Иван Тихонов - Сборник статей по организации водно-химического режима теплоэнергообъектов

Если значение рН деаэрированной воды менее 8,4—8,5, необходимо выяснить причины этого, а не начинать дозировать едкий натр в деаэрированную воду. Едкий натр свяжет свободную углекислоту в бикарбонат, который в котле перейдет в углекислоту и уйдет с паром. Причинами низкого значения рН деаэрированной воды могут быть:

– недостаточный нагрев подпиточной воды перед деаэраторной колонкой;

– недостаточный расход пара на зеркало;

– недостаточный расход пара на барботаж;

– возврат конденсата не в деаэраторную колонку, а в деаэраторный бак.

Зная особенности работы обратноосмотических систем обессоливания воды, можно предложить 2 принципиальные схемы их применения в структуре ВХР паровых котельных низкого давления.

В первом варианте исходная вода, проходя фильтр осветления, поступает на установку Na-катионирования, затем умягченная вода поступает на обратноосмотическое обессоливание. После осмоса пермеат поступает в термический деаэратор (рис. 1).

Во втором варианте исходная вода, проходя фильтр осветления, сразу направляется на обратноосмотическое обессоливание, затем пермеат подается на установку Na-катионирования. После умягчения вода поступает в термический деаэратор (рис. 2). В этом варианте требуется дополнительная емкость и насосная станция.

В обоих вариантах получаемый состав подпиточной воды полностью соответствует требованиям НД и позволяет вести ВХР с минимальным содержанием углекислоты в конденсате и очень низкими потерями тепла с продувкой котла.

Тем не менее эти два варианта принципиально отличаются с точки зрения организации работы системы обратного осмоса.

В первом варианте происходит предварительное умягчение воды. Из воды извлекаются ионы-накипеобразователи. Соответственно, практически полностью исключается образование отложений карбоната кальция на мембране. Это условие позволяет значительно уменьшить количество концентрата сбрасываемого с установки обратного осмоса. Количество концентрата может составлять всего 10% от количества исходной воды. При этом необходимо обеспечить отсутствие в исходной воде веществ коагулянтов. Так, содержание железа в исходной воде должно быть не более 0,05 мг/л. Основной недостаток первого варианта – это большой расход соли на регенерацию установки умягчения.

Во втором варианте исходная вода, как правило, находящаяся в состоянии углекислотного равновесия, в мембране начнет концентрироваться, что сразу увеличит концентрацию бикарбоната кальция без увеличения концентрации углекислого газа. Соответственно, начнет формироваться твердый осадок карбоната кальция на мембране. Это обстоятельство требует применения ингибиторов осадкообразования. Стоит сказать, что качественные ингибиторы стоят достаточно дорого. При этом сброс концентрата в любом случае будет составлять не менее 25% от количества исходной воды. Главное достоинство второго варианта – это минимальные издержки на соль при работе установки умягчения в качестве корректирующей стадии. Второй вариант также применим, в случае если исходная вода имеет большую жесткость и относительно небольшую щелочность. В этом случае возникнут большие затраты, связанные с умягчением. Более эффективно использовать дозирование соляной кислоты для разрушения бикарбоната перед осмосом. Это обеспечит отсутствие отложений на мембране. В этом случае необходимо будет предусмотреть стадию декарбонизации пермеата. Возможно использование для этих целей мембранного контактора.

Эффективность первого варианта можно повысить, используя для регенерации установки умягчения не дорогую таблетированную соль, а техническую соль (галит). Это требует простого технического решения по предварительному фильтрованию полученного насыщенного раствора соли (Статья — «Использование технической соли (минерал Галит) в технологии регенерации современных автоматических Na-катионитовых фильтров»). В этом случае стоимость технической соли будет соизмерима со стоимостью ингибитора осадкообразования. Более того, схема по первому варианту гораздо более вариативна и имеет ряд существенных преимуществ, о которых будет рассказано в отдельной статье. Необходимо учесть, что при подаче подпиточной воды непосредственно в деаэратор после осмоса возможно возникновение избыточного противодавления в подпиточной линии перед деаэратором (до 2 бар). В этих условиях для сохранения производительности установки обессоливания по пермеату необходимо предусмотреть запас по давлению воды на входе в установку обессоливания. Выбрать более мощный насос для компенсации противодавления и сохранения производительности по пермеату.

В любом случае, как уже было сказано, ВХР каждой котельной довольно индивидуальный, и в каждом конкретном случае необходим тщательный анализ всех факторов и выбор наиболее оптимального варианта. При этом использование обратноосмотического обессоливания совместно с Na-катионированием в различных вариантах сочетания представляется наиболее применимой современной технологией водоподготовки в структуре ВХР паровой котельной низкого давления.

Выводы:

1. Использование обратноосмотической технологии обессоливания воды в структуре ВХР паровых котельных позволяет обеспечить эффективную и безаварийную эксплуатацию котельной, и такой ВХР имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с использованием только технологии Na-катионирования.

2. Обратноосмотическая технология обессоливания воды в структуре ВХР паровых котельных низкого давления не является конкурентом технологии Na-катионирования. Данные технологии должны работать вместе для обеспечения максимальной эффективности друг друга и всего ВХР котельной.

3. Обратноосмотический ВХР котельной некорректно сравнивать с Na-катионитовым ВХР. Технология Na-катионирования не обеспечивает ряд важных параметров ведения ВХР.

4. Ненадлежащее ведение процесса термической деаэрации и декарбонизации подпиточной воды при применении мембранных технологий может быть причиной коррозионных повреждений элементов питательного тракта парового котла, а также быть причиной повышенного содержания железа в котловой воде.

5. Использование щелочных реагентов для повышения значения рН питательной воды, вероятнее всего, говорит о ненадлежащей работе термического деаэратора.