Способ приготовления подпиточной воды теплосети

 

Изобретение относится к подготовке воды теплосети и может быть использовано в промьшшвнной энергетике и на тепловых электростанциях. Цель изобретения - повышение качества воды за счет снижения ее коррозионной активности и способности к накипеобразованию,улучшение органолептических свойств, а также повышение экономичности процесса. Способ приготовления подпиточной воды теплосети с открытым водоразбором включает ее нагрев до 40-50 0, подкисление до общей щелочности 0,1 - 0,4 мг-экв/кг, обработку воды при этих режимах в декарбонизаторе, последующую щелочную обработку воды путем введения в нее силиката натрия или едкого натра в количестве, обеспечивающем соотношение в воде карбонатной щелочности и общей щелочности, равное 0,08-0,12, и вакуумную деаэрацию в температурном режиме по удалению изводы кислорода, который ведут при температуре деаэрируемой воды 45-55 С, температуре греющего агента 85-100°С при нагрузке деаэра (Л тора 90-100% от номинальной. 2 ф-лы, 5 ил., 3 табл. З.П., 00 О 00 ел О) ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) 01) (5D 4 С 02 F 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и DTHpblTHA (21) 3962988/24-26 (22) 09.10.85 (46) 15.04,87. Бюл. У 14 (71) Всесоюзный теплотехнический научно-исследовательский институт им. Ф.Э.Дзержинского (72) А.Ф.Богачев, В.И.Шарапов, Ю.М.Матюнин, P М.Кадыров и В.И.Максимов (53) 663.632.7(088.8) (56) Водоподготовка и водно-химический режим тепловых сетей. М.: Энергоиздат, 1972, с.71-74, 146-147. (54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПОДПИТОЧНОИ ВОДЫ ТЕПЛОСЕТИ (57) Изобретение относится к подготовке воды теплосети и может быть использбвано в промышленной энергетике и на тепловых электростанциях.

Цель изобретения — повышение качества воды за счет снижения ее коррозионной активности и способности к накипеобразованию, улучшение органолептических свойств, а также повышение экономичности процесса. Способ приготовления подпиточной воды теплосети с открытым водоразбором вклюо чает ее нагрев до 40-50 С, подкиеление до общей щелочности 0,1

0,4 мг-экв/кг, обработку воды при этих режимах в декарбонизаторе, последующую щелочную обработку воды путем введения в нее силиката натрия или едкого натра в количестве, обеспечивающем соотношение в воде карбонатной щелочности и общей щелочности, равное 0,08-0,12, и вакуумную деаэрацию в температурном режиме по удале-. нию из воды кислорода, который ведут при температуре деаэрируемой воо ды 45-55 С, температуре греющего о агента 85-100 С при нагрузке деаэратора 90-100Х от номинальной. 2 э.п.. ф-лы, 5 ил., 3 табл.

1 13035

Изобретение относится к подготовке воды теплосети и может быть использовано в промышленной энергетике и на тепловых электростанциях.

Цель изобретения — повышение качества воды за счет снижения ее коррозионной активности и способности к накипеобразованию,. улучшение органолептических свойств, а также повышение экономичности процесса.

На фиг. 1 представлена схема водопоглотительной установки для приготовления подпиточной воды теплосети; на фиг.2 — уравнение регрессии; на фиг.3 — зависимости количества реагента; на фиг.4 — зависимости между температурой подпиточной воды и нагрузкой деаэратора.

В установку входят конденсатор 1, подогреватель (теплообменник) 2, на- 20 сос-дозатор кислоты 3, декарбонизатор 4 с вентилятором 5 и подогревателем (теплообменник) 6, насос-дозатор щелочного реагента 7, вакуумный деаэратор 8, подпиточный насос 9, пробоотборные точки (насосы) 10.

Способ осуществляют следующим образом.

Исходную воду нагревают в конден- 30 о саторе 1 до 10 — 20 С, затем в теплообменнике 2 до 40 — 50 С, подкисляют о с помощью насоса 10 до общей щелочности О, 1-0,4 мг-экв/кг и направляют в декарбонизатор, поддерживая в нем температуру воды в указанном интеро вале 40-50 С с помощью нагретого в теплообменнике 6 калорифер воздуха, далее обрабатывают воду щелочным реагентом (силикатом натрия или едким 40 натром) в количестве, обеспечивающем соотношение в воде карбонатной щелочности (Щ ) к общей щелочности (Ц! ), равное 0,08-0, 12, и направляют на вакуумную деаэрацию, которую проводят в температурном режиме, обеспечивающем удаление из воды кислорода . При этом режим вакуумной деаэрации ведут при температуре деаэрируемой воды 45-55 С и температуре греющего агента (воды) 85-100 С, при нагрузке деаэратора 90 — 100X от номинальной.

Качество подпиточной воды характеризуется ее способностью к накипеобразованию, коррозионной активностью и органолептическими свойствами. При этом обычно по известным методикам определяют содержание и воде кислоро62 2 да (О, мкг/кг), углекислого газа (СО, мг/кг), железа (Fe, мг/кг), цветность воды (в градусах) и скорость коррозии (г/м . ч) . Загрязнение поверхности нагрева сетевых подогревателей оценивают по температурному напору (Et), представляющему собой разность температур насыщения пара в подогревателе и сетевой воды на выходе. Величина температурного напора зависит не только от загрязнения поверхностей нагрева в подогревателе, но и от режимных факторов, таких как тепловая нагрузка подогревателя и средняя температура сетевой воды. Для сравнения температурного напора, измеренного на разных режимах работы подогревателя, используют относительный температурный напор о t/gt, т.е. отношение абсолютного температурного напора к нагреву сетевой воды. Нормативный относительный температурный напор для используемых подогревателей составляет 0,2-0,25.

Испытания установки водоприготовления проводят при следующих условиях.

Средняя подпитка теплосети с открытым водоразбором составляет

1800 т/ч. Исходной водой служит водопроводная вода, имеющая следующий состав: солесодержание 380-400 мг/кг, жесткость общая 3,0-4,0 м-экв/кг, щелочность общая 1 0-2,6 мг-экв/кг, хлориды 30-50 мг/кг, сульфаты 80—

100 мг/кг, рН 6,6-7,2.

Начальное содержание свободной

СО в воде до узла подкисления составляет 17-24 мг/кг при щелочности

1,2-1,5 мг-экв/кг, температура наружного воздуха (с учетом подогрева в о калориферах) Π— 10 С. Расход воздуха в период испытаний не изменяется и соответствует производительности штатных вентиляторов с коэффициентом загрузки 0,7 — 0,8. Поскольку производительность декарбонизатора составляет 550 т/ч, в установку входит ,группа из 4-х декарбонизаторов. В качестве вакуумного деаэратора используют деаэраторы ДВ-800 или ДВ-400, имеющие различную производительность.

Для испытаний режима работы декарбонизаторов в предлагаемом способе определяют эффективность удаления свободной углекислоты в интервале изменения температуры t исходной во. 130 ды 25-55 С при одновременном варьировании расхода G и общей щелочности воды при исходном подкислении от О,1 до 1,0. Интервалы изменения режимных факторов G, t и Щ, и их обозначения 5 в нормированном виде представлены в табл.1.

Таблица 1

Режимные факторы

Величина

С т/ч t, С Щ мг-экв/кг

Обозначение в нормированном виде

Хi Xz

Базовое значе ние (нулевой уровень) 1600 40 0,55

Интервал варьирования 250 15 0,45

Математическая обработка результатов испытания приводит к уравнению регрессии, описывающему режимы работы группы декарбонизаторов:

3562 4 шенное содержание углекислоты (20

40 мг/кг), затем снова связывается в бикарбонаты при последующей дозировке щелочного реагента. Кроме того, при силикатной обработке наличие углекислоты выше 5-10 мг/кг и бикарбонатной щелочности выше 0,5 мг-экв/кг приводит к выпадению (коагуляции) кремниевой кислоты и силикатному

10 и карбонатному накипеобразованиям..

Температурные напоры в сетевых нагревателях за две недели испытаний возрастают до 5, повышается на о

1 кгс/см гидравлическое сопротивле15 ние водогрейных котлов. Таким образом, нагрев и декарбонизация воды о при температуре ниже 40 С исключает воэможность дальнейшей щелочной обработки воды во избежание накипеоб20 разования (карбонатного или силикатного).

Результаты испытаний показывают, что при подогреве исходной воды до

40 — 50 С и подкислении ее до общей щелочности 0,1 — 0,4 мг-экв/кг обеспечивается достаточно низкое содер жание свободной углекислоты в декарбонизованной воде (во многих опытах зафиксировано остаточное содержание, 2 мг/кг, близкое к равновесному) . о

Нагрев воды более 50 С экономически не целесообразно.

Y -= -3,4 + 0,5Х< — 1,4Х вЂ” i ÎÕ вЂ” 0,4Х,Х2 + 0,5Xххз

На фиг.2 уравнение регрессии представлено в виде графической зависимо40 сти остаточной углекислоты (СО ) от общей щелочности (!g ) обработанной о воды и температуры воды (t С) в декарбониэаторе.

Как видно из этих данных, при на- 45 греве воды до 30 С (по прототипу), когда предварительный нагрев воды осуществляют в теплообменнике 2 при о температуре исходной воды 10 — 30 С, остаточное нормативное содержание углекислоты (5 мг/кг) после декарбонизатора достигают только при поддержании общей щелочности обработанной воды выше 0,75 мг-экв/кг. Общую щелОчнОсть пОдпитОчнОи ВОды снизить ниже 0 5 мг-экв/кг не удается, поскольку при этом не происходит эффективное удаление углекислоты в . декарбонизаторе, а остаточное повы—

Окончательное удаление остаточной углекислоты после декарбонизатора осуществляют с помощью щелочной обработки путем введения в воду силиката натрия или едкого натра. Как видно из представленных (фиг.3) зависимостей количества вводимого щелочного реагента от температуры воды, оптимальной температурой при щелочной обработке воды является интервал 40—

50 С, так как в этом случае при мак0 симальной нагрузке на декарбонизатор обеспечиваются его нормативные показатели работы не выше 5 мг/кг СО при минимальном расходе дефицитных реагентов едкого натра (линия 1) или силиката натрия (линия 2). При этом . щелочной реагент используют в количестве, обеспечивающем соотношение в воде

/Щоь 0 08 О 12

В табл.2 представлены данные по влиянию режима подкисления и подщелачивания воды на такие показатели качества воды, как температурный напор и гидравлическое сопротивление.

1303562

Таблица 2

Среднемесячный относительный температурный напор в сетевых подогрева телях

Подщелачивание при соотношении

Щ< /Щав

Под кисле ние до Щр мг-экв /кг идравлическое опротивление в водогрейных котах,кгс/см

Щ < = О (без 1 5-2,0 подщелачивания) 0,1-0,4

Предлагаемый

О, 1-0,4

0,2-0,30

2,4-2,5

0,08-0,12

Известный

0,1-0,4

0,4-0,5

0,4-0,6

1,0-1,2

О, 15-0,3

0,08-0, 12

0 5-0,7

0,7-1, О

Щ, = 0,(без подщелачивания) 3, 85-4, 35

Как видно из табл,2 при общей щелочности воды после декарбонизатора

О, 1-0,4 мг-экв/кг и последующем подщелачивании до Щ /Щ = 0,08-0,12 обеспечивается температурный напор и гидравлическое сопротивление, близкие к.нормативным, это приводит к отсутствию карбонатного и железоокисного накипеобразования в сетевых подогревателях и водогрейных котлах.

При карбонатной щелочности воды после декарбонизатора 0,5-0,7мг-экв/кг при наличии силикатной и щелочной обработок появляются карбонатные отложения в сетевых подогревателях, 45 что приводит к увеличению температурd ного напора в среднем на 5 через

2 мес эксплуатации. Дозировка щелочного реагента до соотношения карбонатной щелочности к общей Щ,,р/Щ = 0

0,08-0, 12 обеспечивает щелочной резерв подпиточной воды, который подавляет диссоциацию бикарбонатов до углекислоты при повышенной температуре и не приводит к карбонатному на- кипеобразованию.

При карбонатной щелочности 0,7—

1,0 мг-экв/кг без подщелачивания декарбонизованной воды появляются железоокисные, карбонатные отложения в сетевых подогревателях, что приводит к увеличению температурного нао пора в среднем на 5 через месяц эксплуатации.

Подкисление воды ниже 0,1мг-экв/кг не улучшает работу декарбонизатора, в то же время увеличивается расход кислоты и появляется вероятность подачи кислой воды в подпиточный тракт теплосети.

При связывании остаточной углекислоты с помощью щелочной обработки температурный режим деаэрации ведут только по удалению кислорода.

Проведены исследования по нахождению наиболее эффективного режима работы вакуумного деаэратора, обеспечивающего удаление кислорода.

На фиг.4 показана зависимость между минимально необходимой температурой подпиточной воды (t п,в.) и нагрузкой деаэратора (G п.в.) для эффективного удаления углекислоты икислорода в вакуумном деаэраторе (D —

800) при нагрузке греющего агента (воды) С,д = 125 т/г и температуре греющей воды t ä = 100 С. Линия 1 соответствует отсутствию свободной

1303562

Таблнца 3

Известный

Не более

0,02

1-4

Предлагаемый

Отсутствует

Не более

0,02 углекислоты при общей щелочности воды Ц „ б 0,7 мг-экв/кг (режим работы .известного деаэратора), линия

2 — остаточному содержанию кислорода (50 мкг/кг), линия 3 — остаточному содержанию кислорода (30 мкг/кг). (Линии 2 — 3 — режимы работы деаэратора по предлагаемому способу).

Температурный режим деаэрации усTBHBBflHBBIoT в зависимости от .нормируемого показателя по растворенному кислороду. Так, при максимальной температуре подогрева сетевой воды в установках источника тепла 75 и о ниже остаточное содержание кислорода должно быть не более 100, при 76—

150 С вЂ” не более 50, при 151 — 200 С— не более 30 мкг/кг О

На фиг.5 показана зависимость между минимально необходимой темпера- 20 турой теплоносителя (греющего агента) t 4 и нагрузкой деаэратора С„в для деаэратора ДВ-800 при Сг„

100 т/ч, too = 45 С. Линия 1 соответствует о сутствию свободной уг- 25 лекислоты, линия 2 — остаточному со держанию кислорода (50 мкг/л), линия

3 - остаточному содержанию кислорода (30 мкг/кг).

Как видно из фиг.4 и 5, для обеспечения надежности работы деаэраторов по кислороду (30 мкг/кг) при нагрузке деаэратора 90 — 1007 от -номинальной температура химически очио щенной воды должна составлять 45-55 С,35 а греющей воды 90-100 С.

Как видно из этих данных, для удаления свободной углекислоты необхо-дим значительно более высокий подогрев исходной воды и греющего аген- 40 та, чем для достижения требуемой глубины удаления растворенного кислорода. Использование при настройке режима деаэрации по остаточному содеро жанию кислорода позволяет на 10-25 С 45 снизить температуру деаэрируемой воды и греющего агента и тем самым понизить расход и давление пара, подаваемого на подогреватели вакуумной

8 деаэрационной установки. Благодаря этому можно полнее загрузить более экономичные отопительные отборы и встроенные пучки конденсаторов турбин ° Температурный режим вакуумной деаэрации для деаэраторов ДВ-800 поддерживают путем регулирования расхода греющей воды в соответствии с изменением нагрузки деаэратора. Для деаэраторов ДВ-400 расходы исходной и перегретой воды следует уменьшить в 2 раза.

Таким образом, при отсутствии углекислоты (после декарбонизатора с последующей силикатной или щелочной обработкой) режим работы деазратора настраивают только по удалению кислорода.

Предлагаемый способ обработки подпиточной воды позволяет не только увеличить надежность работы сетевых трубопроводов и теплообменного оборудования, но и значительно повысить качество воды, идущей на открытый водоразбор.

При приготовлении подпиточной воды без указанной обработки нарушения качества воды наблюдаются по цвето ности сетевой воды до 60 (из 888 анализов отклонения от норм составляет в 872 анализах), углекислоты— до 4 мг/л СО2 (из 888 анализов отклонения от нормы составляет 147), содержание железа — до 2,8 мг/л (из

888 анализов отклонений было 603).

За год эксплуатации в теплосети заменены трубопроводы весом 14 и 13 т в основном из-за появления свищей.

Образцы-индикаторы иэ углеродистой стали показывают наличие сильй ной коррозии до 0,24 г/м ч. Потеря тепла от теплофикационной воды за

3 мес эксплуатации составляет

20,4 гкал.

В табл.3 представлены результаты испытаний по оценке коррозионной агрессивности воды и ее органолептических показателей по известному и предлагаемому способам.

0 8-2,8 40-60 О, 15-0,24

0,2-0,3 20-25 0,03»0,05

Преимуществом предлагаемого способа по сравнению с известным являются: снижение расхода топлива за счет уменьшения отложений в трубах водогрейных котлов и сетевых подогревате- 5 лей; снижение затрат на ремонт водогрейных котлов и сетевых подогревателей; снижение затрат на ремонт трубопроводов теплотрасс; уменьшение потерь тепла от теплофикационной воды. 10

Использование предлагаемого способа привело к тому, что полностью прекратилось образование свищей в трубопроводах, содержание железа в сетевой воде уменьшилось до 200-300 мкг/л, резко уменьшились температурные напоры в сетевых подогревателях и в

3 — 4 раза сократилось число их механических чисток, качество воды стало 20 соответствовать нормам на питьевую воду, скорость коррозии уменьшилась

Ф ч 4-5 раз.

Экономическая .эффективность предлагаемого способа складывается из снижения температурных напоров сетео вых подогревателей в среднем на 5,0С, оптимизации температурного режима вакуумной деаэрации за счет перераспределения тепловых нагрузок между отборами различных турбин, снижения затрат на ремонт оборудования и трубопроводов ТЭЦ и тепловых сетей.

62 10

Формула из обр ете ния

1. Способ приготовления подпиточ ной воды теплосети с открытым нодоразбором, включающий ее нагрев,подкисление, декарбонизацию и вакуумнуг, деаэрацию, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения качества воды за счет снижения ее коррозионной активности и способности к накипеобразованию, улучшения органолептических свойств, а также повышения экономичности процесса, нагрев и декарбонизацию воды осуществляют о при 40-50 С, подкисление ведут до достижения общей щелочности, равной 0,1-0,4 мг-экв/кг, перед вакуумной деаэрацией воду дополнительно обрабатывают щелочным реагентом, при этом вакуумную деаэрацию проводят в температурном режиме, обеспечивающем удаление из воды кислорода.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве щелочного реагента используют силикат натрия или едкий катр в количестве, обеспечивающем соотношение в воде карбонатной щелочности и общей щелочности, равным 0,08-0, 12.

3. Способ по п.1, о т л и ч а ю,шийся тем, что вакуумную деаэрацию проводят, при температуре деаэрируемой воды 45-55 С и температуре греющей воды 85-100 С при нагрузке деаэратора 90-1007. от номинальной.

1303562

1303562

Составитель В.Вилинская

Редактор Т.Митейко Техред А.Кравчук, Корректор М.Демчик

Заказ 1273/26 Тираж 852 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4