Способы деаэрации питательной воды в котельных

. Использование реагентов

Для связывания кислорода в питательной и сетевой воде можно использовать комплексные , позволяющие не только снизить концентрацию кислорода и углекислого газа до нормативных значений, но стабилизировать рН воды и предотвратить образование отложений. Таким образом, может быть достигнуто требуемое качество сетевой воды без применения специального деаэрирующего оборудования.

. Химическая деаэрация

Суть химической деаэрации состоит в добавлении в питательную воду реагентов, которые позволяют связать содержащиеся в воде растворенные коррозионноактивный газы. Для водогрейных котлов мы рекомендуем использовать комплексный реагент - ингибитор коррозии и отложений . Для удаления из воды растворенного кислорода при водоподготовке для паровых котлов - , который часто позволяет работать без деаэрации . В случае, если имеющийся деаэратор работает некорректно, то для коррекции водно-химического режима рекомендуем использовать реагент . Для пищевых производств также рекомендуется использовать реагент Advantage 456

. Деаэраторы атмосферного типа с подводом пара

Для деаэрации воды в котельных с паровыми котлами применяются в основном термические двухступенчатые деаэраторы атмосферного типа (ДСА), работающие при давлении 0,12 МПа и температуре 104 °С. Такой деаэратор состоит из деаэрационной головки, имеющей две или более перфорированные тарелки, или другие специальные устройства, благодаря которым исходная вода, разбиваясь на капли и струи, падает в аккумуляторный бак, встречая на своем пути движущийся противотоком пар. В колонке происходит нагрев воды и первая стадия ее деаэрации. Такие деаэраторы требуют установки паровых котлов, которые усложняют тепловую схему водогрейной котельной и схему химводоподготовки.

. Вакуумная деаэрация

В котельных с водогрейными котлами, как правило, применяются вакуумные деаэраторы, которые работают при температурах воды от 40 до 90 °С.
Вакуумные деаэраторы имеют множество существенных недостатков: большая металлоемкость, большое количество дополнительного вспомогательного оборудования (вакуумные насосы или эжекторы, баки, насосы), необходимость расположения на значительной высоте для обеспечения работоспособности подпиточных насосов. Главным же недостатком является наличие существенного количества оборудования и трубопроводов, находящихся под разряжением. В результате через уплотнения валов насосов и арматуры, неплотности во фланцевых соединениях и сварных стыках в воду поступает воздух. При этом эффект деаэрации полностью пропадает и даже возможен рост концентрации кислорода в подпиточной воде по сравнению с исходной.

. Термическая деаэрация

В воде всегда содержатся растворенные агрессивные газы, прежде всего кислород и углекислота, которые вызывают коррозию оборудования и трубопроводов. Коррозионно-активные газы попадают в исходную воду в результате контакта с атмосферой и других процессов, например, ионном обмене. Основное коррозионное воздействие на металл оказывает кислород. Углекислота ускоряет действие кислорода, а также обладает самостоятельными коррозионными свойствами.

Для защиты от газовой коррозии применяется деаэрация (дегазация) воды. Наибольшее распространение нашла термическая деаэрация. При нагреве воды при постоянном давлении растворенные в ней газы постепенно выделяются. Когда температура повышается до температуры насыщения (кипения), концентрация газов снижается до нуля. Вода освобождается от газов.

Недогрев воды до температуры насыщения, соответствующей данному давлению, увеличивает остаточное содержание в ней газов. Влияние этого параметра весьма существенно. Недогрев воды даже на 1 °С не позволит достичь требований «ПУБЭ» для питательной воды паровых и водогрейных котлов.

Концентрация растворенных в воде газов очень мала (порядка мг/кг), поэтому недостаточно выделять их из воды, а важно еще удалить их из деаэратора. Для этого приходится подавать в деаэратор избыточный пар или выпар, сверх количества, необходимого для нагрева воды до кипения. При общем расходе пара 15-20 кг/т обрабатываемой воды, выпар составляет 2-3 кг/т. Снижение выпара может существенно ухудшить качество деаэрированной воды. Кроме того, бак деаэратора должен иметь значительный объем, обеспечивающий пребывание в нем воды не менее 20 ... 30 минут. Длительное время необходимо не только для удаления газов, но и для разложения карбонатов.

Для самостоятельного выбора реагентов

Получить консультацию по подбору:

Заполнить

§ 132. Удаление из воды растворенных газов

Чаще всего в процессе водоподготовки требуется удаление углекислоты, кислорода п сероводорода. Все три газа относятся к коррозийно-агрессивным газам, обусловливающим или усиливающим процессы коррозии металлов. Углекислота, кроме того, агрессивна по отношению к бетону. Свойство этих газов обусловливать и усиливать коррозийные процессы, а также неприятный запах, который сообщает воде сероводород, во многих случаях вызывают необходимость наиболее полного удаления их из воды.

Комплекс мероприятий, связанных с удалением из воды растворенных в ней газов, называется дегазацией воды.

Применяются химические и физические методы дегазаций воды.

Сущность первых заключается в использовании определенных реагентов, которые связывают растворенные в воде газы. Например, обескислороживание воды может быть достигнуто путем введения в нее сульфита натрия, сернистого газа или гидразина. Сульфит натрия при введении его в воду окисляется растворенным в воде кислородом до сульфата натрия:

2Na2SO3 + О2 -> 2Na2SO4.

В случае применения сернистого газа образуется сернистая кислота:

SO2 -f Н2О -»- H2SO3,

которая кислородом, растворенным в воде, окисляется до серной кислоты:

2H2SO3-f O2-*-2H2SO4.

Химическим реагентом, при помощи которого удается достичь

практически полного обескислороживания воды, является гидразин.

При введении его в воду происходит связывание кислорода и выделение инертного азота:

N2H4 + O2->-2H2O-f-N2.

Последний химический способ обескислороживания воды является наиболее совершенным, но вместе с тем и наиболее дорогим ввиду высокой стоимости гидразина. Поэтому этот способ применения в основном для окончательного удаления кислорода из воды после физических методов ее обескислороживания.

Примером химического метода удаления из воды сероводорода может служить обработка воды хлором:

а) с окислением до серы:

HJS + C12-»-S + 2HC1;

б) с окислением до сульфатов:

H2S + 4С12 + 4Н2О -> H2SO4 + 8HC1

Эти реакции (так же как промежуточные реакции образования тиосуль-фатов и сульфитов) протекают параллельно в определенных соотношениях, зависящих в первую очередь от дозы хлора и рН воды. Химическим методам газоудаления свойственны следующие недостатки: а) необходимость применения реагентов, усложняющих и удорожающих процесс обработки воды; б) возможность ухудшения качества воды при нарушении дозировки реагентов. Вследствие этого химические методы газоудаления применяются значительно реже физических.

Физические методы удаления из воды растворенных газов могут осуществляться двумя способами: 1) вода, содержащая удаляемый газ, приводится в соприкосновение с воздухом, если парциальное давление удаляемого газа в воздухе близко к нулю; 2) создаются условия, прл которых растворимость газа в воде становится близкой к нулю.

При помощи первого способа, т. е. при помощи аэрации воды, обычно удаляются свободная углекислота и сероводород, поскольку парциальное давление этих газов в атмосферном воздухе близко к нулю.

Ко второму способу обычно приходится прибегать при обескислороживании воды, так как при значительном парциальном давлении кислорода в атмосферном воздухе аэрацией воды кислород из нее удалить нельзя. Для удаления из воды кислорода ее доводят до кипения, при котором растворимость всех газов в воде падает до нуля. Вода доводится до кипения либо ее нагреванием (термические деаэраторы), либо путем понижения давления до такого значения, при котором вода кипит при данной ее температуре (вакуумные дегазаторы).

Удаление из воды растворенных газов в процессе водоподготовкп осуществляется на дегазаторах различных типов, которые по их конструктивному устройству, характеру движения воды и воздуха и по обстановке, в которой осуществляется процесс дегазации, можно классифицировать следующим образом:

1) пленочные дегазаторы, представляющие собой колонны, загру

женные той или иной насадкой (деревянной, кольцами Рашига и др.),

по которой вода стекает тонкой пленкой. Насадка служит для создания

развитой поверхности соприкосновения воды и воздуха, нагнетаемого

вентилятором навстречу потоку воды;

2) барботажные дегазаторы, в которых через слой медленно движу

щейся воды продувается сжатый воздух;

3) вакуумные дегазаторы, где при помощи специальных устройств

(вакуум-насосов или водоструйных эжекторов) создается такое давле

ние, при котором вода кипит при данной температуре.

В технике водообработки в основном применяется пленочные дегазаторы и для обескислороживания воды вакуумные (или термические). Барботажные дегазаторы применяются в виде исключения из-за сравнительно высокой эксплуатационной стоимости (расхода электроэнергии на компрессию воздуха).

При проектировании дегазаторов должны быть определены следующие величины: площадь поперечного сечения дегазатора, необходимый расход воздуха, площадь поверхности насадки, требуемая для достижения заданного эффекта дегазации.

Площадь поперечного сечения дегазаторов должна определяться по допустимой плотности орошения насадки, т. е. по расходу воды, приходящемуся на 1 м2 площади поперечного сечения дегазатора. При глубоком удалении из воды углекислоты (до 2-3 мг/л) на дегазаторах, загруженных кольцами Рашига (25X25X3 мм), допустимая плотность орошения насадки 60 м3/(м2«ч), удельный расход воздуха 15 м3/м3; на дегазаторах, загруженных деревянной насадкой из досок, соответственно 40 м3/(м2«ч) и 20 м3/м3; при обескислороживании воды на вакуумных дегазаторах допустимая плотность орошения насадки 5 м3/(м2«ч).

Требуемая площадь поверхности насадок, загружаемых в дегазатор, определяется по формуле, приведенной в § 131. Там же указаны методы определения остальных величин, входящих в эту формулу. Значения К находятся для каждого типа дегазаторов по соответствующим графикам1.

Процесс водоподготовки часто сопровождается удалением таких газов, как углекислота, кислород и сероводород. Эти газы являются коррозийно-агрессивными, так как обладают свойствами обусловливать или усиливать коррозию металлов. Кроме того, углекислотаагрессивна по отношению к бетону, а наличие сероводорода придает воде неприятный запах. В силу вышеперечисленного актуальназадачанаиболее полного удаления этих газов из воды.

Дегазация воды - это комплекс мероприятий, направленных наудаление из воды растворенных в ней газов. Существуютхимические и физические методыдегазацииводы. Химические методы дегазации воды предполагают использование определенных реагентов, связывающих газы,растворенные в воде. Например, обескислороживание воды достигаетсявведением в нее сульфита натрия, гидразина или сернистого газа. При введении в воду сульфита натрияпроисходит его окислениедо сульфата натрия растворенным в воде кислородом:

2Na 2 SO 3 + О 2 → 2Na 2 SO 4

Введенный в воду сернистый газ реагирует с ней и превращается в сернистую кислоту:

SO 2 + Н 2 О → H 2 SO 3 ,

Которая, в свою очередь, растворенным в воде кислородом окисляется до серной кислоты:

2H 2 SO 3 + O 2 → 2H 2 SO 4

При этом в настоящее время в используются модифицированные растворы сульфита натрия (реагенты , и пр.), имеющие ряд преимуществ в сравнении с чистым раствором сульфита натрия.

Гидразин способствует практически полному обескислороживанию воды.

Введенный в водугидразин связывает кислород и способствует выделениюинертного азота:

N 2 H 4 + O 2 → 2H 2 O + N 2

Обескислороживание воды последним способом -наиболее совершенный, но и, в то же время,наиболее дорогой метод (из-за высокой стоимости гидразина).В связи с этим данный способ применяют в основном после физических методов обескислороживания воды с целью удаления остаточных концентраций кислорода. При этом гидразин относится к веществам первой категории опасности, что также влечёт ограничения по возможности его применения.

Одним из вариантовхимического метода является обработка воды хлором:

а)с окислением сероводорода до серы:

H 2 S + C l 2 → S + 2HC l

б)с окислением сероводорода до сульфатов:

H 2 S + 4 С l 2 + 4 Н 2 О -> H 2 SO 4 + 8HCl

Протекание этих реакций (так же как и промежуточных реакций образования тиосульфатов и сульфитов) происходит параллельно; их соотношение определяется в первую очередь дозой хлора и рН воды.

Недостатки химических методов газоудаления:

а) Процесс обработки воды усложняется и удорожается необходимостью применения реагентов. При больших часовых потоках через дегазация химическими реагентами при сравнительной простоте своей реализации начинает сильно проигрывать термической дегазации по эксплуатационным затратам.

б) Нарушение дозировки реагентов приводит к ухудшению качества воды.

Эти причины обуславливают значительно более редкое применение на крупных объектах химических методов газоудаления, чем физических.

Существует два основных способа удаления из воды растворенных газов физическими методами:

1) аэрацией - когда очищаемая от газа вода активно контактирует с воздухом (при условии, что парциальное давление удаляемого газа в воздухе близко к нулю);

2) созданиемусловий, при которых растворимость газа в воде снижается практически донуля.

Аэрацией обычно удаляют из воды свободную углекислоту и сероводород, парциальное давление которыхв атмосферном воздухе близко к нулю. Дегазаторы, осуществляющие аэрацию, в зависимости отконструктивного устройства, характера движения воды и воздуха и протекания процесса дегазации делятся на:

1) Пленочные дегазаторы (декарбонизаторы) - это колонны с насадкой(деревянной, кольцаРашига и др.), по которой тонкой пленкой стекает вода.Предназначение насадки -создание обширной поверхности контакта воды и воздуха. Воздух, нагнетаемый вентилятором, движетсянавстречу потоку воды;

2) .В нихидет продувка сжатого воздуха через слой медленно движущейся воды;

Второй способ применяется при удалении кислорода из воды, поскольку ясно, что первый способ здесь не сработает из-за значительного парциального давления кислорода в атмосферном воздухе.Чтобы удалить кислород, воду доводят до кипения, при этом происходит резкое снижениерастворимости всех газов в воде.

Доведение воды до кипения осуществляется:

1) ее нагреванием (в деаэраторах атмосферного типа);

2) снижениемтемпературы кипения воды путем понижения давления (в вакуумных деаэраторах).

В деаэраторах атмосферного типа предварительная деаэрация осуществляется в специальных деаэрационных колонках за за счет избыточного количества пара, попадающего в деаэрационный бак через подводящий паровровод, а окончательная - в деаэрационных баках за счёт продувки паром. В вакуумных дегазаторах (деаэраторах) специальные устройства (такие как вакуум-насосыиливодоструйные эжекторы)создают давление, при котором происходит кипение воды при данной температуре.

В процессе водообработки основное применение в процессах удаления углекислого газа нашли пленочные дегазаторы, для удаления сероводорода (совместно с радом других задач - подачей кислорода, как окислителя в , ) - барботажные, а для обескислороживания воды в присутствии источников пара на объекте - термические, при отсутствии - вакуумные.

Проектирование дегазаторов предусматривает определение площади поперечного сечения дегазатора, высоты водного столба в нем, необходимого расхода воздуха, тип и площадь поверхности насадки, требуемой для достижения заданного эффекта дегазации.

Изобретение может быть использовано на химводоочистках котельных производственных и иных предприятий, получающих горячую сетевую воду, в производстве натрийкатионированной воды для питания паровых котлов. Для осуществления способа ведут фильтрацию воды через высокоосновной анионит AM гелевой структуры в SO 3 -форме. Время контакта воды с ионитом не менее 7,5 мин. Регенерацию отработанного анионита производят раствором сульфита натрия с концентрацией не выше 8%. Способ обеспечивает повышение эффективности удаления из воды кислорода. 1 з. п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение предназначено для удаления кислорода из воды на химводоочистках (ХВО) котельных производственных и иных предприятий, получающих горячую сетевую воду. Особенно перспективно применение изобретения в производстве Na-катиониро-ванной воды для питания (или подпитки) паровых котлов. Наиболее универсальным методом удаления из воды растворенного кислорода для обработки большинства водопроводных вод является вакуумная деаэрация /Лосев В. Л. Электрохимическое обескислороживание воды в системах горячего водоснабжения. Водоснабжение и санитарная техника, 1965, N3, с. 18-23/. К недостаткам метода относятся значительные габариты аппаратов, что вынуждает увеличивать помещение теплового пункта по площади и высоте и высокие стоимостные показатели сооружения установки. Известен способ удаления растворенного в воде кислорода путем применения специальных электронообменных смол с введенными в них катионами железа или меди. Выпускаемая промышленностью электронообменная смола ЭИ-12 имеет поглотительную способность по кислороду 45 кг O 2 /м 3 /Справочник проектировщика. Водоснабжение населенных мест и промышленных предприятий. -М.: Стройиздат, 1977, c.230/. Недостатком данного способа является низкая поглотительная способность материала, приводящая к частому осуществлению операции регенерации ЭИ-12, и низкая химическая устойчивость электронообменного ионита относительно востановителей. Так, регенерация отработанного ЭИ-12 осуществляется растворами сульфита или тиосульфата натрия концентрацией не выше 1-2%. Применение для регенерации таких разбавленных растворов приводит к увеличению продолжительности операции регенерации и объемов сбрасываемых промывных вод. Задачей данного изобретения является повышение эффективности удаления из воды кислорода путем пропускания исходной воды через высокоосновной анионит AM гелевой структуры, получающийся последовательно реакциями хлорметилирования и аминирования триметиламином гранульного сополимера стирола с 4-8% ДВБ (Ласкорин Б.Н., Иоанисиани П.Г., Никульская Г.Н. Синтез новых ионитов. - В кн. :Ионообменные сорбенты в промышленности. Изд-во АН СССР, 1963, с.21-31), находящийся в рабочей сульфитной форме. Причем время контактирования воды с анионитом составляет не менее 7,5 минут, так как при меньшем времени контактирования происходит резкое увеличение содержания кислорода в фильтрате даже при относительно небольшом количестве пропущенной воды, обусловленное, вероятно, уменьшением эффективности диффузии кислорода к поверхности анионита из-за сокращения времени контакта последнего с водой. Регенерация отработанного анионита осуществляется раствором сульфита натрия концентрацией не выше 8%. При концентрации регенерирующего раствора сульфита натрия более 8% происходит заметное снижение емкости анионита по сульфит-иону (табл.2), изменение цвета анионита от желтого до черного, обусловленное разрушением последнего при контакте с высококонцентрированным раствором восстановителя. Пример. Через высокоосновной анионит гелевой структуры AM, находящейся в сульфитной форме, пропускалась водопроводная вода (СO 2 - 9,2 мг/дм 3 при 21,2 o С) со скоростью 75 см 3 /ч. Время контакта 7,5 мин. Объем анионита в колонке диаметром 10 мм составлял 10 см 3 . Регенерация отработанного анионита осуществлялась (после появления фильтрата с содержанием растворенного кислорода 1,0 мг/дм 3) раствором 8% сульфита натрия. В табл.1 и 2 представлены результаты экспериментов. При фильтровании исходной воды через слой анионита AM, находящейся в сульфитной форме, происходит окисление растворенным в воде кислородом - сульфит-иона анионита до SО 4 . Эффективность массообменного процесса обеспечивает низкое содержание кислорода в обработанной воде (не более 1,0 мг/дм 3) в течение значительной продолжительности фильтроцикла. Регенерация анионита осуществляется по достижении им значения поглотительной способности по кислороду не более 180 мг О 2 /дм 3 . При больших значениях поглотительной способности анионита возможно ухудшение качества фильтрата по кислороду (более 1,0 мг О 2 /дм 3). Высокая химическая устойчивость анионита в востановительной среде позволяет осуществлять регенерацию анионита AM раствором сульфита натрия концентрацией 8%, что в четыре-восемь раз превосходит концентрацию раствора для случая регенерации материала прототипа (ЭИ-12). При больших концентрациях раствора Na 2 SO 3 происходит заметное снижение содержания сульфит-иона в анионите (емкости), а следовательно, и поглотительной способности анионита по кислороду.

Формула изобретения

1. Способ удаления из воды кислорода, заключающийся в фильтрации воды, содержащей растворенный кислород, через ионит с последующей регенерацией, отличающийся тем, что фильтрацию осуществляют через высокоосновный анионит AM гелевой структуры в SО 3 -форме, а регенерацию отработанного анионита производят раствором сульфита натрия с концентрацией не выше 8%.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что время контакта исходной воды с ионитом составляет не менее 7,5 мин.

Похожие патенты:

Изобретение относится к установкам непрерывного действия для опреснения морских, соленых вод и электропроводных растворов и может быть использовано для переработки загрязненных сточных вод промышленных предприятий, в том числе нефтепродуктами, а также для получения подпиточной воды котлов тепловых и электрических станций

Изобретение относится к способам выделения ионов тяжелых металлов сорбцией на целлюлозосодержащих сорбентах из растворов различной природы, образующихся после проведения разнообразных технологических процессов, и может быть использовано для совершенствования мембранных и сорбционных технологий

Изобретение относится к области очистки сточных вод и может быть использовано для очистки хромсодержащих сточных вод при организации оборотного водоснабжения, для очистки промывных вод гальванических производств от тяжелых металлов и ряда органических веществ, очистки маслоокалиносодержащих сточных вод, мышьяксодержащих растворов, для очистки стоков предприятий горной, металлургической, химической и других отраслей промышленности