Котельная

    Такие соли даже при большом их количестве в составе котловой воды не будут  доходить в растворе до состояния  насыщения и, следовательно, выпадать кристаллами накипи на стенки котла.

    Таким образом, химическая водоподготовка не избавляет воду от солей, но изменяет их количество и качество, что позволяет при правильно организованном режиме эксплуатации избавиться от накипи.

      В данной котельной установке  применено двухступенчатая схема  Na – катионирования.

    Фильтр  Na – катионирования выбирается по расходу химически очищенной воды, рассчитанный в тепловой схеме: G_хов= 8,03 т/ч.

    Техническая характеристика Na – катионитового фильтра:

1. Марка фильтра: ФИПа І-1,0-0,6-Na,
2. Давление: – рабочие: 0,6 МПа,

            – пробное гидравлическое: 0,9 МПа,

3. Вместимость корпуса: 2,27 м³,
4. Производительность: 20 м³/ч,
5. Фильтрующая загрузка: – высота: 2 м,

            – объём: 1,6 м³,

6. Масса: – сульфоугля при γ = 0,65 ÷ 0,7 т/м²: 1,04 ÷ 1,12 т,

            – катионита КУ-2 при γ = 0,71 т/м²: 1,14т,

7. Внутренний диаметр корпуса: 1000 мм,
8. Высота фильтра: 3685 мм,
9. Толщина стенки: 9 мм,
10. Условный диаметр арматуры:

• для подвода исходной и промывочной воды: 50 мм,
• для отвода обработанной воды: 50 мм,
• для подвода регенерационного раствора: 50 мм,
• для подвода и отвода взрыхляющей воды: 50 мм,
• для отвода регенерационного раствора, отмывочной воды и первого фильтрата: 50 мм,
• для гидровыгрузки фильтрующего материала: 100 мм,

11. Масса конструкции фильтра: 1,09 т.

Описание  работы Na – катионитовой установки.

 

    По  теории электролитической диссоциации молекулы некоторых веществ, находящихся в водном растворе, распадаются на положительно и отрицательно заряженные ионы – катионы и анионы.

    При Na – катионировании, растворённые в воде соли кальция (Ca) и магния (Mg) при фильтрации через катионитовый материал (NaR) обменивают катионы Ca²⁺ и Mg²⁺ на катионы Na⁺. В итоге получаются только натриевые соли – которые обладают большой степенью растворимости.

    Изменение солевого состава воды происходит по следующим формулам:

          2NaR + Ca(HCO₃)₂ = CaR₂ + 2NaHCO₃

          2NaR + Mg(HCO₃)₂ = MgR₂ + 2NaHCO₃

          2NaR + CaSO₄= CaR₂ + Na₂SO₄

          2NaR + MgSO₄= MgR₂ + Na₂SO₄

          2NaR + CaCl₂= CaR₂ + 2NaCl

          2NaR + MgCl₂= MgR₂ + 2NaCl

     R – условно показана сложная формула катионитового материала

     В дальнейшем в воде происходит разложение бикарбонатов натрия:

           2NaHCO₃ = Na₂CO₃ + СО₂

           Na₂CO₃ + Н₂О = 2NaОН + СО₂

    Катионитовым  материалом, заполняющий фильтр, является сульфоугль. Его получают после обработки  бурого или каменного угля дымящейся  серной кислоты.

Характеристика  сульфоугля.

          Диаметр зерна: 0,3 ÷ 1,2 мм,

          Насыпная масса  в воздушно- сухом виде:  0,55 т/м³,

          Ёмкость поглощения: 300 мг-экв/л,

          Верхний предел температурной  стойкости: 70 ^оС,

          Годовой износ: 10 ÷ 15 %

 

     Ёмкость катионитового материала есть предел его обменной способности, после  чего израсходованные катионы необходимо восстанавливать регенерацией.

     Регенерация катионитового материала производится 6 ÷ 8 % раствором поваренной соли, пропускаемым через него, в результате регенерации  действие сульфоугля восстанавливается. Реакции идут по уравнениям:

           CaR₂ + 2NaCl = 2NaR + CaCl₂

           MgR₂ + 2NaCl = 2NaR + MgCl₂

     Концентрированные растворы хлоридов кальция и магния, а также избыток соленого раствора выбрасываются в дренаж. Характерной  особенностью Na – катионирования является отсутствие солей выпадающих в осадок. Поэтому не смотря на то что жесткость второй ступени доводят до 0,02 мг-экв/кг, щёлочность умягчённой воды остаётся равной карбонатной жёсткости исходной воды.

     Сухой остаток при Na – катионировании можно считать постоянным.

     Получающийся  при разложении NaHCO₃ едкий натрий (NaОН) даёт вспенивание воды и может вызвать коррозию металла котла, а углекислота, остающаяся в конденсате, – коррозию конденсатопроводов. Но так как относительная щёлочность получается меньше 20 %, то она не нуждается в нейтрализации.

Двухступенчатая схема Na – катионирования.

 

     В фильтр 1 загружен катионитовый материал – сульфоугль.

     Подлежащая  обработке вода подаётся по трубопроводу 2 на фильтр первой ступени и проходит сверху вниз через слой сульфоугля. После прохождения исходной воды через фильтр первой ступени, вода с жёсткостью 0,5 мг-экв/кг поступает на фильтр второй ступени.

     Умягчённая  вода (до 0,02 мг-экв/кг) отводится в  термический деаэратор по трубе 5.

     На  время регенерации катионитовые фильтры поочерёдно выключают из работы. Регенерационный раствор поваренной соли подаётся из бака раствора соли по трубе 3 и сбрасывается в дренаж 4. Скорость пропускания регенерационного раствора 3 ÷ 5 м/ч.

     Процесс регенерации включает в себя следующие  операции:

1. Взрыхление катионита исходной водой происходит снизу вверх.
2. Регенерация катионита происходит сверху вниз.
3. Отмывка катионита исходной водой от продуктов регенерации.

    Отмывка Na – катионитового фильтра заканчивается при снижении жёсткости: после Ι ступени до 0,5 мг-экв/кг; после ΙΙ ступени до 0,02 мг-экв/кг.

    После отмывки фильтр готов к работе в режиме умягчения. При роботе в  режиме умягчения необходимо следить  за: перепадом давления создаваемого фильтром; качеством умягчённой воды; следить за отсутствием катионита  в умягчённой воде.

 

7.4.2. Деаэратор.

 

    Деаэратор атмосферного типа выбирают по расходу  химически очищенной воды, к этому  расходу следует прибавить расход конденсата от пароводяных водоподогревателей, т.к. его направляют в верхнюю  часть деаэрационной колонки: G_хим = 8,03 + 10,01 + 1 = 19,04 т/ч;

    В котельной установлен атмосферный  деаэратор марки ДА-25 с барботажным  устройством, которое установлено  в баке-аккумуляторе деаэратора.

    Техническая характеристика деаэратора ДА-5:

1. Номинальная производительность: 25 т/ч;
2. Рабочие давление: 0,12 МПа;
3. Температура деаэрированной воды: 104 ^оС;
4. Средняя температура подогрева воды в деаэраторе: 10 ÷ 40 ^оС;
5. Размеры колонки: – диаметр и толщина стенки корпуса: 530х6 мм;

      – высота: 2195 мм;

6. Масса: 280 кг;
7. Пробное гидравлическое давление: 0,3 МПа.

 

Описание  работы деаэратора. 

    Деаэрацией  называется освобождение питательной  от растворённого в ней воздуха  в состав которого входит кислород (О₂) и двуокись углерода (СО₂). Будучи растворенными, в воде эти газы вызывают коррозию питательных трубопроводов и поверхности нагрева котла, вследствие чего оборудование выходит из строя.

    Термический деаэратор служит для удаления из питательной воды растворённых в  ней кислорода и двуокиси углерода путём нагрева воды до температуры  кипения. При температуре кипения  воды растворённые в ней газы полностью теряют способность растворяться. Деаэратор состоит из бака-аккумулятора и деаэрированной колонки, внутри которой расположен ряд распределительных тарелок. Внутри бака-аккумулятора расположено барботажное устройство – оно служит для дополнительного удаления растворённых газов путём частичного перегрева питательной воды. За счёт барботажного устройства качество деаэрации улучшается.

    Питательная вода поступает в верхнюю часть  деаэратора на распределительную тарелку. С тарелки вода равномерными струйками распределяется по всей окружности деаэраторной колонки и стекает через ряд расположенных, с мелкими отверстиями, тарелок.

    Пар для подогрева воды вводится в  деаэратор по трубе и распределяется под водяную завесу, образующуюся при скитании воды. Пар расходясь во все стороны поднимается вверх навстречу питательной воды при этом нагревая её до температуры 104 ^оС, что соответствует избыточному давлению в деаэраторе 0,02 ÷ 0,025 МПа.

    Пар для барботажного устройства подводится по отдельной трубе.

    При этой температуре воздух выделяется из  воды и вместе с остатком не сконденсировавшегося пара уходит через  вистовую трубу, расположенную в  верхней части деаэраторной колонки  непосредственно в атмосферу.

    Освобождённая от кислорода и двуокиси углерода и подогретая вода выливается в бак аккумулятор, расположенный под колонкой деаэратора, откуда расходуется для питания котлов.

    Во  избежания значительного повышения  давления в деаэраторе на нём устанавливают  два предохранительных клапана, а так же гидравлический затвор на случай образования в нём разряжения.

    Деаэратор снабжён водоуказательным стеклом, регулятором уровня воды в баке, регулятором давления и необходимой  измерительной аппаратурой. 
 

5. Тягодутьевые  машины.

 

    Подача  воздуха осуществляется вентилятором, а удаление газов дымососом.

    Дымососы  работают в более тяжёлых условиях, чем вентиляторы, т.к. они отсасывают газы с более высокой температурой, чем воздух (до 250 ^оС). Поэтому в дымососах предусматривают водяное охлаждение подшипников и более прочное исполнение лопаток и кожуха.

     Дымовая труба – кирпичная, высота 30 м, диаметр  верха трубы 1000 мм.

      

     Часовая производительность одного дымососа равна:

    В – часовой расход топлива одного котла при номинальной паропроизводительности, кг/ч;

     D_расч. – номинальный часовой расход пара, вырабатываемый котлом, кг/ч,

     G_пр. – часовой расход продувочной воды при номинальной паропроизводительности, кг/ч,

G_пр = D_расч ·0,01·ρ_пр. = 10000·0,01·2 = 200 кг/ч

     ρ_пр – процент на периодическую продувку, %,

     Δi – разность энтальпий между питательной водой и вырабатываемым паром, ккал/кг:

ккал/кг.

     i_п – энтальпия насыщенного пара, ккал/кг,

     i_п.в. – энтальпия питательной воды, ккал/кг,

     i_пр. – энтальпия котловой воды, ккал/кг,

       – низшая теплота сгорания  топлива, ккал/м³,

     η_к – КПД котла,

 м³/ч. 

    V_г – объём дымовых газов перед дымососом;