Презентация - "Презентация "Водоподготовка в котельной""

Презентация
Водоподготовка в котельной
Выполнил: Неулыбин В.В. преподаватель ГАПОУ «КанТЭТ» Минобразования Чувашии

Водогрейная котельная установка
В топке котла при сгорании топлива выделяются горячие дымовые газы, тепловая энергия которых, передается через металлические стенки труб котла протекающей в них воде.

Вода в теплоэнергетическом производстве используется в качестве промежуточного вещества и основным фактором, определяющим эффективность передачи воде тепловой энергии и последующего ее превращения в механическую энергию, является чистота контактирующих с водой и паром поверхностей металла:
- во-первых, труб котла;
- во-вторых, поверхности труб теплообменников.

Накипь на внутренних поверхностях труб
 

Кроме того, снижение теплопередачи, и как следствие – недостаточность контакта поверхности труб с водой, может привести, если учитывать высокую температуру в топке (от 900о С и выше), к пережогу металла и выходу из строя отдельных участков труб вплоть до аварийной остановки котла.

Наличие посторонних наслоений на поверхности металла приводит к ухудшению теплопередачи и вызывает перерасход сжигаемого топлива, перерасход электроэнергии.

Влияние качества воды на работу котла

Накипеобразование на внутренней поверхности обогрева­емых труб относится к наиболее нежелательным явлениям. При по­явлении накипи толщиной δН на внутренней поверхности труб повы­шается температура стенки tст на наружной обогреваемой поверх­ности металла по причине низкой теплопроводности накипи λн.
.

Влияние качества воды на работу котла

При соприкосновении воды с горячей стенкой трубы в поверх­ностном слое вследствие испарения воды достигается состояние насыщения, и избыток вещества выпадает из раствора в осадок, образуя на стенке трубы твердые и плотные отложения — накипь. Очень твердую накипь дают силикаты CaSiO3 и сульфаты CaSO4 кальция.

Влияние отложений (накипи) на эффективность работы котла
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.

Разрыв трубы в результате отложения накипи

Образование жесткой воды в природе
Вода в результате некоторых процессов вступает в прочные соединения с другими веществами и перестает существовать как свободное образование (например: так как вода является хорошим растворителем, то в результате соединения воды с другими химическими элементами получаются растворы).
Являясь одним из распространенных и наиболее подвижных природных тел, вода участвует почти во всех физических, климатических и биологических процессах, совершающихся на Земле.

Состав воды, ее качество и показатели качества

Атмосферная (дождевая) вода поглощает из воздуха кислород, азот, углекислый газ, пыль и прочие загрязняющие ее вещества. Про­никая в почву, вода растворяет соли натрия, кальция, магния и другие элементы, которые встречаются на ее пути. Вода в природе на­капливается в подземных пустотах или на поверхности Земли.

Состав воды, ее качество и показатели качества

Подземная вода прозрачная, не имеет взвешенных частиц, но имеет много растворенных минеральных веществ.

Состав воды, ее качество и показатели качества
Выбор источников водоснабжения котельной, схему забора и транспортировки воды от источника выполняют в каждом случае, исходя из местных условий.
Поверхностная вода имеет в себе механические примеси, взве¬шенные частицы и некоторые биологические элементы. К ней отно­сится речная, озерная и морская вода.

Примеси, встречающиеся в воде

Для водоснабжения котлоагрегатов используются в природные воды, как поверхностные (из рек, озер, прудов), так и подземные (из артезианских скважин).
Примеси, содержащиеся в природной воде, условно подразделяют на
- минеральные,
- органические,
- биологические

Схему забора и транспортировки воды от источника выполняют в каждом случае, исходя из местных условий.
Воду, используемую в паровых и водогрейных котлах, в зави­симости от участка технологической цепи, на котором она ис­пользуется, называют по-разному.
Так, вода, поступающая в ко­тельную от возможных источников водоснабжения, на­зывается исходной, или сырой, водой. Как правило, эта вода требует предварительной химической подготовки перед использо­ванием ее в качестве теплоносителя в системах теплоснабжения.
Выбор источников водоснабжения котельной

Вода, поступающая для подпитки в котлы, тепловые сети, системы отопления называется подпиточной.
Воду, находящуюся в системе котла, называют котловой,
в тепловой сети и системах теплоснабжения зданий сетевой.

Физико-химический характеристики природных вод.

Качество воды в природе определяется совокупностью физико-географических факторов (климат, рельеф местности, почвенный покров, характер прибрежной растительности, площадь стока, особенность его строения, лесистость), а также зависит от биологических процессов, протекающих в водоеме, и деятельности человека (регулирование речного стока, сброс сточных вод, судоходство).

Основные показатели качества воды
Совокупность свойств воды, которые характеризуются концент­рацией в ней примесей, называется качеством воды.
Основными показателями качества воды являются: жесткость, щелочность, сухой остаток, прозрачность, наличие масел и корро­зионно-активных газов. Различают общую Жо, карбонатную Жк и некарбонатную Жнк жесткость.

Жесткость воды обусловлена присутствием в ней солей кальция и магния.
Жесткость воды

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

Жесткость воды

Карбонатная жесткость характеризуется содержанием в воде гидрокарбонатов кальция Сам(НСО3)2 и гидрокарбонатов маг­ния Mg(HCО3)2. Карбонатная жесткость удаляется нагреванием воды, поэтому ее называют также временной жесткостью.
Некарбонатная жесткость вызвана наличием в воде всех остальных, помимо гидрокарбонатов, солей кальция и магния (на­пример, хлоридов СаС12, MgCl2, сульфатов CaSО4, MgSО4, нит­ратов Ca(NО3)3, Mg(NO3)2, различных силикатов и фосфатов каль­ция и магния и т.д.). Некарбонатная жесткость является неустра­нимой, она сохраняется при нагревании и кипячении, поэтому ее называют постоянной жесткостью. Соли постоянной жестко­сти образуют плотные отложения накипи.
Общая жесткость воды
Некарбонатная
(постоянная)
Карбонатная
(временная)
Сам(НСО3)2
Mg(HCО3)2
СаС12, MgCl2,
CaSО4, MgSО4,
Ca(NО3)3, Mg(NO3)2

Общая жесткость воды
Общая жесткость ЖО характеризуется суммарным содержани­ем в воде всех солей кальция и магния (хлоридов, сульфатов, гидро­карбонатов, нитратов, силикатов), т.е. складывается из карбонат­ной (временной) и некарбонатной (постоянной) жесткости:
 
ЖО = ЖК + ЖНК.
 
За единицу жесткости прини­мают мг-экв/кг - для измерения больших жесткостей и мкг-экв/кг - для измерения малых жесткостей воды.

Щелочность
Щелочность представляет собой суммарную концентрацию ра­створенных в воде бикарбонатов, карбонатов, гидратов и гуматов (солей слабых органических кислот). Щелочность характеризуется наличием в воде щелочных со­единений (NaOH — едкий натр, Na2CO3 — кальцинированная сода, NaHCO3 — гидрокарбонат натрия, Na3P O4 — тринатрий - фосфат и др.).
Щелочность измеряется теми же единицами, что и жесткость. - мг-экв/кг - для измерения большой щелочности и мкг-экв/кг - для измерения малой щелочности воды или – моль-экв/л

Общая щелочность
Общая щелочность ЩО складывается из суммы ЩГ, (гидратная щелочность), ЩГК (гидрокарбонатная), ЩК (карбонатная), т.е.
 
ЩО = ЩГ + ЩГК + ЩК
 
Щелочность котловой воды характеризуется величиной pH.
Если pH = 7 - вода нейтральная;
pH > 7 - вода щелочная;
pH < 7 - вода кислая.

Сухой остаток - это общее количество растворенных в воде со­лей и щелочей, которые остались после выпаривания воды и высу­шивания остатка при температуре 110 °С до достижения постоян­ной массы, и определяет пригодность данной воды для питания па­ровых котлов. Сухой остаток выражается в мг/кг чистой воды.
Показатели качества воды
Определение содержания сухого остатка

Показатели качества воды
Масло попадает в питательную воду от паровых поршневых на­сосов, а также при использовании для питания котлов конденсата, загрязненного маслом в условиях змеевикового подогрева нефтепро­дуктов и отсутствия достаточной плотности паровых змеевиков. Содержимое масла выражается в мг/кг чистой воды.
.

Показатели качества воды
Наличие в питательной и подпиточной воде коррозионно-актив­ных газов (О2, СО 2) приводит к появлению и развитию коррозии металлов. Содержимое газов выражается в мкг/кг воды.

Способы докотловой обработки воды

Нормальная и бесперебойная работа котла во многом зависит от правильно выбранного способа водоподготовки.
В котельной выполняют четыре основных этапа водоподготовки:
1) фильтрация и коагуляция воды – удаление из воды механических и коллоидно-растворимых примесей;
2) умягчение – удаление из воды накипеобразующих солей жесткости;
3) деаэрация – удаление из воды коррозионно-активных газов;
4) продувка – поддержание в котловой воде постоянного солесодержания и щелочности.
К докотловой обработке воды относятся первые три основных этапа водоподготовки.
 

1 этап - Фильтрация и коагуляция воды
Фильтры осветительные вертикальные (ФОВ)
Фильтр осветительный ФОВ является фильтром насыпного типа и предназначен для удаления из воды взвешенных примесей разной степени дисперсности. Используется в схемах водоподготовительных установок промышленных и отопительных котельных, установок электростанций, различных технологических процессов.
Осветление воды происходит в результате пропуска её через осветительный фильтр ФОВ, где грубодисперсные примеси воды методом прилипания к зёрнам фильтрующего материала, задерживаютя на поверхности и в порах фильтрующего материала.
В качестве фильтрующего материала используются дроблёный антрацит, кварцевый песок и мраморная крошка. размерами зерен материала 0,6 - 1мм.

Механический фильтр
Это фильтр грубой очистки, его задача не только в очистке от крупных частиц, но и в защите остальной системы – последующих фильтров от взвеси. Механический фильтр – это первый рубеж защиты системы водоподготовки, который предотвращает попадание в систему крупного песка, камней, окалины.

Работа и регенерация фильтра

Механический фильтр грубой очистки
ПВО-MDF-1
В качестве предварительной ступени в системах очистки воды используются механические фильтры.

Фильтрующие элементы Arkal
Фильтр грубой очистки воды комплектуется элементами Arkal. Номенклатура изделий позволяет перекрыть широкий диапазон по производительности – от 6м3/ч до 160 м3/ч.

Коагуляция воды

Коагуляция применяется, чтобы быстрее и полнее протекали процессы отстаивания и фильт­рования, сущность которой за­ключается в укрупнении наиболее мелких коллоидных частиц и выделении их наряду со взвесями в осадок при добавлении к воде специальных реагентов-коагулянтов.

Наиболее эффективными коагулянтами являются соли алюми­ния и железа — сульфат алюминия Al2(SО4)3, сульфат железа FeSО4.7H2О и хлорное железо FeCl3.6H2О.

Процесс умягчения воды
Умягчением называется удаление из воды образующих накипь соединений кальция и магния. Применяется докотловая и котловая обработка воды.


2 этап -Умягчения воды

Этапы умягчения воды
Первичный этап умягчения и дальнейшего процесса водоподготовки в котлах, производится с применением обычного набора методов физической обработки, с помощью средств механической фильтрации.
Второй этап процесса водоподготовки заключается в удалении из воды растворенных солей

Умягчение воды
При известковании в воде снижается гидрокарбонатная щелочность. Этот процесс также способствует умягчению, обезжелезиванию, снижает концентрацию грубодисперсных примесей и кремниевой кислоты.
Для известкования применяют суспензию на основе гашеной извести Са(ОН)2,, так называемое “известковое молоко”. В дополнение к этому каустический магнезит повышает эффективность удаления кремниевой кислоты.
Умягчение воды происходит несколькими реакциями:
устранение временной жесткости путем обработки гашеной известью;
устранение постоянной жесткости путем обработки кальцинированной содой;
осаждение катионов Са2+ и Mg2+ путем обработки тринатрийфосфатом.

Ионообменный метод
Обработка воды методом ионного обмена осуществляется в фильтрах через слой зернистого материала — ионита. В процессе фильтрования ионы солей, содержащихся в воде, заменяются иона­ми, которыми насыщен ионит. В качестве обменных ионов в прак­тике водоподготовки применяются катионы натрия Na+, водорода Н+, аммония NH4+, а также гидроксильные ОН- и хлоридные Cl- анионы.
Если зернистый материал ионита содержит катионы, он называ­ется катионитом, а фильтрация воды через слой катионита — катионированием воды

Химическая водоочистка для водогрейных котлов
Системы с водогрейным котлом относятся к системам закрытого типа.
В таких системах не допускается изменение состава воды.

Химическая водоочистка для водогрейных котлов
Оборудование химводопoдготовки должно обеспечивать непрерывную подпитку водогрейного контура, а рабочий расход подготовленной воды может изменятся в широком диапазоне и определяется для каждой котельной индивидуально.
В основном схема подготовки воды состоит из нескольких этапов: механической фильтрации, умягчения, или комплексной очистки на 1-ой ступени, и умягчения на 2-ой ступени, завершающихся корректировкой pН и деаэpацией.

Принципиальная схема работы Na –катионитовых (ПВО-02FU05-D-VII-Y) фильтров.
 
режим химической промывки
режим фильтрации

Устройство фильтра автоматического
(процесс очистки)

Устройство фильтра автоматического (взрыхление)

Устройство фильтра автоматического (процесс отмывки)

Устройство фильтра автоматического (процесс регенерации)

Регенерация фильтра умягчения
Подача регенерирующего раствора

Кислородная коррозия внутренних поверхностей труб
Коррозионные изменения на поверхности нагрева в результате наличия в воде коррозионно-активных газов
Распространенным видом коррозии является кислородная кор­розия. Свободный кислород, содержащийся в воде, электрохими­чески взаимодействует с металлом и вызывает его разрушение. Наиболее подвержены кислородной коррозии внутренние поверх­ности труб экономайзеров.

3 этап -Деаэрация умягченной воды

Термический деаэратор
Деаэрация (дегазация), или удаление из воды нерастворенных газов является одним из неотъемлемых этапов водоподготовки.
Дегазация проводится на специальном оборудовании - деаэраторах. Применяется процесс термической деаэрации.

Дегазация (деаэрация) воды
Суть его заключается в следующем: вода контактирует с паром. При этом из воды удаляется газ. Он попадает в пар, где его парциальное давление близко к нулю.
Деаэраторы, в которых осуществляется дегазации воды, бывают разных видов: пленочные, струйные, барботажные.

Атмосферный деаэратор смешивающего типа:
Рис. Атмосферный деаэратор смешивающего типа: 1 – колонка; 2 – бак-аккумулятор; 3 – водоуказательное стекло; 4 – манометр; 5 – гидрозатвор; 6 – распределительное устройство; 7, 8 – тарелки; 9 – распределитель пара; 10 – клапан; 11 – охладитель выпара; 12 – регулятор уровня воды; 13 – выпуск питательной воды из бака-акккумулятора; 14 – вестовая труба.

Вакуумный деаэратор
Вакуумный деаэратор: 1 – бак-газоотделитель; 2 – водяной эжектор; 3 – охладитель выпара; 4 – деаэрационные колонки; 5 – водоводяной водоподогреватель; 6 – бак деаэрированной воды; 7 – центробежный насос; 8 – трубопровод городской воды; 9 – трубопровод воды к ХВО; 10 – трубопровод заполнения бака-газоотделителя; 11 – змеевик.
 

4 этап - Обезжелезивание.
Наличие железа в воде

Автоматический блочный комплекс докотловой обработки воды

Емкость с насосом-дозатором для реагента при химическом способе обескислораживания воды в котельной установке

Станция обеззараживания и обезжелезивания
1 – подача воды;
2 – аэрационная колонна;
3 – компрессор, обеспечивающий подачу воздуха для аэрации воды;
4 – колонна каталитического обезжелезивания воды;
5 – дренажный сброс;
6 – фильтр тонкой механической очистки воды;
7 – ультрафиолетовая лампа для обеззараживания воды;
8 – подача очищенной воды к точкам потребления.

Колонна обезжелезивания
Станция аэрации и колонна обезжелезивания работают в связке. Для обезжелезивания используют специальные каталитические загрузки. Засыпка окисляет растворенное железо и пропускает дальше отфильтрованную воду.
1 – корпус колонны;
2 – труба подачи воды;
3 – труба выхода очищенной воды;
4 – управлявший клапан с контроллером – «головка» колонны;
5 – трубка сброса дренажа;
6 – каталитическая засыпка
7 – фильтрующая засыпка – слой гравия;
8 — нижний распределительный фильтр на заборе воды из колонны.

Колонна обезжелезивания
Собравшийся осадок время от времени удаляется обычной обратной промывкой колонны и сбрасывается в дренаж. А катализатор, по сути, и не расходуется и не теряет своих качеств очень долго.
Недостатки:
Если применять его «в чистом виде», то растворенного в воде кислорода может оказаться недостаточно для полноценного окисления двухвалентного железа. То есть каталитическая очистка, как правило, не избавляет от необходимости установки аэрационной колонны.
Если вода имеет примеси сероводорода, то до попадания в каталитическую колонну она уже должна быть очищена от него.
Не для всякой воды такая технология подходит – имеются ограничения по щелочной и кислотной концентрации.
Фильтр такого типа требует довольно частного вмешательства – регулярной промывки. В противном случае упадет производительность или колонна вообще выйдет из строя.

Дозирующая станция реагента обескислораживания ПВО-ДС-3.

Роль ХВО в водоподготовке котельных
Химическая водоподготовка (ХВП) современными методами и технологиями обеспечивает долгую и успешную жизнь котельному оборудованию,  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.

Спасибо за внимание