зависят от температурного режима и мощности котла.

Качество воды для котловых систем устанавливается на уровне, обеспечивающем безопасную и эффективную работу котла при минимальных рисках коррозии и образования отложений. Надзорные органы осуществляют разработку официальных требований (Гoсэнергонадзор). Расход подпиточнoй воды и предъявленные требования к её качеству помогают создать оптимальный набор водоочистного оборудования и правильно подобрать химводоoчистительную схему. Особое внимание во всех нормативных документах по качеству подпитoчной воды уделяется таким показателям как содержание кислорода, pН, углекислоты. Показатели качества воды для котлов во всех нормативных документах существенно ниже требований к качеству питьевой воды.

Инженерные сооружения , в которых происходит обработка, нагрев теплоносителя (воды) и дальнейшая его транспортировка до конечного потребителя, называются котельными. Котельные обеспечивают конечных потребителей теплом и горячей водой. Различаются котельные по типу расположения (отдельно стоящие, пристроенные и встроенные, блочно-модульные), типу используемого топлива (газ, мазут и дизельное топливо, уголь и кокс), по типу котлов (водогрейные, паровые, смешанные), по назначению тепловой нагрузки (отопительные, производственные, смешанные) и по категории надёжности (1-ой, 2-ой и 3-ей).

Котельное оборудование, использующее воду в качестве теплоносителя или источника для производства пара очень требовательно к её качественному составу. Ведь из-за наличия в воде солей жёсткости (карбонатная жёсткость), на нагревательных элементах водогрейных и паровых котлов происходит отложение накипи, белого известкового налёта, который снижает теплоотдачу нагревательного элемента, происходит его перегрев и как следствие быстрый выход из строя котельного оборудования. Чтобы избежать этого, котельные и тепловые энергоустановки комплектуются системами ХВО (ХВП) для химической и реагентной обработки исходной воды.

ГК "ВиВком" осуществляет подбор, поставку и монтаж химводоочистки (ХВО), химводоподготовки (ХВП) для нужд энергетических, отопительных и производственно-отопительных водогрейных и паровых котельных местного и группового назначения.

НАЗНАЧЕНИЕ

Химводоочистка (ХВО) призвана обеспечить бесперебойную работу котельного оборудования, предотвратить накипеобразование на внутренних поверхностях котлов, коррозию и образование шлама в трубопроводах тепловых сетей.

Назначение ХВО для котельных заключается как раз в умягчении теплоносителя (воды) до норм РД 24.032.01-91 путём удаления или снижения карбонатной жёсткости, чтобы обеспечить оптимальный рабочий режим дорогостоящего котельного оборудования и продлить его безаварийную эксплуатацию.

Цели ХВО для энергетического комплекса:

• подготовка питательной воды паровых котлов в соответствии с РД 24.032.01-91
• подготовка котловой воды водогрейных котлов в соответствии с РД 24.032.01-91
• коррекционная обработка воды реагентами (Аминат КО 2 и КО 5 и др.)

По жёсткости воды различают:

• очень жёсткая вода – свыше 12 мг-экв/л
• жёсткая вода – 8-12 мг-экв/л
• средней жёсткости – 4-8 мг-экв/л
• мягкая вода – 0-4 мг-экв/л

Жёсткость может быть временной (карбонатная жёсткость), обусловлена гидрокарбонатами кальция и магния Са(НСО3)2; Mg(НСО3)2, которая откладывается в форме накипи на нагревательных элементах котлов и прочего оборудования и постоянная (некарбонатная) вызванная присутствием других солей, не выделяющихся при кипячении воды: в основном, сульфатов и хлоридов Са и Mg (CaSO4, CaCl2, MgSO4, MgCl2).

ПРИНЦИП ОЧИСТКИ

Химводоочистка (ХВО) для котельных представляет собой комплекс, в котором установлено водоподготовительное оборудование предочистки, ионитные фильтры для снижения жёсткости и насосы дозаторы для коррекционной обработки воды. Процесс умягчения сводится к следующему: при прохождении воды через катионит в Na форме (синтетический материал на основе сополимера стирола и дивинилбензола) соли жёсткости замещаются на соли натрия, при этом происходит истощение ионообменной ёмкости смолы. Чем больше в воде жёсткость, тем интенсивнее ионообменная смола теряет свою рабочую ёмкость. По мере полного истощения смолы, управляющий клапан фильтра даёт сигнал на регенерацию.

Регенерация происходит исходной водой с добавлением 26% раствора соли (NaCl). Для этих нужд, ионитный фильтр-умягчитель комплектуется солевым баком для приготовления солевого раствора. Для подготовки котловой воды достаточно одноступенчатого умягчения, для подготовки питательной воды используется двухступенчатое умягчение. Дополнительно, для реагентной обработки воды, связывания кислорода и корректировки показателя рН используются дозировочные комплексы, состоящие из насоса дозатора и ёмкости с для дозирующего вещества (Аминат КО 2 и КО 5). Комплексы ХВО используют непрерывный режим работы, круглосуточно снабжая котельные умягчённой водой. Это обеспечивают установки Twin и Duplex, в которых используются от двух и более катионообменных фильтров.

ПРЕИМУЩЕСТВА

Для ХВО водогрейных и паровых котельных специалистами ГК "ВиВком" используются комплектующие и фильтрующие материалы известных мировых брендов. Все схемы очистки подбираются с учётом возможного ухудшения качественных показателей исходной воды до 30%. Мы гарантируем качество очистки в соответствии с РД 24.032.01-91.

• материал изготовления фильтров умягчителей – армированный стеклопластик с внутренним полиэтиленовым стаканом (Structural – Бельгия,Canature - Китай)
• надёжные управляющие клапана (Clack, Autotrol – США, RUNXIN - Китай)
• распределительные устройства из полимерных материалов: верхнее – лучи, фильера или корзина, нижнее – лучи, дренажный колпачок
• DOWEX – США, Lewatit – Германия, Purolite – Англия, ПЮРЕЗИН, КУ-2-8 - Россия)
• широкий диапазон по производительности – от 1 до 100 куб/час
• дозирующие комплексы с дозаторами Etatron, Seko, Tekna – Италия, Grundfos – Дания
• простота и удобство обслуживания водоподготовительных комплексов
• монтаж и пуско-наладка оборудования
• гарантия на оборудование - 1 год
• гарантия на работы - 2 года
• гарантия качества воды в соответствие с РД 24.032.01-91