Реконструкция котельной Речицкого пивзавода

7.  ВОДОПОДГОТОВКА

 

7.1. Вода и ее свойства. Общие  сведения

Надежная и экономичная работа котельной установки в значительной степени зависит от качества воды, используемой для питания водогрейных  котлов [3].

Источниками водоснабжения при  питании котлов служат пруды, реки, озера, грунтовые или артезианские воды, а также водопровод. Такие природные воды всегда содержат различные примеси, которые придают воде определенные свойства, имеющие большое значение для работы котлов.

Все примеси природных вод могут быть разделены в основном на две группы:

а) нерастворимые или  механические (ил, песок, глина и  др.);

б) растворимые вещества; к последним  относятся газы (СО₂, О₂, воздух); труднорастворимые минеральные вещества (соли кальция и магния); легкорастворимые – сода (Na₂CO₃), сернокислый кальций (CaSO₄), хлористый кальций (CaCl₂), и др.; продукты загрязнения водного источника сточными водами промышленных предприятий и населенных пунктов – аммиак, сероводород, хлор, органические соединения (фенолы, крезолы) и др.

В зависимости от состава и количества примесей в воде изменяются ее свойства.

Наиболее существенной частью примесей являются труднорастворимые вещества, состоящие в основном из солей  кальция и магния. Эти соединения являются накипеобразователями и придают воде определенное свойство,

 

 

 

 

 называемое жесткостью. Жесткость  – важный показатель качества  воды, и ее наличие определяет  образование накипи в котлах.

За единицу измерения жесткости  в настоящее время приняты  миллиграмм-эквивалент на литр (мг-экв/л) и микрограмм-эквивалент на литр (мкг-экв/л). 1 мг-экв/л жесткости соответствует содержанию 20,04 мг/л иона кальция Ca²⁺ или 12,16 иона Mg²⁺.

Важными показателями качества воды являются также кислотность, щелочность и сухой остаток [3].

Кислотность воды обусловливается наличием свободных минеральных и органических кислот. Она оценивается по величине показателя концентрации иона водорода (pH). Для нейтральной воды рН=7; если рН<7 – реакция кислая, а при рН>7 – реакция щелочная. Для большинства природных вод рН=5,5–7.

Щелочность воды характеризуется  содержанием в ней бикарбонатных, карбонатных и гидроксильных  ионов в сочетании с катионами Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺. Единица ее измерения в мг-экв/л.

Сухой остаток характеризует общее  содержание в воде минеральных и органических веществ и выражается в мг/л. Величина сухого остатка является одним из критериев пригодности воды для питания котлов.

К показателям качества воды относится  и ее солесодержание, т.е. суммарная концентрация солей в воде, подсчитанная по ионному составу.

Умягчение воды производится с целью  удаления из нее накипеообразователей до поступления воды в котел. Применяются химические способы умягчения воды и термические. Химическое умягчение осуществляется методами осаждения и катионного обмена, имеющими принципиальное отличие друг от друга.

Наличие различных примесей в природной  воде делает ее непригодной для питания  котлов, так как вызывают накипеобразование, коррозию и отложение солей, поэтому для обеспечения нормального режима работы испарительных поверхностей нагрева, защиты их от коррозии, питательная вода должна удовлетворять соответствующим нормам [3].

7.2. Система химводоочистки  котельной

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-m)× D_Т = (1-0,7)×18=5,4 т/ч

   где m - 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:

åD = 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:

, т/ч

где    т/ч

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

i^l₁- энтальпия котловой воды при давлении в котле  

      826,1кДж/кг;

i^ll_н и i^l₂ – энтальпия пара и воды при давлении в   

              расширителе (1,5 кгс/см²);

i^ll_н = 2692,39 кДж/кг; i¹₂ = 464,54 кДж/кг;

c - степень сухости пара, выходящего из расширителя

         c =0,98;

h_под – КПД подогревателя (расширителя) (0,98)

 т/ч

    Количество воды уходящей из расширителя:

G¹_пр=G_пр-D_пр=0,6 – 0,1=0,5т/ч

    Количество питательной  воды, поступающей в котлы:

G_пит=åD+G¹_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+G¹_пр+D_пот+D_вып=18+0,5+0,36+0,08=18,94 т/ч

     Расход сырой воды на ХВО учитывается величиной коэффициента k = 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.