CC BY
22Вестник магистратуры. 2013. №5(20).
ISSN 2223-4047
УДК 621.1
Д.З. Сафина
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИОНООБМЕННЫХ МЕТОДОВ ДЛЯ ВОДОПОДГОТОВКИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ
В данной статье рассмотрены ионообменные методы водо-подготовки в котельных. В данной статье перечислены методы по улучшению качества воды в котельных.
Ключевые слова: водоподготовка, котельная, умягчение воды, водород-натрий-катионирование, натрий катионирование, катионитовый фильтр.
Все мы с детства знаем о необходимости употребления в пищу только чистой воды. Однако далеко не все имеют представление о том, что на производстве и в промышленности к используемой жидкости также предъявляются определенные требования. Те же условия ставятся и перед системой водоподготовки и очистки воды для паровых котельных.
Подготовка воды для котельных играет важную роль на любом энергетическом предприятии. Это обусловлено тем, что качество жидкости, необходимой для осуществления рабочих процессов, напрямую связано с работой предприятия в целом. Оно непосредственно влияет на эффективность и надежность всего оборудования.
В том случае, когда водоподготовка котлов не соответствует нормам, могут возникнуть определенные проблемы. Прежде всего, это перерасход топлива, увеличение потребляемой электроэнергии и рост затрат на кислотную промывку теплообменников и котлов. Все это вызвано накипью, которая образуется вследствие использования необработанной питательной жидкости. Также, весьма ощутимыми становятся затраты на постоянный преждевременный ремонт трубопроводов и оборудования, вызванный коррозией. И все это ведет к снижению КПД котлов и систем. Если не удалять имеющиеся уже отложения, то это неизбежно станет причиной роста КПД, что в свою очередь может вызвать значительное перегревание поверхностей и привести даже к взрыву котла. Но если внимательно отнестись к вопросу, как рассчитать водоподготовку для котла, то можно повысить КПД устройств без лишних проблем [1].
Умягчение воды производят методом осаждения и методом ионного обмена. Первый из них заключается в том, что присутствующие в обрабатываемой воде в растворенном состоянии накипеобразующие катионы в результате химического взаимодействия их с вводимыми в воду реагентами или вследствие термического их разложения образуют новые соединения, малорастворимые в воде и поэтому выделяющиеся из нее в твердом состоянии. Образованные таким образом вещества удаляют из воды путем отстаивания и фильтрования. Главная задача этого метода, максимально возможное освобождение обрабатываемой воды от содержащихся в ней катионов кальция и магния, поскольку именно они образуют в сочетании с анионами малорастворимые в воде соединения. Этим методом, получившим название содово-известкового, не удается получить достаточно глубокого умягчения воды, поэтому в настоящее время большое распространение получили методы ионного обмена, из которых наиболее распространенными являются методы натрий - катионирования и водород - катионирования.
Вода в натрий - катионитовых установках умягчается фильтрованием ее через слой естественного натриевого минерала (катионита). Кальциевые или магниевые соли, содержащиеся в воде, вступают в обменные реакции с указанным минералом, замещая в нем натрий и тем самым умягчая воду. Вместо кальциевых и магниевых солей в обрабатываемой воде образуется эквивалентное количество легко растворимых натриевых солей. Щелочность воды при натрий катионировании не изменяется. Обычно в качестве катионита кроме естественных минералов глауконита или сульфированных углей используют еще искусственные катионы, получаемые сплавлением соды, кварца, каолина, называемые пермутитом.
Эксплуатация катионитового фильтра сводится к последовательному проведению умягчения, затем взрыхления, регенерации и отмывки. В процессе эксплуатации катионитовая масса загрязняется и уплотняется. Для очистки и предварительного взрыхления ее промывают обратным потоком воды, подаваемой из бака, расположенного выше фильтра, или с помощью насоса. Регенерация катионита осуществляется раствором №С1 (хлорид натрия). Вода после реге-
© Сафина Д.З., 2013.
ISSN 2223-4047
Вестник магистратуры. 2013. №95(20).
нерации и промывки фильтров сбрасывается в дренаж и, следовательно, попадает в окружающую среду. Это является серьезным недостатком заданной системы очистки воды.
Если требуется более глубокая очистка воды или расходная вода имеет более высокие солесодержащие примеси, применяют последовательное двухступенчатое натрий-катионирование. При водород-катионировании применяют в качестве катионита сульфоуголь. В этом методе катионит регенерируется 2%-ной серной кислотой. Обычно водород-катионирование не применяют в чистом виде, а сочетают с натрий-катионированием по трем возможным схемам: параллельного, совместного или последовательного водород-натрий-катионирования. Наиболее распространенной из них является последовательная схема с так называемой «голодной» регенерацией водород-катионитных фильтров. Благодаря регенерации недостаточным («голодным») количеством кислоты получают частично умягченную воду (с небольшой остаточной щелочностью), которую доумягчают на натрий-катионитных фильтрах. Преимущества водород-катионирования по сравнению с «голодной» регенерацией: сброс в дренаж в процессе регенерации практически нейтральных стоков и теоретически необходимый расход кислоты на регенерацию водород-катионитных фильтров. Применяются также и такие методы ионного обмена, как аммоний - натрий - катионирование и натрий-хлор-ионирование. Однако эти методы применяются в настоящее время реже.
В последние годы в ряде установок, где невозможно или нецелесообразно применение традиционных способов очистки воды, используют магнитный метод очистки воды, основанный на известном физическом явлении, заключающемся в том, что вода после воздействия на нее магнитного поля определенной напряженности и полярности при последующем ее нагреве в котле не дает накипных отложений на поверхности нагрева. Соли жесткости выпадают в виде шлама в толще котловой воды и должны непрерывно удаляться из нижних точек котла (грязевики, нижние коллекторы) во избежание образования так называемой «вторичной» накипи.
Основной задачей исследований в области систем водоочистки являются поиски новых перспективных методов и схем подготовки воды, внедрение которых позволит резко сократить количество потребляемых при ее очистке реагентов и сбросов воды в окружающую среду [2].
Библиографический список
1. Различные методы водоподготовки котельных и котлов в условиях производства. http://www.mirvody.ru/vodopodgotovka/vodopodgotovka_kotelnyh_i_kotlov.
2. Умягчение воды. http://coolforengineers.net/umyagchenie-vody.
САФИНА Диана Зуфаровна - студент специальности «Инженерная защита окружающей среды», Казанский государственный энергетический университет.
