Вопрос 17. водно-химические характеристики природных вод

Рассмотрим водо-химические характеристики природных вод. Качество воды характеризуется наличием и концентрацией содержащихся в ней примесей. Химическое качество воды определяется ее сухим остатком, жесткостью, щелочностью, окисляемостью, концентрацией водородных ионов рН, содержанием катионов, силикатов, кислорода и активного хлора. Химические свойства воды могут быть нейтральными, щелочными и кислыми.

Вода представляет собой слабый раствор электролитов, разделяемых на положительно заряженные ионы или катионы Са²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, Al³⁺ и др. отрицательно заряженные ионы или анионы Cl^1-, SO₄^2-, CO^2- и т.д.

Сухим остатком называют количество примесей минерального и органического происхождения, мг/кг, полученное при упаривании воды и высушивании при 110°С. Чем выше сухой остаток, тем хуже качество воды.

Общая жесткость воды определяется суммарным содержанием в ней катионов кальция и магния и выражается миллиграмм-эквивалентом в 1 кг воды (мг-экв/кг). 1 мг-экв/кг соответствует содержанию 20,04 мг/кг Са²⁺ или 12,16 мг/кг Mg²⁺. Для малой жесткости воды и конденсата принята величина мкг-экв/кг воды (1/1000 мг-экв/кг).

Карбонатная временная жесткость Ж_к определяется по содержанию в воде бикарбонатов кальция и магния, превращающихся в котле в карбонаты, выпадающие в виде шлама и накипи и дающие газ СО₂.

Некарбонатная жесткость Ж_н.к характеризуется содержанием в воде хлористых СаCl₂, MgCl₂, сернистых CaSO₄, MgSO₄ и других солей, которые при кипячении не выпадают в осадок.

Общая жесткость является суммой Ж_к и Ж_н.к.

Ж₀ = Ж_к + Ж_н.к, мг-экв/кг.

Иногда пользуются понятиями жесткости кальцевой Ж_Са и магниевой Ж_Mg, тогда Ж₀ = Ж_Ca + Ж_Mg.

Воду считают мягкой, если ее жесткость составляет до 2 мг-экв/кг, средней – от 2 до 5 мг-экв/кг, жесткой – от 5 до 10 мг-экв/кг.

Пересчет результатов анализа воды в мг/кг на содержание вещества, мг-экв/кг, производится по соотношению.

Ж = Н∙С/Э.

В соотношении: С – концентрация данного вещества, мг/кг; Э - эквивалентная масса, которая может быть получена делением молекулярной массы вещества на его валентность в данной рекции.

Общей щелочностью Щ_об называется суммарная концентрация гидроксильных ОН^-, карбонатных СО₃^2-, бикарбонатных (НСО₃^2-) и других анионов слабых кислот в воде, выраженных в мг-экв/кг.

Относительной щелочностью воды называют общую щелочность, мг-экв/кг, отнесенную к сухому остатку и выраженную в процентах.

.

Количество растворенных в виде газов (кислорода и свободной углекислоты), которые могут вызывать коррозию стали и другие повреждения, оцениваются в мг/кг.

Из воды при ее подогреве и испарении происходит выделение солей, связанное с повышением их концентрации, вплоть до насыщения и возникновения кристаллизации.

В качестве питательной воды паровых котлов предъявляются повышенные требования по сравнению с водогрейными котлами.

Докотловая обработка воды состоит в том, что перед умягчением вода должна быть очищена от механических и коллоидных примесей. Процесс удаления трубодисперсных и коллоидных примесей называют осветлением. Его осуществляют путем фильтрования и отстаивания воды.

Вопрос 18.Химическая очистка воды и требования к качеству пара, питательной и котловой воды.
Обеспечения нормального водного режима котельных агрегатов одно из важнейших условий надёжности и экономичности эксплуатации котельных установок.Качество питательной воды:
1) жёсткость 2) щёлостность 3) сухой остаток 4)окисляемость 5) газы. Общая жёсткость питательной воды для водотрубных котлов с рабочим давлением до 1,3 МПа 20 мл-эквивалент на литр. Концетрация растворенного кислорода в питательной воде не должна превышать 100 мл\л. Концетрация масла в питательной воде не более 5 мл\л для паровых котлов.
Для водогрейных котлов: карбонатная жёсткость-качество питательной воды не более 700 мл эквивалент\л.Концетрация растворённого кислорода-не более 50 мл эквивалент\л.Для паровых котлов щёлостность котловой воды-не более 20% во избежание межкриставидной решётки.

Вопрос 19.Внутрикотловая обработка воды.
Способ внутрикотловой обработки воды основан на вводе водяного объёма порового котла следующих веществ которые с солями жёсткости образует малорастворимые соединения –шламы непрерывно отдоляемые из водяного объёма.Качество реагентов используется едкий натрий кальцинированной соды тринатрий фосфат.Взависимости от состава исходной воды и качеству требований котловой воды.Если щёлостность исходной воды больше карбонатной щёлостности то для умеягчения достаточно её подогреть в воде.Если щёлостность исходной воды равна карбонатной жёсткости в котёл нужно добавлять едкий натрий.
Щ ив=Ж са.

2 Щ ив < Ж са,
следует дозировать едкий натрий.Внутри котловая обработка должна обязательно сопровождаться переодическим и непрерывным удалением из котла шлака продуктов. Поддержание солесодержание щёлостности и допустимого шлама должно отвечать норм качества котловой воды. Непрерывная продувка осуществляется из верхнего барабана котла а переодического из нижнего барабана котла.

Рисунок 6.1 – Коэффициент теплопередачи

для чугунных экономайзеров

9. Вычисляется средний логарифмический температурный напор

, ºС, (6.7)

где ∆t_б=ν′_эк-t′′_п.в;

∆t_м=ν′′_эк-t′_п.в.

10. Определяется полная поверхность нагрева водяного экономайзера

, м². (6.8)

11. Находится число вертикальных рядов

n_вер = Н /(Н′∙n_гор). (6.9)

где Н′ - поверхность нагрева одной трубы, выписывается из таблицы номограммы на рисунке 6.1.

12. Действительная поверхность нагрева водяного экономайзера

Н_q = Н′∙n_гор∙n_вер, м². (6.10)

13. Тепловосприятие водяного экономайзера по уравнению теплопередачи

Q_m = kH_q∆t_ср 10^-3, кВт. (6.11)

14.Отношение

100, % (6.12)

Если расхождение будет более 2 %, то нужно изменить ν_ух в пределах ±10 ºС. При подборе экономайзера рекомендуется использовать типовую компоновку.