39.Предварительная очистка воды.

Схема предварительной очистки воды:(рис1):

1-насос сырой(исходной воды);2-подогреватель(исходной воды);3-осветлитель;4-промежут. бак;5-насос --------воды;6-механич.фильтр;7-отвод осветл. воды;

Подогреватель 2 оснащен автоматикой, поддерживающей заднюю температуру воды на входе в осветитель, чтобы не было конвект.токов в осветлитель. Промежут.баки большого объема создают запас воды, необходимый для регул-я произв-ти ВПУ не меняя при этом расход воды через осв-ль. Если мг/дм³ осв-ль на предочистку не ставят; при не нужен и мех.фильтр.После предварит: следующая стадия подготовки воды связана с изменением ей ионного состава.

Если в качестве источника водоснабжения для приготовления питьевой воды используются поверхностные и подземные воды, требуется проведение тщательной предварительной очистки, которая включает в себя: 1)первичное отстаивание с применением или без применения реагентов, в зависимости от состава исходной воды. 2)коагуляция (т.е. введение в обрабатываемую воду солей алюминия, железа или полиэлектролитов), для укрупнения взвешенных и коллоидных частиц и перевода их в фильтруемую форму.3)механическая очистка воды с помощью фильтрования. Очистка воды с помощью фильтрования применяется для самых различных целей. Для очистки воды, подаваемой из общественных водопроводных сетей, как правило, применяется тонкое фильтрование с использованием: 1)фильтров обратной промывки (данный тип фильтров представляет собой сетчатые фильтры, очистка в которых происходит посредством осаждения механических загрязнений на сетке фильтра и при обратной промывке водой смываются в дренаж)2)патронных фильтров (данный тип фильтров представляет собой колбу со сменным фильтрующим элементом – патроном (картриджем), по истечении срока службы которого, производится замена на новый фильтрующий элемент). В качестве элементов очистки используют сетки и картриджи со степенью фильтрации от 5мкм до 1мм, в зависимости от уровня загрязнений. В технике подготовки воды из индивидуальных подземных или поверхностных источников водоснабжения наиболее широко применяют скорые напорные фильтры. В качестве фильтрующего материала в зависимости от целей фильтрации применяется кварцевый песок, антрацит, доломит.

40.Удаление растворенных примесей методом ионного обмена.

Обработка воды как обмена основана на способности спец. созданных материалов-ионитов изменить ионный состав воды в желаемом направлении. Эти св-ва ионитов объясняются их строением.(рис1): 1-матрица;2-функцион группа;3------ слой;4-подвижные(обменные)ионы.Катионит-если в дифф. слое «+».Анионит если «-».Ионит можно представить как тв. электролит сост-й из неподв. нити и подвижных обменных ионов реакции ионного обмена подчин-ся законом-м, хар-м обычным электролитам.-Эквивалентность реакции: сколько мг эквивалент ионов вышло, столько и зайдет.-Обратимость: при истощении ионита по обменному иону его можно регенер-ть.-Селективность(избирательность):спос-ть ионита к преимущественной сорбции одних видов ионов перед другими. ряд селективности для ионита.(рабочий уч-к фильтраNa )Д ля анионитов: АВ(высокоосновный): ;АН(низкоосновный): .В зависимости от того какой ион явл-ся обменным, различают Na-катионирование.Применяется для подготовки пдпиточ-й воды тепловых сетей и питат. воды котлов низкого и среднего давления.Карбонатная жескость(жк)исходной воды 0.5 мгэкв/дм³.При этом процессе из воды извл-ся ионы жест-ти Са ²⁺,Мg²⁺ в обмен на эквив-е кол-во ионов Na.В рез-те общаяжест-ть до 5-10 мгэкв/дм³. Для регенер-и катион-та исп-ся 6-10%-й раствор NaCl; ,n-избыток над стехеометр.коэф-м.Н-катиоирование,Примен. для обр-ки воды с повфш-й карбонатной жидкостью.Все катионы воды заменяются на ион водорода.Снижается общая жесткость воды.Водор-я покль рН тоже снижается и щелочность.Фильтрат приобретает кислотные св-ва: -по этой р-й блк. щел-ть.В чистом виде Н-кат-е не используют т.к. это приведет к каррозии трубопр. Для снятия жесткости, щел-тисреды без образ-я кисл. фил.принимают регенерацию Н-кат-х фильтров.Реген-ю Н-кат-х фильтров проводят 1-2% раствором серной кислоты.При генодной рег-и получают частично умягченную воду,кот-ю потом умягч-т в Na-кат-х фильтрах.ОН-анионирщвание.Производят для химич. обессолевание воды поэтому на анионит фильтры всегда поступает К-кат-я вода, в кот. все катионы заменены на ион Н. - повышение рН до нейтр значения.При последоват-м Н и ОН-ионир-я прим-ся для котлов высокого давления.Регенер-я анионированных фильтров приводят в %-м растворе NaCl. . Недостатки ионного обмена:для котельных оборудованных водогр-ми котлами и котлами низкого и сред-го давления, громоздкое оборудование, высокие капитальные и эксплуатационные затраты, большое потребление реагента и воды на регенерацию фильтра, значит объем сточных вод, необходимость пост-го лаб-го контроля фильтрата.Альтернативным явл метод стабилизации воды.

40.Удаление растворенных примесей методом ионного обмена. Умягчение воды производят методом осаждения(главной задачей было максимально возможное освобождение обрабатываемой воды от содержащихся в ней катионов кальция, магния, поскольку при сочетании они образуют малорастворимые соединения) и методом ионного обмена. Первым методом не удается получить достаточно глубокое умягчение воды, поэтому в настоящее время большое распространение получили методы ионного обмена. Обработка воды методом ионного обмена основана на способности специально-созданных материалов-ионитов изменять ионный состав воды в желаемом направлении.

Катионит, если в диф. слое *+*.Анионит, если *-*.Ионит можно представить как тв.электролит, состоящий из неподвижной части и подвижных обменных ионов. Реакции ионного обмена подчиняются зак-м, хар-м обычным электролитам.

Эквивалентность реакции: сколько мг эквивалент ионов вышло, столько и зайдут. Обратимость: при истощении ионита по обменному иону его можно регенер-ть. Селективность: скорость ионита к преимущ-ой сорбции одних видов ионов перед другими(избирательность). Н<Na<Mg<Ca

Ряд селективности для ионита:истощенный участок(Ca²⁺Mg²⁺Na⁺) ()-раб.уч.фильтра

Для анионитов: АВ высокоосновного: OH^-<H < H <Cl^-< , AH низкоосн.анионит: H < H < OH^-< Cl^-<S . В зависимости какой ион является обменным различают :

Na-катионирование, Н-кат.,ОН-анион.

Na-катионирование:Применяется для подготовки подпиточной воды тепловых сетей и питательной воды котлов низкого и среднего давления. Кальциевые и 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-кат. не изменяется. Кроме естественных минералов в качестве катионита могут выступать и искусственные катионы, получаемые сплавлением соли, кварца и т.д..В процессе эксплуатации катионитовая масса загрязняется и уплотняется. Для очистки и предварительного взрыхления ее промывают обратным потоком воды. Регенерация катионита осуществляется раствором NaCl (6-10%).Если высокое солесодержание изначально, то применяют двухступенчатое Na-катионирование.

Н-катионирование: Применимы для обработки воды с повышенной карбонатной жесткостью. Все катионы воды замещаются на ион водорода. Снижается общая жесткость воды. Водородный показатель pH тоже сн-ся и бикарбонатная щелочность. Фильтрат приобретает кислотные совйства. Обычно этот метод не используют в чистом виде,потому что приводит к коррозии, а применяют совместно с Na-катионированием (3 возможные схемы: последовательная, параллельная).наиболее распространенной является последовательная схема с *голодной* регенерацией водород-катионитных фильтров. Благодаря регенерации недостаточным количеством кислоты получают частично умягченную воду, которую доумегчают на натрий-катионитных фильтрах.

ОН-анионирование: Производят для хим.обессоливания воды, поэтому на анионит.фильтры всегда поступает Н-кат. вода, в которой все катионы заменены на ион Н.При последовательном Н-ОН-ион-и прим-ся для котлов высокого давления. Регенерацию анионитных фильтров производят 4%-м раствором NaOH.

Недостатки методов: громоздкое оборудование, высокие затраты, большое потребление реагента и воды на регенерацию фильтра, значительный объем сточных вод, необходимость постоянного лабораторного контроля фильтрата. Альтернативным ионному обмену является метод стабилизационной обработки воды.

41. Стабилизационная обработка воды.От ионного обмена этот метод отличается тем, что с помощью специально подобранных в-в устр-ся накипеобраз-е св-ва Са и Mg, но сами эти элементы из воды не удаляются.Спец.в-ва- антинакипины, компленсоны. Процесс образования накипи: СаСО_{3(ТВ.соль)} Ca+CO₃ (ионы в растворе). Накипь образуется, когда реакция идет справа налево ( не образуется слева напр, динамич.равнов-я).Произведение растворимости характеризует способность электролита растворяться (для разных температур значение различно,допустим при 20⁰-3,34*10^(-9)).

,выпадет осадок ( выпадение накипи будет происходить при таком условии и наличии центров кристаллизации, и будет происходить тем интенсивнее, чем температура на ув.)

Идеальный случай: Комплексон блокирует центры кристаллизации, препятствуя отложению накипи. При пос-м ис-и комплексона омывается раннее образ-ся отложения. Комплексон обладает опр-м корроз.эффектом за счет обр-я на поверхности Ме тв.защитной пленки с ростом t. Применение огр-но t воды на выходе из водогр.котл. В противном случае он разлаг-ся и теряет свои св-ва.

4 2.Электродиализ. К числу наиболее разработанных методов относятся электродиализ и обратный осмос. Электродиализ- ионообменный процесс, отличающийся тем, что ионный слой заменен ионитными мембранами, получаемыми полимеризацией смеси реагентов. Обычно этот метод используют для опреснения соленых вод под действием постоянного электрического тока с помощью специальных мембран, обладающих способностью пропускать соответственно только катионы и анионы.На схеме: Аппарат состоит из ряда камер, разделенных чередующимися катионопроницаемыми К и анионопроницаемыми А мембранами. Под действием электрического поля ионы Na и Cl устремляются к соответствующим электродам. Ионитные мембраны в присутствии воды ионизированы и приобретают соответствующие заряды: отр- в кат и пол-в ан мембранах. Во всех нечетных камерах положительно заряженные катионы при движении к катоду встречают на своем пути отрицательно заряженные, и поэтому проходят сквозь них в соседние четные камеры аппарата. Аналогично проникают и анионы растворенных солей. Попавшие в четные камеры ионы остаются в них, так как встречаются с одноименными заряженными мембранами и при приближении к ним отталкиваются от них. Таким образом, во всех нечетных камерах происходит обессоливание, а в смежных- превращение в рассол вследствие накопления ионов солей, поступающих из соседних нечетных камер. Данный метод применяется для очистки воды с исходным солесодержанием >0,5.

Принципиальная схема возникновения обратного осмоса

4 3. Обратный осмос.Процесс обратного осмоса заключается в самопроизвольном переходе растворителя(чистой воды) через специальную мембрану в камеру раствора. Равновесное состояние перехода растворителя через мембрану наступает при определенном гидростатическом давлении, равном разности высоты уровней в камере раствора и чистой воды. Это давление называется осмотическим. Его величина зависит от концентрации солей в растворе. При создании в камере раствора давления меньшего осмотического, растворитель будет переходить из камеры раствора в камеру растворителя. Этот процесс и называется обратным осмосом. Основным элементом аппаратов обратного осмоса являются пористые анизотропные мембраны, проницаемые для молекул воды и одновременно почти полностью непроницаемые для ионов растворенных веществ. Мембрана имеет обычно тонкий поверхностный слой и для большей прочности имеет микропористую подложку. Установки обратного осмоса требуют тщательного удаления коллоидных и грубодисперсных примесей. Из рисунка: 1-исходная вода.2-насос высокого давления.3-уст.обр.осмоса.4-осмотич.мембрана.5-отвод чистой воды.6-концентрированный раствор.

44.Термическая деаэрация. Заключительной стадией технологического процесса приготовления питательной воды является удаление из воды растворенных в ней газов. Исходная вода, поступающая после фильтров или других видов очистки в деаэратор на обработку, и возвращаемый потребителями конденсат могут содержать растворенные в них газы: кислород, азот и т.д. Эти газы вызывают развитие химической коррозии питательных трубопроводов, поверхностей нагрева котла, что снижает надежность его работы. Кроме того, продукты коррозии, попадая с питательной водой в котлы, способствуют нарушению циркуляции, что приводит к пережогу труб котельного агрегата. Скорость коррозии обычно пропорциональна концентрации. При кипении воды из нее удаляются все газы. Нагрев воды до кипения осущ-я паром. Газы, выделившиеся вместе с частью параЮ отводятся их верхней части колонки в виде выпара. Деаэр-я вода стекает в бак аккумулятора.

Растворимость газов с повышением температуры снижается и для любого давления при температуре кипения равна 0. В зависимости от величины давления деаэраторы поздразделяются на:-повышенного давления(темп=160-190),-атмосферного типа(темп.кип=150),-вакуумные(темп=70).Ис. в водогрейных котельных, где негде взять пар на деаэрацию.

45.Конструктивная схема деаэрационной колонки(объяснения) Деаэраторы предназначены для удаления коррозионно-агрессивных газов (кислорода и свободной углекислоты) из питательной воды паровых котлов и подпиточной воды системы теплоснабжения и горячего водоснабжения при одновременном ее нагреве. Деаэратор состоит из деаэраторного бака, деаэрационной колонки и гидрозатвора. Деаэраторный бак представляет собой горизонтальный цилиндрический сосуд с эллиптическими днищами и патрубками входа и выхода рабочей среды, подключения трубопроводов и арматуры, установленный на опорах, одна из которых неподвижная. На баке установлена деаэрационная колонка. Деаэрационная колонка представляет собой цилиндрическую обечайку с эллиптическим днищем, патрубками для подвода и отвода рабочей среды. Для обеспечения безопасной эксплуатации деаэратора предусмотрено предохранительное устройство – гидрозатвор, защищающий его от опасного превышения давления и уровня воды в баке.

Д еаэрационная колонка работает следующим образом: подлежащая деаэрации химочищенная вода подается по патрубку на верхнюю распределительную тарелку, оттуда через отверстия струями стекает на промежуточную водосливную тарелку.Вода в струйном отсеке нагревается до температуры насыщения с небольшим недогревом порядка 1-1,5. Одновременно происходлит вентиляция струйного отсека. Основной нагрев и грубая деаэрация происходит в струйном отсеке. Далее вода попадает в выхлопную часть паро-перепускного клапана, где дополнительно нагревается барботирующим ее паром до температуры насыщения. Паро-перепускной клапан поддерживает оптимальный расход пара через барботажный лист, открываясь и закрываясь в зависимости от перепада давления. Проходя барботажный лист, вода, под воздействием пара, образует барботажный слой с интенсивной турбулизацией и максимальной поверхностью массообмена, где происходит окончательная деаэрация воды. Паровоздушная смесь выходит через патрубок выпара. Особенности: -не снижает качество деаэрации,-низкая температура на входе.

46.Декарбонизация- Удаление CO₂ из воды при продувке воды воздухом. После ВПУ концентрация воды может вырасти на 2 порядка(в 100 раз). Поэтому перед деаэрацией нужно произвести декарбонизацию. 2 типа карбонизаторов:1) Колонна заполненная насадкой, например, в виде колец . Воздух подсасывается в аппарат вентилятором и продувает насадку снизу вверх. Сверху насадка орошается водой, которая в виде пленки вниз спускается по кольцам. Создается большая площадь соприкосновения, то есть происходит тепломассообмен между пленой и СО₂, сод. В воздухе и СО₂. Парциальное давление СО₂ в воде< парц.давл. СО₂ в возд. СО₂ из воды поступает в воздух и удаляется из верхней части аппарата. Декорб-я вода отводится из нижней части аппарата. Существенен расход воды.2) Струйный декарбонизатор. СО₂ удаляется за счет контакта капель воды, обр-ся при ее распыл-и в форс-х. при контакте воды с воздухом, подсасываемым в аппарат эжектором. Преимущества: меньшие габариты, меньший расход воздуха.

47.Периодическая и непрерывная продувка котлов. Для чего нужна, откуда производится. Схема использования теплоты продувочной воды. Концентрация солей в котловой воде не должна превышать вполне определенного солесодержания, гарантирующего при данных условиях требуемую чистоту пара. Для поддержания такой концентрации солей применяют непрерывную продувку котла из мест с наиболее высоким солесодержанием котловой воды, т.е. до смешения ее с подпиточной водой. Наряду с ней применяют периодическую продувку. Производится для удаления шлаков из нижних коллекторов и нижнего барабана котла. Для уменьшения продувки необходимо по возможности уменьшить содержание молей и кремнекислоты в подпиточной воде и увеличить солесодержание котловой воды. Поэтому весьма целесообразно является ступенчатое испарение, которое позволяет резко повысить солесодержание котловой воды без ухудшения качества пара.

(3-10%) Pб<2,4 МПа

Для небольших котельных: SO₂SO₃H₂SO₂ (дым.газв ух.газкоррозия). SO₂SO₃ при 40⁰, а SO₃ образует кислоту, которая вызывает коррозию. Уменьшение содержания SO₂: 1)абсорбция ж.растворами,2)абсорбция с прим.тв.в-в-сорбентов,3)поглощение SO₂ и SO₃ с образованием оксидов, из которых можно получить серу.

Непрерывная продувка: Верхний (нижний) барабан → вентили игольчатые возле барабана (регулирующий клапан) → сепаратор непрерывной продувки: пар из сепаратора на деаэратор, а вода на барботёр (подогреватель ХОВ) → оттуда охлаждённая в канализацию.

Д ля схемы использования теплоты продувочной воды:1) верхний барабан,2)регул-й клапан,3)сепаратор(расширитель),4)выпад направ-й деаэратором,5)теплообменник для подогрева сырой воды,6)барботер,7)насосы сырой воды,8)линия подвода сырой воды в барботере,9) сброс в канализацию

48.Ступенчатое испарение. Весьма эффективным способом повышения концентрации примесей в продувочной воде без ухудшения качества пара служит ступенчатое испарение. Сущность метода состоит в том, чтобы создать отсеки с различной концентрацией солей котловой воды. Допустим, что генератор разделен на несколько секций, каждая с отдельным барабаном и самостоятельным циркуляционным контуром. Пусть паропроизводительность каждого контура по пару будет равна соответственно в долях n_1,n_2,n₃. В первую секцию подадим всю питательную воду в количестве 1+р, где р- величина продувки агрегата. Продувку из первой секции в количестве n₂+ n₃+р направим в качестве питательной воды во вторую, а из второй в количестве n₃+р- в третью. Вода, испаряемая во второй ступени, будет чище, чем испаряемая в третьей, а в первой чище, чем во второй, соответственно пар, выдаваемый каждый предыдущим отсеком, будет чище, чем в следующем, поэтому и весь пар, выдаваемый агрегатом, при ступенчатом испарении чище. Качество пара обеспечивается при большей концентрации примесей в продувочной воде. В основном, ступенчатое испарение организуют в двух или трех встроенных или выносных отсеках. При встроенной второй ступени торцы барабана отделяют перегородками. Во вторые и третьи ступени испарения частично или полностью включают боковые экраны. При работе встроенного отсека происходит обратное поступление части воды второго отсека в первый, наз. переброс.

Схема: 1) испарительный контур чистого отсека,2)исп-й контур солевого отсека,3)непрерывная продувка,4)солевой отсек,5)чистый отсек,6)подвод питательный воды,7) выход пара,8) перегородки,9)перепускные трубы.

С хема с выносным циклоном: 1) испар.контур чистого отсека,2)исп.контур солевого отсека,3)непрерывная продувка,4)солевой отсек(выходной циклон),5)чистый отсек,6)дырчатый лист,7)подвод питательной воды,8)выход пара

49.ТГУ на твердом. Процесс подготовки твердого топлива для сжигания в камерных топках сложен, определяется рядом свойств и состоит из следующих стадий: удаления металла и щепы с предварительным грубым дроблением в дробильной установке, подсушки и размола в системе приготовления пыли, подачи готовой пыли в топочные устройства. Структура:

4 1-вагонные весы,2-тепляки(помещения для разморозки вагонов

1 -2-3-5-6-7-в топку горячим воздухом с углем в зимнее время),3)приеморазгрузочное устройство( вагоноопрокидыватели),4) дробильные установки(измельчение топлива в пыль происходит в основном за счет удара,раздавливания и истирания),5)склад,6)бункер сырого угля,7)система пылеприготовления.

При слоевом сжигании угля не нужен 7 элемент, при сжигания торфа в брикетах,сортиров-х углей не нужны 4 и 7.

В энергетике 4 типа мельниц: -мельничные вентиляторы(быстр),-среднеходные валковые,-быстроходные молоковые,-тихоходные шаровые барабанные. Шаровые барабанные мол-е(ШБМ) широко примен, поскольку приход. для размола всех типов угля.Эф-ть размола возрастает с ув.высоты подъема,ув. Их количества и с ув.частоты вращения. После мельницы уг.пыль поступает в сепаратор. В Системе наиб.прим-е- центробежные сепараторы. В сепараторе крупные частицы пыли отдел-ся от потока и возвр-ся.не домол. Подача в топку осуществляется лопастными или шнековыми питателями пыли.

50.ТГУ на жидком топливе. В зависимости от того, как используется мазут различают :-основное(10 суток),-аварийное(зимнее время),-растопочное,-резервное(3 суток), доставляется все они в ж\д цистернах,возможно и в машинах.

Схема мазутного хозяйства:1-эстокада мазута смыва,2)приемные баки,3)фильтр грубой очистки,4)насосы первого подъема,5)фильтры тонкой очистки,6)основные баки хранилища мазута,7)насосы второго подъема,8)паровой подогреватель мазута,9)линия рециркуляции,10)конденсатный бак,11)конд-е насосы,12)барботер,13)конденсационный коллектор.

Методы разогрева мазута при сливе из цистерн:

1гр.методов связана с прогревом всей массы мазута в цистерне:1)открытый.Наиболее простой,но не экономичный.В цистерну вводят штангу,через которую подают пар, затем по мере подогрева вводят гибкие шланги,через которые также подают пар до момента разжижения мазута.2)рециркуляционный подогрев.Предварительно прогревают отверстие в центре цистерны и затем мазут центробежным насосом прокачивается через наружный теплообменник для подогрева топлива на 10-20⁰ ниже температуры вспышки и подается к брандспойту,установленному в цистерне.Производят до полного слива мазута.3)под избыточным давлением.На люк колпака герметично устанавливют съемную крышку, имеющую специальные патрубки,через которые подается водяной пар или сжатый воздух, и постоянно измеряется давление в цистерне.4)ис.переносных подогреваний в цистерну через люк.

2гр.Методы,связанные с пристенным разогревом мазута:1)тепляки(разогрев горячим воздухом)-мазут у стенок разогревается, вязкость снижается, он стекает,обводнения нет.2)паровая рубашка. Подают пар в результате чего через несколько минут стенки корпуса нагреваются до 80 и холодный мазут начинает стекать по горячей поверхности к сливному патрубку. При этом температура мазута повышается, а вязкость падает. 3)электро-индукционный. Подогрев с помощью пропускания электрического тока через катушку, благодаря чему возникают токи Фуко, разогревающие цистерну.4)Инфракрасный. с помощью излучателя.5)Виброподогрев. Позволяет существенно повысить эффективность между поверхностью нагрева,вводимой в цистерну и обогреваемым мазутом.Снижает вязкость.

Резервуары для хранения мазута:1)стационарные:а)стальные-наземные, подземные, б)железобетонные-наземные, подземные, полуподземные,2)передвижные-резино-тканевые.

Высокотемпературная коррозия связана с плавлением золы,обр-ся при сжигании мазута на поверхн.мазута. Зона мазута плавится при 650.В жидком состоянии влияет на ме трубы.Жидкие присдаки,ввод. В топливо для пов-я температуры плавления и уменьшения коррозийной активности золы.Для избежания кавитации центробежных насосов необходимо не допускать значительное повышений температуры в мазуте, не допускать понижений уровня мазута в резервуаре ниже расчетного.Для очистки мазута от механических примесей применяют сетчатые или пластинчатые фильтры.

Паровые спутники для подогрева мазутопроводов.Паровой спутник приварен по всей длине к мазутопроводу.Сверху покрыт соем тепловой изоляции.Основная цель,чтобы температура была постоянна.