Водоподготовка для котельных

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

ФГОУ СПО

«Канский политехнический колледж»

Специальность: Биохимик - технолог

ОТЧЕТ ПО ПРОИЗВОДСТВЕНОЙ ПРАКТИКЕ

УП.00479926.240903.22.11

Введение

Хорошее качество воды - необходимое условие долговечности котельного оборудования. Поэтому на пути попадания в систему обычно стоит водоподготовка для котельных, где происходит фильтрация, очистка воды от железа, химводоочистка и ряд других мероприятий. Главная задача обеспечить надлежащее качество воды, которая будет находиться в котле и во всей системе отопления. Это означает, чтовнейколичествовредныхэлементовсолейиразличныхминераловдолжнобыть достаточно мало.

Когда перед поступлением жидкости в котел она не проходит систему водоподготовки для котельных, то химводоочистка и прочие мероприятия не проводятся - следовательно, проблеме избежать. Ведь водоподготовка для котельных - это масштабная система, в которой происходит целый ряд мероприятий: фильтрация, умягчение, химводоочистка и прочее. Что может случиться с котельной, если не уделять водоподготовке должного внимания, знают все. Ведь стиральные и посудомоечные машины выходят из строя по той же причине. Жесткая вода, накипь, отложение солей на рабочих элементах все это приводит к поломкам. Защитить наши стиральные машины призваны специальные бытовые средства, а водоподготовка для котельных оберегает от поломок теплообменники, котлы, трубопроводы и прочие элементы системы. Как известно, химводоочистка занимает важное место в водоподготовке. От нее напрямую зависит срок службы котла и других важных элементов системы. Но водоподготовка для котельных включает в себя еще несколько обязательных шагов:

умягчение воды, если она недопустимо жесткая (т.е. почти всегда);

обессоливание - одна из основных задач химводоочистки;

фильтрация от различных примесей, засоряющих систему;

обработка воды реагентами.

Почти всегда качество имеющейся в распоряжении воды не соответствует нормам и технологическим требованиям. Происходит это по разным объективным причинам. Здесь и природные факторы, если речь идет о скважинах, и изношенность муниципального оборудования, в случае водопровода. Если для старого «советского» оборудования водоподготовка для котельных была не столь актуальна, то современные дорогие высокотехнологичные системы требуют воду высочайшего качества, точно соответствующей заявленным требованиям. Поэтому химводоочистка для таких котельных - обязательное условие эксплуатации.

Водоподготовка (ХВО) на котельной необходима для защиты оборудования от коррозии, накипи и отложений. Отсутствие ХВО или его неэффективная работа приводит к выходу из строя оборудования котельной и теплосети из строя. Остановка котельной представляет социальную опасность, т.к. при этом прекращается отопление и ГВС. К тому же имеет место экономический фактор - капитальные затраты на замену котлов и пр. ХВО не просто должна присутствовать на котельной, но и должна соответствовать своей задаче (проекту, ТЗ, объему подпитки, режиму работы котельной, качеству и количеству исходной воды, качеству подпиточной воды), эффективно и стабильно работать.

1. Описание схемы водоподготовки

Ведение водно-химического режима предусматривает фильтрование исходной воды на механических фильтрах и Na-катионирование по 2-х ступенчатой схеме.

Источником водоснабжения ТЭЦ является река Канн. На ХВО подается вода с насосной станции. Вся вода собирается в сборном баке, отстойнике, где происходит осаждение более крупных частиц песка. Для подачи сырой воды в ХВО установлены 3 насоса сырой воды НСВ с подачей 720 м3/ч и давлением 63 мм.в.ст. После подогрева вода подаётся на механические фильтры (1). Фильтры (1) имеют производительность 75-80 м3/ч.

После механических фильтров (1) часть воды уходит на охлаждение балок остальная большая часть подается на 7 Na-катионитных фильтров 1-ой ступени (2). После этой ступени вода по обводной поступает на декарбонизатор, для удаление оксида углерода (IV) CO2, выделяющегося в процессах водород-катионирования (Н-катионирования) воды. Удаление из воды CO2 перед сильноосновными катионитными фильтрами необходимо, так как в присутствии СО2 в воде, часть рабочей обменной емкости катионита будет затрачиваться на поглощение CO2 по реакциям.

НСО3- + Н+-Н2СО3-Н2О + СО2^

После бака декарбонированной воды, насосы (2 шт) декарбонизационной воды НДВ подают воду на4катионитных фильтра 2-ой ступени (3), откуда химочищенная вода тремя насосами НОВ подаётся на конденсаторы ТГ и в деаэраторы далее питательными насосами (4 шт. с подачей 218-315 м3/ч) подаётся по двум коллекторам для подпитки теплосети.

2. Устройство основного оборудования

2.1 Механический фильтр

Практически ни одна система водоподготовки не исключает применения в своем составе блока механической фильтрации. Качество механической обработки потока воды, в конечном счете, позволяет снизить нагрузку на последующие элементы системы фильтрации.

Основными характеристиками фильтров механической очистки (ФМО) воды являются степень задержания механических примесей по фракционному составу и пропускная способность при минимальном гидравлическом сопротивлении (производительность). Кроме того, имеют место такие характеристики, как рабочая температура воды и рабочее давление воды. Производительность фильтров ограничивается, как правило, линейными зависимостями подачи воды от потерь давления на элементе фильтрации при определенном давлении входной воды. Рекомендованные производителями фильтров механической очистки воды рабочие характеристики применения фильтров основаны на опытных данных, полученных при испытаниях оборудования, исключающих возможность срыва потока воды от ламинарного к турбулентному и обеспечения регламентированной скорости потока через определенный тип фильтрующей загрузки технологический процесс осветления воды фильтрованием реализуется главным образом методом адгезионного объемного фильтрования в насыпных вертикальных осветительных фильтрах.

Фильтр состоит из цилиндрического корпуса с приваренными к нему сферическими днищами. Внутри фильтра расположены слой фильтрующего материала и дренажно-распределительные устройства, предназначенные для равномерного распределения и сбора воды по площади поперечного сечения фильтра. Верхнее дренажное устройство выполнено в виде отбойного щита, гасящего энергию потока поступающей воды, а нижнее состоит из коллектора с боковыми отводами, снабженными для отвода воды и в качестве препятствия для выноса фильтрующего материала специальными колпачками или щелевыми отверстиями шириной 0,4 мм.

Рис. 1

Фильтрующий материал насыпных фильтров должен обладать надлежащим гранулометрическим составом, достаточной механической прочностью и химической стойкостью зерен. Таким требованиям удовлетворяет катионит сульфоуголь. Размеры зерен угля должны составлять 0,6 - 1,4 мм для однослойного фильтрования. В соответствии с требованиями механической прочности годовой износ фильтрующего материала не должен превышать 2,5 %.Высота фильтрующего материала в осветительных фильтрах составляет около 1 м.

Работа осветительных фильтров подразделяется на три периода:

полезная работа фильтра по осветлению воды;

взрыхляющая промывка фильтрующего материала;

спуск первого фильтрата.

Полезная работа насыпного фильтра реализуется при скоростях фильтрования воды до 10 м/ч при предварительной ее обработке в осветлителях и 4 - 5 м/ч без предварительной обработки.

Во время работы осветительных фильтров необходимо поддерживать постоянной скорость фильтрования, контролировать перепад давления на слое фильтрующего материала и расход воды, отбирать пробы исходной воды и фильтрата для определения прозрачности...

2.2 Устройство Na-катионитного фильтра 1 ступени

Фильтры натрий-катионитные используют на производствах, где есть необходимость обрабатывать воды в установках, типа водоподготовительных, а также на котельных промышленного либо отопительного назначения.

Фильтр натрий-катионитный может быть первой либо второй ступени. Фильтры натрий-катионитные параллельно-точные первой ступени ФИПа I, предназначены для обработки воды с целью удаления из нее ионов-накипеобразователей (Са2+ и М2+) в процессе катионирования. Фильтры используются на водоподготовительных установках промышленных и отопительных котельных. Пример условного обозначения фильтра производительностью 20 м3/ч для умеренного климата и категории размещения при эксплуатации по ГОСТ 15150-69: Диаметр - 1000 мм., рабочее давление- 0,6 МПа.

Натрий-катионитные параллельно-точные фильтры первой ступени представляют собой вертикальный однокамерный цилиндрический аппарат и состоят из следующих основных элементов: корпуса, верхнего и нижнего распределительных устройств, трубопроводов и запорной арматуры, проба отборного устройства и фильтрующей загрузки.

Рис. 2

Весь цикл работы такого натрий-катионитного фильтра делится на несколько стадий, которые проходят в следующей последовательности:

умягчение;

взрыхление;

регенерация;

отмывка.

Стальной цилиндрический корпус с эллиптическим верхним и нижним днищами, днища приварены к цилиндрической обечайке фильтра. Корпус фильтра снабжен верхним люком, предназначенным для загрузки фильтрующего материала и периодического осмотра его поверхности и лазом Ду 400 мм для проведения внутренних монтажных работ.

В нижней части обечайки фильтра имеется отверстие для выгрузки фильтрующего материала закрытое заглушкой. В центре верхнего днища фильтра проварен фланец, к которому снаружи присоединен трубопровод, подающий воду на обработку. В центре нижнего днища снаружи приварен патрубок, отводящий отработанную воду. Верхнее распределительное устройство предназначено для отвода обрабатываемой воды и регенерационного раствора и отвода взрыхляющей воды. Нижнее распределительное устройство предназначено для обеспечения равномерного сбора обработанной воды, равномерного распределения взрыхляющей воды. Нижнее распределительное устройство представляет собой горизонтальную трубчатую систему с равномерно расположенными по всей поверхности щелевыми колпачками. Верхнее и нижнее распределительные устройства устанавливаются строго горизонтально.

Фронтовые трубопроводы с запорной арматурой позволяют осуществлять подвод к фильтру и отвод из него всех потоков воды и регенерационного раствора в процессе эксплуатации фильтра.

Пробоотборное устройство размещено по фронту фильтра и состоит из трубок, соединенных с трубопроводами подаваемой на обработку и обработанной воды, вентилей и манометров, показывающих давление до и после фильтра. Устройство для отвода воздуха служит для периодического отвода воздуха, скапливающегося в верхней части фильтра и представляет собой трубку с вентилем.

Принцип работы

Исходная вода поступает в фильтр под напором и проходит через слой катионита в направлении сверху вниз. При этом происходит умягчение воды путем обмена ионов кальция и магния на эквивалентное количество ионов натрия-катионитовой загрузки. Рабочий цикл фильтра заканчивается, когда жесткость фильтра начнет превышать 0,1 мг-экв/л. Продолжительность взрыхления 15-30 минут при интенсивности 3-4 л/м2.Взрыхление предназначено для устранения уплотнения катионита. Регенерация катионита проводится с целью обогащения его ионами натрия и производится 5-8%-ным раствором NaCl. После регенерации в направлении сверху вниз ионообменный материал отмывается от регенерационного раствора и продуктов регенерации.

2.3 Устройство Na-катионитного фильтра 2 ступени

Используются на водоподготовительных установках электростанций, промышленных и отопительных котельных.

Ионитные параллельно-точные фильтры второй ступени представляют собой вертикальные однокамерные аппараты. Каждый фильтр состоит из корпуса, нижнего и верхнего распределительных устройств, трубопроводов и запорной арматуры, пробоотборного устройства и фильтрующей загрузки.

Рис. 3

Цикл работы ионитных параллельно-точных фильтров второй ступени состоит из следующих операций:

катионирование (анионирование);

взрыхление;

регенерация;

отмывка.

Ионирование происходит следующим образом: вода, прошедшая обработку на ионитных параллельно-точных фильтрах первой ступени, поступает в фильтр и проходит через слой зернистого ионообменного материала в направлении сверху вниз. При этом катионит поглощает из воды ионы Ca2+, Mg2+ и заменяет их эквивалентным количеством ионов H+ или Na+. Анионы кислот, образовавшиеся при водород-катионировании (SO42-, Cl-, SiO32-) задерживаются анионитом.

Взрыхление предназначено для устранения уплотнения ионообменного материала, препятствующего свободному доступу регенерационного раствора к его зернам. Регенерация катионита для обогащения его ионами Na+ и H+ производится растворами соответственно NaCl (5-8 %-ным) и H2SO4 (1-2 %-ным), регенерация анионита для обогащения его ионами ОН- - раствором NaOH. Отмывка ионообменного материала от регенерационного раствора и продуктов регенерации обессоленной воды происходит в направлении сверху вниз.

2.4 Деаэратор

вода очистка фильтр деаэрационный

Деаэрационная установка состоит из двух основных частей: деаэрационная колонка и бак деаэратора. Деаэрационная колонка выполнена из нержавеющей стали, в которой встроен каскадный теплообменник. Штуцер для подвода конденсата, штуцер для подвода добавочной воды и штуцер для отвода выпора. Деаэрационные колонки изготавливаются диаметрами 600, 700, 900 и 1100 мм. Длина и диаметр деаэратора являются результатом термического расчета и будут сообщены заказчику после получения количества возвратного конденсата, кол-ва добавочной воды, требуемой мощности, параметров отопительного пара и габаритов питательной емкости, в которую деаэратор должен быть встроен.

Рис. 4

В струйно-капельном деаэраторе вода, подлежащая деаэрации, подается через смесительную камеру на верхнюю распределительную тарелку. Через отверстия в днище этой тарелки вода падает в виде дождя на следующую, расположенную под ней тарелку (сито). Греющий пар подается в нижнюю часть колонки через горизонтальный коллектор с отверстиями. Поднимаясь поток пара проходит последовательно через тарелки и стеки, пересекая струи воды, нагревая ее до температуры насыщения. Выделяемые из воды газы вместе с небольшой несконденсированной частью пара поднимается из колонки через центральный штуцер в верхней части.

Рис. 5

Деаэрированная вода собирается под деаэрационной колонкой в деаэраторном (аккумулирующем) баке горизонтальной цилиндрической формы. В баке создается запас воды для надежного питания котлов в течении некоторого определенного времени. Для надежной работы питательных насосов уровень воды в баке поддерживается постоянным посредством регулирующего устройства. Давление в деаэраторе поддерживается постоянным (в соответствии с температурой насыщения), требуемой для деаэрации воды регулированием подвода пара к деаэрационной колонке. Для удаления остатков кислорода, а также углекислоты из воды с повышенным содержанием бикарбонатов применяют в нижней части бака дополнительное барботажное устройство.

3. Контроль за качеством воды

Вода, одновременно являясь дешёвым теплоносителем и универсальным растворителем, может представлять угрозу для водогрейного или парового котла. Риски, в первую очередь, связаны с наличием в воде определенных примесей. Решение и предотвращение проблем в работе котельного оборудования невозможно без чёткого понимания их причин, а также знания современных технологий подготовки воды. Для котловых систем характерны три группы проблем, связанных с присутствием в воде следующих примесей:

нерастворимых механических;

растворённых осадкообразующих;

коррозионноактивных.

Растворённые примеси могут вызывать более серьёзные неполадки в работе энергетического оборудования, которые чаще всего связанны с:

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 воздействия на котельное оборудование могут быть самыми плачевными - от снижения энергоэффективности системы до полного её разрушения.

Карбонатные отложения, вызываемые повышенной жёсткостью воды, -хорошоизвестный результат процессов накипеобразования, протекающих даже в низкотемпературном теплообменном оборудовании, однако, далеко не единственный. Так, при нагреве воды свыше 130°Ссильноснижаетсярастворимостьсульфатакальцияипроисходитобразование особо плотной накипи гипса. Образующиеся накипные отложения во-первых, ухудшают теплоотдачу теплообменных поверхностей, что приводит к перегреву стенок котла и снижению срока его службы, а во-вторых, увеличивают потери тепла. Ухудшение теплообмена приводит к перерасходу энергоносителей, что отражается на эксплуатационных затратах Образование на поверхностях нагрева даже незначительного по толщине (0,1-0,2 мм) слоя отложений приводит к перегреву металла и, как следствие, к появлению отдулин, 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 накопление, вместе с накипными отложениями, продуктов окисления металлов.

Заключение

В инструкции одного из немецких производителей котельного оборудования мы прочли лаконичное и не многозначное предупреждение:

Расходы на водоподготовку в любом случае ниже стоимости устранения повреждений отопительной установки. Это ещё раз подтверждает, что качество воды напрямую определяет состояние и срок службы тепловых систем, а значит, требует особого внимания при проектировании и обслуживании котельных. Правильный выбор системы химводоочистки - гарантия отсутствия технических проблем с котлами экономии средств.

Список использованных источников

1. А.С. Копылов, В.М.Лавыгин, В.Ф.Очков, «Водоподготовка».

2. С.Г. Белан «ХВО».

3. Методическое издание для аппаратчиков ХВО.

Размещено на Allbest.ru