Химподготовка воды в котельной

Химподготовка воды в котельной

11 ноября 2016 г

Необходимость водоподготовки в теплоэнергетике

Теплоэнергетика – одна из самых водоёмких сфер промышленности. Вопросы качества воды, используемой в системах отопления и теплоснабжения, до сих пор не теряют своей актуальности, несмотря на большое разнообразие методов и оборудования для очистки воды.

Технологии водоподготовки – составная часть нормального режима работы теплоэнергетического оборудования. По большому счету, от качества водоподготовки в теплоэнергетике зависит надежность всех тепловых систем.

Вода как наиболее популярный и дешевый теплоноситель в системах теплоэнергетики имеет свои недостатки, связанные с наличием в ней растворенных примесей.

Примеси разделяют на три группы, которые оказывают влияние на работу котельного оборудования:

  • механические нерастворимые;
  • растворенные со склонностью к осадкам;
  • коррозионно-активные.

Примеси первого типа приводят к наиболее грубым поломкам оборудования – выходят из строя циркуляционные насосы, повреждают трубопроводы, ломают регулировочную и запорную арматуру. Чаще всего механические примеси – это частицы глины и песка, которые присутствуют в любой природной воде, либо это могут быть продукты коррозии трубопроводов. Решение этой проблемы – качественная механическая фильтрация на начальном этапе водоподготовки.

Накипь

Растворенные примеси со склонностью к образованию осадков присутствуют в природной воде не так очевидно. Повышенная жесткость воды является причиной хорошо знакомых карбонатных отложений на стенках трубопроводов. Перегретая свыше 130 °С вода снижает растворимость сульфатов кальция, что приводит к образованию очень плотной гипсовой накипи.

Накипи на стенках котла снижают теплопередачу и перегревают стенки котла, приводят к потерям тепла и быстрому износу оборудования. Даже незначительный слой накипи на стенках приводит к отдушинам, свищам и разрыву труб.

При накоплении накипи вместе с продуктами окисления металлов обязательно возникает процесс коррозии металлических поверхностей.

Коррозия

В системах теплоэнергетики различают два основных вида коррозии – химическую и электрохимическую. Микрогальванические пары, образующиеся на металлических поверхностях, служат причиной электрохимической коррозии. Вещества, способствующие электрохимической коррозии – растворенный в воде кислород и углекислый газ.

Коррозия металлических элементов зависит от показателя pH среды. Например, алюминиевые конструкции начинают корродировать при рН свыше 8,3-8,5. Высокая коррозионная активность кислорода и углекислого газа в отопительных системах обусловлена тем, что при повышении температуры их растворимость снижается и происходит десорбция их из котловой воды. Поэтому процессы химводоочистки должны предусматривать способы нейтрализации кислорода и углекислого газа.

Основная задача водоподготовки – предотвратить нежелательные процессы – образование накипи и коррозию – во всех агрегатах промышленной котельной.

Для нужд котельного оборудования используется водопроводная либо природная артезианская вода. Каждый тип воды имеет свои особенности. Соли жесткости (кальций и магний) присутствуют практически во всех видах отечественных источников воды. Еще одной проблемой водопроводной воды часто является высокое содержание солей железа (до 20 мг/л).

Оборудование и материалы для водоподготовки котельных включают в себя разнообразные фильтры, химические реагенты, установки механической и физико-химической очистки.

Стадии водоподготовки для котельных

Системы котельных подразделяют на водогрейные и паровые. В зависимости от типа котла, его мощности и температурного режима могут варьироваться и требования к качеству воды.

Степень химводоочистки воды для котловых систем должна обеспечивать эффективную и безопасную работу котла с минимальным риском коррозии и образования накипи.

Важнейшие показатели качества подпиточной воды – жесткость, pH, содержание растворенного кислорода и углекислого газа.

Читайте также:  Советы при переезде в новую квартиру

В общем случае стадии водоподоготовки для котельных включают в себя:

  • механическую очистку,
  • обезжелезивание,
  • удаление солей жесткости (умягчение),
  • реагентную очистку от агрессивных газов и кислорода,
  • для паровых котлов – дополнительная реагентная очистка остаточных паров и жесткости.

Начальная водоподготовка – механическая очистка – осуществляется в один или несколько этапов фильтрации. Из воды удаляются песок, шлам, частицы окалины и другие крупные частицы.

Водоподготовка для котельных малой и средней мощности

Котельные установки малой и средней мощности оптимально подходят для обеспечения теплом небольших жилых кварталов, многоквартирных домов или поселков малоэтажной застройки.

В настоящее время котельные малой и средней мощности могут быть реализованы по разнообразным тепловым схемам с использованием разного оборудования. В новостройках устанавливают современные типы котлов – например, жаротрубные,– но еще встречаются устаревшие чугунные котлы или стальные секционные.

Секционный котел чаще применяется в одноконтурных тепловых схемах. В одноконтурной схеме и в котле, и в тепловой сети в качестве теплоносителя выступает горячая сетевая вода.

В тепловой сети по двухконтурной схеме исходная вода, прошедшая водоподготовку, циркулирует по контуру "котел – пластинчатый теплообменник" без изменения собственного химического состава. При двухконтурной схеме котел защищен от теплоносителя сетевого контура. Сетевая вода может быть загрязнена из-за аварий на тепловых сетях или плохо очищена.

Назначение

Одним из важнейших условий надежной работы котельной является система водоподготовки котельных установок, которая включает в себя фильтры для удаления из воды солей жесткости, соединений железа и других примесей, которые приводят к образованию накипи на теплообменных поверхностях водогрейных и паровых котлов, а также трубопроводах теплосетей. Без оборудования химводоочистки котлы быстро выходят из строя и нуждаются в дорогостоящем ремонте.

Правильно подобранная схема водоподготовки котельной воды приводит к снижению эксплуатационных и капитальных затрат:

  • снижение расхода топлива, ввиду меньших затраты энергии на нагревании воды и пониженному расходу электроэнергии сетевых насосов;
  • увеличение срока службы котлов, теплообменников, тепловых сетей;
  • сокращение затрат на ремонт оборудования котельной и трубопроводов вследствие коррозии;
  • ежегодным затратам на кислотную промывку котлов и теплообменников от накипи;
  • повышение КПД котлов в виду меньших продувок паровых котлов.

Принцип работы

Промышленная водоподготовка котельных — это обязательный комплекс мер и мероприятий для обеспечения нормативной работы водогрейных и паровых котельных предусмотренный техническими требованиями к условиям эксплуатации.

Для решения задач по химводоочистке в котельных применяется оборудование водоподготовки котельных, которое включает в себя фильтры осветления и обезжелезивания, установки умягчения воды, промышленные обратные осмосы, станции дозирования специальных реагентов для водоподготовки котельных, необходимых для поддержания водного режима котельной.

В зависимости от анализа исходной воды, типа котельной и ряда других исходных данных, инженер-технолог применяет ту или иную схему водоподготовки используя различные типы и комбинации установок водоподготовки для достижения требуемого качества воды, которое предъявляется нормативными документами по безопасности эксплуатации и производителями котлов к своему оборудованию.

Требования к качеству питательной воды

Параметры качества питательной воды водотрубных котлов с естественной циркуляцией с рабочим давлением пара до 40 бар для котлов российского производства в соответствии с нормативами «Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов»

Показатель Рабочее давление, бар
9 14 24 40
Прозрачность по шрифту, см, не менее 30 40 40 40
Общая жесткость, мг-экв/л 0,03*
0,04
0,015*
0,02
0,01*
0,015
0,005*
0,01
Содержание соединений железа (в пересчете на Fe), мг/л Не нормируется 0,3*
Не нормируется
0,1*
0,2
0,05*
0,1
Содержание соединений меди (в пересчете на Сu), мг/л Не нормируется Не нормируется Не нормируется 0,01*
Не нормируется
Содержание растворенного кислорода (для котлов с паропроизводительностью 2 т/ч и более)**, мг/л 0,05*
0,1
0,03*
0,05
0,02*
0,05
0,02*
0,03
Значение рН при 25 °С*** 8,5 — 10,5
Содержание нефтепродуктов, мг/л 5 3 3 0,5
Читайте также:  Физалис заготовки на зиму рецепты

* В числителе указаны значения для котлов, работающих на жидком топливе, в знаменателе — на других видах топлива.

** Для котлов, не имеющих экономайзеров, и для котлов с чугунными экономайзерами содержание растворенного кислорода допускается до 100 мг/кг при сжигании любого вида топлива.

*** В отдельных случаях, обоснованных специализированной научно-исследовательской организацией, может быть допущено снижение значения рН до 7,0.

Нормативы для питательной воды паровых котлов LOOS, VIESSMANN, BUDERUS

Показатель Рабочее давление
9

> 9 > 9
Общая жесткость °dH 0,1 0,05 0,05
Кислород (О2) мг/л 0,1 0,02 0,02
Двуокись углерода (СО2) связанная мг/л 25 25 25
Железо (Fe), в целом мг/л 0,05 0,03
Медь (Cu), в целом мг/л 0,01 0,005
Окисляемость (KMnО4) мг/л 10 10 10
Нефтепродукты мг/л 3 1 1
Электропроводность мкС/см 500 500 500

Требования к качеству подпиточной воды

Требования к качеству воды для котлов российского производства изложены в нормативах «Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов»

Показатель Открытая система теплоснабжения Закрытая система теплоснабжения
115 °С 150 °С 200 °С 115 °С 150 °С 200 °С
рН 7,0 – 8,5 7,0 – 11,0
Железо общее, мг/л 0,3 0,3 (0,25) 0,25 (0,2) 0,6 (0,5) 0,5 (0,4) 0,375 (0,3)
Жесткость карбонатная, мг-экв/л, рН 8,5 Не допускается По расчету ГОСТ 108.030.47-81
Нефтепродукты, мг/л 1 1
Растворенный кислород, мг/л 0,05 0,03 0,02 0,05 0,03 0,02

Требования к качеству входящей воды для котлов Европейских производителей изложены в технических нормативах VDI 2035.

Показатель Температура сетевой воды до 100 °С Температура сетевой воды более 100 °С
Общие требования прозрачная, без осадка
Жесткость общая, °dH 1 0,1
Растворенный кислород, мг/л 0,02
рН 8,2 — 9,5 9,0 — 10,5
Остаточное содержание сульфитов (Na2SO3), мг/л 5 — 20 10
Остаточное содержание фосфатов (PO4) 3- , мг/л 3 — 27 15

Для котлов мощностью до 100 кВт, особых требований не предъявляется, мощностью свыше 100 кВт, карбонатная жесткость должна быть не выше 1°dH.

На больших предприятиях используют котельные. Для устойчивой работы оборудования воду очищают от загрязнений и минеральных солей, умягчают и обезжелезивают. Перечень работ по водоподготовке напрямую зависит от качества воды. Расскажем, зачем нужна очистка и какие существуют этапы водоподготовки.

Для чего нужна водоподготовка котлов

Пример системы водоподготовки для котельной

Котлы – дорогостоящее оборудование, за которым нужен правильный уход. Главный враг котельной – жесткая вода. Во время закипания ионы солей жесткости образуют нерастворенную форму и оседают накипью на нагревательных элементах и стенках котла. Поэтому необходимо умягчить и обессолить воду.

Жесткая вода, высокое содержание солей в ней – это потенциальные причины серьезных поломок в котельной. Это не говоря о самых примитивных, но не менее опасных механических примесях – песке, камнях, взвесях, иле.

Правильно рассчитанная система водоподготовки, для которой регулярно проводят техническое обслуживание, все очистит и защитит котлы от поломок.

Сложность задачи очистки напрямую зависит от качества источника. Например, для исходной воды из скважины может потребоваться минимальный набор фильтров – механический фильтр, аэрация Гидрос-AR с последующим обезжелезиванием на Гидрос-D, умягчение с помощью ионного обмена Гидрос-S или обратный осмос Гидрос-RO.

Читайте также:  Чем очистить старые обои от стены

Водоподготовка для паровых и водогрейных котлов

Оборудование водоподготовки для паровых и водогрейных котлов отличается, поскольку они имеют разные требования к качеству воды.

  • Паровой котел. Основной показатель жесткости воды – 0,02 мг-экв/л. Для водоподготовки необходимо устанавливать фильтры грубой очистки, установку обратного осмоса, предподготовку для установки обратного осмоса, систему умягчения после установки обратного осмоса, деаэратор и комплекс дозирования щелочи и фосфатов.
  • Водогрейный котел. Основной показатель жесткости воды – 0,1 мг-экв/л. Для водоподготовки достаточно одноступенчатого натрий катионирования.

Бывают случаи, когда водоподготовка производительностью 2 м 3 /час для парового котла выходит дороже, занимает большую площадь и требует более квалифицированного обслуживающего персонала, чем водоподготовка на 10 м 3 /ч для водогрейного котла.

Этапы водоподготовки котельной

Этапы очистки для котельной можно разделить на следующие виды:

  1. Обязательные этапы:
    • Грубая механическая очистка.
    • Умягчение и обессолевание ионообменными смолами, обратным осмосом.
    • Дополнительные этапы – применяют, когда повышено содержание железа, марганца:
      • Аэрация.
      • Обезжелезивание.

      Этапы водоподготовки для котельной отличаются в зависимости от вида котла. Приведем несколько примеров.

      Подготовка воды для паровых котлов методом двухступенчатого Na-катионирования c предварительным обезжелезиванием:

      Подготовка воды для паровых котлов методом обратного осмоса:

      Подготовка воды для водогрейных котлов производительность свыше 1 м3/ч:

      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.

      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.

      Станция аэрации

      Если в воде высокое содержание таких элементов, как железо, марганец, то нужна станция аэрации – колонна и компрессор. Принцип аэрации – в подаче кислорода, из-за чего происходит процесс окисления загрязнителей.

      Ионообменный фильтр или обратный осмос

      Последняя стадия – умягчение и обессоливание воды. В зависимости от степени необходимой очистки применяют ионообменный фильтр или обратный осмос.

      Использование ионообменной смолы обойдется дешевле. Если на этом этапе нужно только умягчение, то ионная колонна справится с задачей.

      Если вода с повышенным содержанием солей, то используют установку обратного осмоса. Она на 99 % удаляет минеральные соли и загрязнители из воды. Главный недостаток – в высокой стоимости оборудования и в большом расходе воды – примерно половина при фильтровании сбрасывается в дренаж.

      Каждый этап водоподготовки котельной важен для очистки и защиты котлов от образования минеральных отложений, которые ведут к поломкам.

      Чтобы избежать подобных проблем и лишних трат, рекомендуется обязательное проведение правильного технического обслуживания системы водоподготовки.

      Ссылка на основную публикацию
      Фундаментные блоки или ленточный фундамент
      Долговечность постройки напрямую зависит от характеристик фундамента – подземное основание должно успешно выдерживать эксплуатационные нагрузки и воздействия со стороны грунта....
      Фото светильник с фотографиями
      Я очень люблю рекомендовать своим читателям качественные оригинальные подарки, которые можно дарить по любому поводу представителям обоих полов. Универсальный подарок...
      Фото современного ремонта квартир
      Вы переступили порог квартиры и сразу попали в атмосферу уюта, легкости и свежести. На фоне практически полного отсутствия декораций все...
      Функции часов эппл вотч
      Часы Apple Watch Series 5 могут отображать время и другую простую актуальную информацию, даже когда запястье опущено. Функция «Всегда вкл.»...
      Adblock detector