книги / Справочник по водоподготовке котельных установок

на

регенерацию выше

оптимально­

го приводит к получению в какой-

то

период

фильтроцикла кислого

фильтрата;

недостаточная доза

кис­

лоты будет вести к повышению ще­

лочности фильтрата и к снижению

емкости поглощения катионита.

Для устранения колебания щелоч­

Рис. 2-5. Схема

водород-катионирования

ности

и предотвращения появления

с .голодной* регенерацией фильтров.

кислого

фильтрата

схема

водород-

1 — исходная вода; 2 — водород-катионитные фильт­

катионирования

с «голодной» реге­

ры, регенерируемые

„голодной*

дозой

кислоты;

3 — буферные

(саморегенерирующиеся)

фильтры;

нерацией фильтров

осуществляется

4 — декарбонизатор;

5 — вентилятор

к декарбони-

в две ступени, для чего после водо-

затору; 6 — бак декарбонизированной воды; 7 — на­

сос декарбонизированной воды.

род-катионитных фильтров устанав­

ливаются

б у ф е р н ы е

саморе -

Особенности

процесса

водород-

г е н е р и р у ю щ и е с я ф и л ь т р ы

катионирования

с

«голодной»

реге­

с высотой

слоя

сульфоугля

2

м и

нерацией

фильтров

зависят

прежде

скоростью

фильтрования до

40

м/ч

всего от химического состава

исход­

(рис. 2-5).

ной воды,

который и диктует

опти­

Буферные фильтры как бы увели­

мальные условия

проведения

про­

чивают

нерегенерируемый

слой

во-

цесса.

дород-катионитного фильтра, предо­

Характеристика катионного соста­

храняя

фильтрат

от

«проскоков»

ва исходной воды:

кислоты,

создают большую

надеж­

Na+

__Na+

ность

работы

установки,

обеспе­

К

(2-13)

чивая при этом более полное ис­

Ca2++M g2+ — Ж о ’

пользование обменной

емкости

ка­

характеристика

анионного

состава:

тионита.

HCOj-

НС0 7

К

буферным

саморегенерирую-

А =

(2-14)

щимся

фильтрам

не

допускается

■

,2-

С1“ +

2Л с.к

*

SO£

подвода регенерационных растворов

где К — отношение,

характеризую­

(кислоты или соли), взрыхление их

должно

производиться

жесткой

ис­

щее катионный состав исходной во­

ходной водой. Кроме того, получе­

ды;

А — отношение,

характеризую­

ние

постоянной

величины

щелочно­

щее анионный состав исходной во­

сти после водород-катионитных

ды;

Na+,

Са2+,

Mg2+— содержание

фильтров, работающих

при

«голод­

в исходной воде соответственно нат­

ном»

режиме

регенерации,

дости­

рия,

кальция

и

магния,

мг-экв/л;

гается

путем

составления

при

на­

НСОз", Cl- , SO42- — содержание в

ладке

соответствующего

графика

исходной

воде

соответственно

би­

совместной

работы

и

регенерации

карбоната,

хлора

и

сульфат

иона,

установленных

фильтров

(обычно

мг-экв/л;

Ж0 — общая

жесткость

устанавливается

не

менее

трех

исходной воды, мг-экв/л; 2ЛС.К—

фильтров, кроме буферных).

сумма анионов сильных кислот, со­

Схема водород-катионирования с

держащихся

в

исходной

воде,

«голодной»

регенерацией

фильтров

мг-экв/л.

отношений

К и А

имеет следующие преимущества пе­

По величине

ред схемой параллельного водород-

можно решить, как будет протекать

натрий-катионирования:

процесс водород-катионирования с

сброс в дренаж нейтральных сто­

«голодной»

регенерацией,

и

реко­

ков

в

процессе

регенерации;

рас­

мендовать

оптимальные

условия

теоретически

необходимый

проведения

процесса. На

рис.

2-6,

ход кислоты на регенерацию водо­

2-7 и 2-8 представлены графики из­

род-катионитных фильтров.

менения щелочности

и жесткости в

П р и м ечан и я: 1. Для исходных вод с А < 0,3 осуществление Нг нецелесообразно.

д опу­

2. Для исходных вод с А > 10 применение Нг

возможно, если потребители

скает "'остаточную щелочность выше X мг-*кв/л; доза кислоты

на регенерацию при этом

б удет

50—60"г/г-вкв.

ходимости частичного

обессолива­

(и отмывка) ведется одним раство­

ния водород-катионирование можно

ром — вначале второй ступени, а за­

вести в одну ступень до «проскока»

тем первой.

катионов

жесткости

Са2+

и

M g2+;

при необходимости

более глубокого

г) ИОНИТНЫЙ СПОСОБ

обессоливания требуется двухили

ОБЕССОЛИВАНИЯ ВОДЫ

трехступенчатое

водород-катиониро­

(ХИМИЧЕСКОЕ ОБЕССОЛИВАНИЕ)

вание. Одноступенчатое

водород-ка­

Обессоливание воды путем ионно­

тионирование

с

удалением

Са2+,

M g2+ и Na+ при использовании в ка­

го обмена заключается в последовав

честве

катионита

сульфоугля

неце­

тельном

фильтровании

через

водо-

лесообразно,

так

как

при

работе

род-катионитные,

а

затем

анионит-

фильтра

до

«проскока» Na+

тре­

ные фильтры.

буется большой

расход

кислоты на

В водород-катионитных

фильтрай

регенерацию и воды на отмывку ка­

(отрегенерированных кислотой) ка-]

тионита. При использовании сульфо­

тионы,

содержащиеся

в

исходной

угля

экономичнее

двухступенчатая

воде,

обмениваются на

водород ж

схема

водород-катионирования.

задерживаются фильтрующим мате^

В этом случае первая ступень рабо­

риалом,

а в фильтрате

образуется

тает до

«проскока»

катионов

жест­

эквивалентное

количество

кислота

кости Са2+ и M g2+, при этом на ней

из анионов, с

которыми были свя­

заны

поглощенные

катионы.

в два с лишним раза увеличивается

(отре­

рабочая

емкость поглощения катио­

На

анионитных

фильтрах

генерированных

щелочью)

анионы;

нита,

расход

кислоты

принимается

70—75

г/г-экв,

а

вторая

ступень

кислот,

образовавшиеся

при

водо^

работает

до

«проскока»

катионов

род-катионировании, задерживают-;

Na+ и регенерируется большим из­

ся анионитом и в результате полу­

бытком кислоты, что позволяет в

чается обессоленная вода.

значительной степени сократить рас­

Реакции, протекающие в процессе

ходы

кислоты

и воды

на

регене­

обессоливания,

могут

быть

пред­

рацию.

ставлены

в молекулярной форме: i

При использовании в качестве во­

а)

при

водород-катионирования;

протекают

реакции по уравнениям

дород-катионита

высокоемких

ка­

(2 -6 )-(2 -1 2 );

тионитов

типа

КУ-2

возможно про­

б)

при анионировании, если анио­

ведение

водород-катионирования до

нит

отрегенерирован NaOH,

проте­

«проскока»

катионов

Na+

в одну

кают реакции:

ступень

без

практического

ухудше­

ния условий регенерации.

20Н Ан +

H2S 04 —

При водород-катионировании вы­

сокоминерализованных

вод

с содер­

—» 3 0 4Ли2+ 2 Н 20 ;

(2-17)

жанием

анионов

сильных

кислот

более 5 мг-экв/л следует вести

про­

ОН А н ,+ Н С 1 - С1 Ан + Н20 ;

(2-18)

цесс в противоточных водород-

ОН Ан

H N 03 —

катионитных

фильтрах

или

осу­

ществлять ступенчато-противоточное

—»[N03 Ан + Н20 ;

(2-19)

катионирование.

Ступенчато-проти­

воточное

катионирование

осуществ­

20Н Ан-\- H2Si03 —>

ляется в двух последовательно ра­

ботающих

фильтрах

(двухэтаж­

— 8Ю3Л я2 + 2Н20 ;

(2-20)

ных): первой и второй ступени ка-

тионирования.

20Н Ан - f Н2С 03 —»

Н а регенерацию

отключаются

одновременно

оба

фильтра

(обе

— С 03 А щ ]+ 2Н20 ;

: (2-21^

ступени). Регенерационный

раствор

Метод аммоний-натрий-катиони-

рования может осуществляться

как

по параллельной

схеме,

так и

по

схеме совместного натрий-аммоний-

катионирования.

Метод натрий-аммоний-катиони-

рования не следует применять, если

имеется опасность

аммиачной

кор­

розии оборудования, изготовленного

из латуни

или других

медных спла­

вов, если пар применяется для тех­

нологических

целей,

не

допускаю­

Рис. 2-12. Схема

дозировки

реагентов.

щих

содержания

аммиака,

и

если

1 — бак раствора

реагента;

2 — насос-дозатор типа

вода

или пар

используются для

си­

НД;

3 — воздушный

колпак;

4 — расходомерная

стем

горячего

водоснабжения

или

шайба; 5 — электроконтактный

манометр;

6 — до­

зируемый раствор реагента; 7 — химически очищен­

в так

называемых

«открытых»

си­

ная или питательная вода.

стемах

теплоснабжения.

При наличии в исходной воде

Расход 100%-ного NaNC>3 опреде­

солей

постоянной

жесткости

ме­

ляют по формуле

тод аммоний-натрий-катионирования

NaN03=

16Щ0. в,

(2-26)

практически не

следует

рекомендо­

вать

в

связи

с

тем,

что

при недо­

где

NaNC>3 — доза

нитрата

натрия

статочно точной эксплуатации

(при

в

химически

обработанную

воду.

передозировке

сульфата

аммония)

г/м3; Що. в — щелочность обработан­

в котле может образоваться кис­

ной воды, г-экв/м3.

лота.

Нитратирование осуществляют по

схеме, приведенной на рис. 2-12.

2-6. КОРРЕКЦИОННЫЕ МЕТОДЫ

Дозировку раствора нитрата натрия

осуществляют

в

трубопровод

про­

ОБРАБОТКИ ВОДЫ

порционально

расходу

химически

обработанной

или

питательной

во­

а)

НИТРАТИРОВАНИЕ

ды. Насосы-дозаторы типа НД обес­

Нитратирование

питательной

или

печивают

автоматическое

пропор­

циональное дозирование от

воздей­

химически обработанной

воды про­

ствия на насосы импульса, подавае­

водится для защиты металла котла

мого расходомером 4.

нитрата

нат­

от межкристаллитной коррозии

(см.

Расход

раствора

§4-2).

азотнокислого

натрия

рия

V,

л/ч, определяют по формуле

Присадка

V =

NaNO,QB.1QO

(2-27>

(пассиватора)

защищает

котельный

металл

от

щелочнохрупких

разру­

ЮООрр

где NaNC>3 — расход нитрата,

опре­

шений.

В

результате

нитратирова-

ния

в

котловой

воде

должна

быть

деляемый

по формуле

(2-26),

г/м3;

достигнута

концентрация^

нитрата

Qв — расход

химически

обработан­

натрия

NaN03

40%

по

массе

кон­

ной

воды,

м3/ч;

р — концентрация

центрации

всех

щелочей, пересчи­

NaNC>3

в

дозируемом

растворе,

танных на NaOH.

обычно

принимают

5—10%;

р —

Дозирование NaN03 рекомендует­

плотность р %-ного раствора нитра­

ся осуществлять в химически обра­

та

натрия,

г/см3,

принимают

по

ботанную

воду,

чтобы

обеспечить

табл. 15-6.

в деаэраторе

удаление

кислорода,

Емкость бака 1 для приготовле­

попавшего с дозируемым реагентом.

ния раствора нитрата натрия при­

Дозировка NaN03 проводится в ви­

нимают

из

расчета

приготовления

де 5—10%-ного раствора.

дозируемого

раствора

один

раз в

смену или в сутки. Насосы-дозато-

должны быть изготовлены из стали.

ры типа НД завода «Ригахиммаш»

Изготовление деталей из

цветного

подбирают по рис. 7-26.

металла

(латунь, медь)

не

допу­

скается.

Для

дозировки

аммиа­

б)

ОБРАБОТКА АММИАКОМ

ка может

быть

использована схе­

Обработка питательной воды ам­

ма дозировки реагентов, показанная

на рис. 2-12; возможно

также

сов­

миаком

осуществляется

в

случаях:

мещение

дозировки смеси

нитрата

1) если

необходимо в

питательной

натрия и аммиака. Однако при этом

воде связать

свободную

углекисло­

надо предусматривать герметичность

ту для защиты питательного тракта

бака

для

приготовления

аммиач­

от углекислотной

коррозии

(повы­

ного

раствора, чтобы в

атмосферу

шение

pH

питательной

воды);

попадало

минимальное

количество

2) если необходимо связать углекис­

аммиака. При одновременном

про­

лоту, выделяющуюся

в

пар,

из-за

ведении обработки аммиаком и ни-

термического

распада

и

гидролиза

тратирования в

баке 1

(рис. 2-12)

бикарбонатной и

карбонатной

ще­

приготовляют

смесь

реагентов

лочности.

NaNOs и МНдОН требуемой концен­

Связывание свободной углекисло­

трации.

Расход

аммиачной

воды

ты протекает:

NH4OH определяют по

формуле