Полл. Курс лекций. Общие сведения из теплотехники
 Скачать 4.53 Mb.
|
|
?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ВОДОПОДГОТОВКА Состав воды, ее качество и показатели качества Природная вода имеет в своем составе механические примеси, растворенные химические вещества и газы. Атмосферная (дождевая) вода поглощает из воздуха кислород, азот, углекислый газ, пыль и прочие загрязняющие ее вещества. Проникая в почву, вода растворяет соли натрия, кальция, магния и дру- Рис. 88. Конвективные пароперегреватели: а – в котлах типа ДКВР; б – в котлах экранного типа 1 – труба пароперегревателя; 2, 6 – коллекторы перегретого пара 3, 4 – барабан котла 5 – коллектор насыщенного пара 7, 8 – промежуточные коллекторы 9 – первая ступень паронагревателя; 10 – вторая ступень пароперегревателя а 10 б 9 8 7 6 5 4 2 1 3 2 2 А А Выход перегретого пара Дымовые газы А–А 118 гие элементы, которые встречаются на ее пути. Вода в природе накапливается в подземных пустотах или на поверхности Земли. Подземная вода прозрачная, не имеет взвешенных частиц, но имеет много растворенных минеральных веществ. Поверхностная вода имеет в себе механические примеси, взвешенные частицы и некоторые биологические элементы. К ней относится речная, озерная и морская вода. Совокупность свойств воды, которые характеризуются концентрацией в ней примесей, называется качеством воды. Основными показателями качества воды являются жесткость, щелочность, сухой остаток, прозрачность, наличие масел и корро- зионно-активных газов. Жесткостью воды называют сумму концентраций растворенных в ней соединений кальция и магния. За единицу жесткости принимают мг-экв/кг – для измерения больших жесткостей и мкг-экв/кг для измерения малых жесткостей воды. Общая жесткость воды состоит из временной (карбонатной) и постоянной (некарбонатной). При питании котлов жесткой водой на стенках барабанов, коллекторов и труб откладывается накипь, которая соединяется с поверхностью металла. Накипь и шлам имеют низкую теплопроводность, в результате чего ухудшается теплопередача через загрязненные стенки. Это вызывает отрицательные явления: местный перегрев стенок котла, из-за чего образуются выпучи- ны и свищи; разрывы жаровых, кипятильных, экранных и дымогарных труби взрывы котлов; снижение тепло- и паропроизводительности котлов; ускорение процесса коррозии; перерасход топлива: Толщина слоя накипи, мм ......... 1 2 3 Перерасход топлива, % .............. 2–3 4–5 6–7 7,5–8 Щелочность представляет собой суммарную концентрацию растворенных вводе бикарбонатов, карбонатов, гидратов и гуматов (солей слабых органических кислот. Щелочность измеряется теми же единицами, что и жесткость. Щелочность котловой воды характеризуется величиной рН. Если рН = 7 – вода нейтральная рН > 7 – вода щелочная рН < 7 – вода кислая. Сухой остаток – это общее количество растворенных вводе солей и щелочей, которые остались после выпаривания воды и высушивания остатка при температуре 110 С до достижения постоянной массы, и определяет пригодность данной воды для питания паровых котлов. Сухой остаток выражается в мг/кг чистой воды Масло попадает в питательную воду от паровых поршневых насосов, а также при использовании для питания котлов конденсата, загрязненного маслом в условиях змеевикового подогрева нефтепродуктов и отсутствия достаточной плотности паровых змеевиков. Содержимое масла выражается в мг/кг чистой воды. Наличие в питательной и подпиточной воде коррозионно-актив- ных газов (О, СО) приводит к появлению и развитию коррозии металлов. Содержимое газов выражается в мкг/кг воды. В зависимости от мощности и назначения котельных установок, а также от состава исходной воды подготовка питательной и подпи- точной воды должна включать осветление, умягчение и деаэрацию. Осветление воды заключается в пропуске воды через осветительные фильтры с целью удаления механических примесей. Осветлению подлежат поверхностные воды. Умягчение воды методом катионирования Умягчением называется удаление из воды образующих накипь соединений кальция и магния. Применяется докотловая и котловая обработка воды. Наиболее распространенным в отопительно-производственных котельных методом умягчения воды является катионитовый. Метод основан на способности нерастворимых вводе катионитов (сульфо- угля, синтетических смол КУ и КУ) заменять катионы аи Н + , которые находятся в них, на катионы Са ++ и М, находящиеся в воде. В котельных используются Nа-катионитовый и Н-катионитовый методы умягчения воды. При катионировании происходят следующие реакции ионного обмена: 2Nа(К) + Са(НСО 3 ) 2 / Мg(НСО 3 ) 2 = Са(К) 2 Ї / Мg(К) 2 Ї + 2NаНСO 3 2Nа(К) + СаS0 4 / М 4 = Са(К) 2 Ї / Мg(К) 2 Ї + Na 2 S0 4 2Н(К) + СаS0 4 / М 4 = Са(К) 2 Ї / Мg(К) 2 Ї + Н После Nа-катионирования – щелочный фильтрата после Н-катионирования – кислый и если смешать оба фильтрата в определенной пропорции, то можно получить практически полностью умягченную воду с заданной величиной щелочности. Основными элементами катионитовых установок служат фильтры. Катионитовый фильтр (рис. 89) состоит из цилиндрического корпуса (Ж 670, 1 030, 1 525, 2 000, 2 500, 3 040 мм) со сферическим днищем. Фильтр загружается катионитом через верхний люка выгружается – через нижний 11. Высота слоя катионита в зависимости от жесткости исходной воды может достигать 3–4 м. Внизу фильтра на бетонной подушке 15 устанавливается дренажное устройство состоящее из коллектора с системой дренажных труб, к которым приварены патрубки с накрученными колпачками. Колпачки, изготовленные из пластмассы или фарфора (рис. 90), имеют на своих гранях щели шириной 0,3 мм. Вода поступает в верхнюю часть фильтра, где находится водораспределительное устройство (рис. 91), проходит через слой катионита, отводится через дренажное устройство (рис. 92) в деаэра- ционную колонку и поступает в бак питательной воды. В процессе умягчения ка- тионитовый материал насыщается кальцием и магнием и теряет свою способность к обмену с солями жесткости. Для возобновления (регенерации) обменной способности через фильтр пропускается раствор поваренной соли (8–10 %) или соляной кислоты (1,5–2 %) в зависимости от способа катионирования. Схема солераство- рителя приведена на рис. Рис. 89. Nа-катионитовый фильтр – корпус 2 – трубопровод реагентов 3 – воронка 4 – устройство распределения реагентов 5, 11 – люки 6 – воздушная трубка 7 – труба 8, 9 – манометры 10 – трубопровод промывочной воды 12 – отводный трубопровод 13 – трубопровод подачи воды 14 – дренажное устройство – бетонная подушка 16 – катионит Рис. 90. Пластмассовый щелевой колпачок ВТН-К (аи фарфоровый щелевой колпачок ВТН-5 (баб Рис. 91. Объединенное верхнее распределительное устройство для фильтров типа «звезда» Рис. 92. Нижнее дренажное устройство фильтра Рис. 93. Солерастворитель: 1 – подача воды при растворении соли – подача воды при промывке солера- створителя; 3 – кварцевый фильтр – корпус 5 – крышка 6 – воронка – люк 8 – манометр 9 – нижняя дренажная система Бетон 2 2 2 1 1 2 1 3 9 8 1 4 5 6 7 Раствор Вода 60° 60° Регенерация катионитового фильтра состоит из трех операций: взрыхление фильтрующего материала потоком воды снизу вверх, самой регенерации и отмывки его смягченной водой. Регенерацию в зависимости от качества воды проводят 2–3 раза в сутки. Вовремя регенерации, которая занимает около 2 ч, воду пропускают через резервный фильтр. Ревизию фильтра необходимо проводить не менее 1 раза в год с заменой верхнего слоя катионита (10–15 см, а ремонт с выгрузкой катионита – не менее 1 раза в 2 года. Внутрикотловая обработка воды. При химическом способе внутрикотловой обработки в питательную воду паровых котлов добавляют вещества, способные образовывать шлам, который удаляется затем из котла периодической продувкой. Для этой цели используется каустическая сода NаОН, кальцинированная сода а СО, тринатрийфосфат Nа 3 РО 4 . Раствор вводят в питательную воду или непосредственно в барабан котла. Важным условием успешной обработки воды является дозирование этих реагентов, так как излишек приводит к кристаллизации или вспениванию и выносу воды из барабана. Деаэрация умягченной воды и нормы качества питательной и подпиточной воды Растворимые вводе газы необходимо удалять, поскольку приводят к коррозии стенок котла, преждевременному износу, а иногда и к аварии. Растворенные газы (О, СО) и воздух удаляется из воды деаэрацией. Известно несколько ее способов деаэрации: термический, химический, электромагнитный, высокочастотный и ультразвуковой Три последних способа недостаточно освоены, ив котельных с паровыми и водогрейными котлами наибольшее распространение получил термический способ. При термическом способе растворение вводе газов уменьшается с повышением температуры и совсем прекращается при достижении температуры кипения, когда растворенные газы полностью удаляются из воды. Существует несколько типов термических деаэраторов, нов котельных с паровыми котлами применяются смешивающие деаэ- раторы атмосферного типа (ДСА). Такой деаэратор (рис. 94) состоит из вертикальной цилиндрической колонки 1 диаметром 1–2 ми высотой 1,5–2 м, установленной на горизонтальном цилиндрическом баке 2, предназначенном для сохранения запаса деаэрован- ной воды Из паровых котлов в нижнюю часть деаэрационной колонки через парораспределитель 9 подается пар с давлением 0,2–0,3 кгс/см 2 и, поднимаясь вверх, подогревает химически очищенную воду до температуры кипения 102–104 С. При этом из воды выделяются кислород и углекислый газ и вместе с остатками несконденсирован- ного пара через вестовую трубу 14 выбрасываются в атмосферу. При закрытии вестовой трубы этот поток может быть направлен в охладитель выпара 11. Деаэрованная вода поступает в бак-аккумулятор. Из бака деаэрованная вода забирается питательным насосом для питания паровых котлов. Вакуумный деаэратор (ДСВ). Для деаэрации подпиточной воды тепловых сетей в котельных с водогрейными котлами используются вакуумные деаэраторы (рис. Вакуумный деаэратор, как и атмосферный, состоит из колонки и бака деаэрованной воды Вакуум в деаэрационной колонке создается водоструйным эжектором, присоединенным к верхней части колонки. Для облегчения работы эжектора передним устанавливается охладитель выпара Рис. 94. Атмосферный деаэратор смешивающего типа – колонка 2 – бак-аккумулятор; 3 – водоуказательное стекло манометр 5 – гидрозатвор; 6 – распределительное устройство 7, 8 – тарелки 9 – распределитель пара – клапан 11 – охладитель выпара; 12 – регулятор уровня воды 13 – выпуск питательной воды из бака-аккумулятора; 14 – вестовая труба 2 3 9 1 6 10 4 8 7 12 11 13 5 Деаэрированная вода Химически очищенная вода так как водоструйный эжектор работает лучше, когда температура испарения ниже. Вода через эжектор перекачивается центробежным насосом 7, создает разрежение, за счет которого из деаэрационной колонки отсасывается выпар и, смешавшись с водой, поступает в бак-газоотделитель 1. В баке вода опускается вниз, а выпар остается наверху и удаляется в атмосферу. Вода после умягчения, пройдя водоводяной подогреватель нагревается до 75–80 Си подается в деаэрационную колонку 4, где закипает при давлении ниже атмосферного. Освободившись от кислорода и углекислого газа, вода стекает в бак деаэрированной воды. Вода из бака подается подпиточным насосом на подпитку тепловой сети. Для сохранения температуры деаэрованной воды в деаэратор- ном баке устанавливают змеевик 11, через который проходит горячая вода из водогрейных котлов. Вакуумные деаэраторы работают при давлении 0,3 абсолютной атмосферы (Р вак = 0,7 кгс/см 2 ), которому соответствует температура кипения воды 68,9 °С. Нормы качества питательной воды для водотрубных котлов с рабочим давлением пара до 4 МПа приведены в табл. Нормы качества сетевой и подпиточной воды водогрейных котлов даны в табл. Рис. 95. Вакуумный деаэратор: 1 – бак-газоотделитель; 2 – водяной эжектор 3 – охладитель выпара; 4 – деаэрационные колонки 5 – водоводяной водоподогреватель; 6 – бак деаэрованной воды 7 – центробежный насос 8 – трубопровод городской воды 9 – трубопровод воды к ХВО; 10 – трубопровод заполнения бака- газоотделителя; 11 – змеевик 9 10 2 1 3 7 6 5 4 От ХВО К подпиточным насосам В обратный трубопровод тепловой сети От подающего трубопровода тепловой сети Таблица Нормы качества питательной воды для водотрубных котлов с рабочим давлением пара до 4 МПа ) &X Таблица Нормы качества сетевой и подпиточной воды водогрейных котлов ! 2 ) Для котлов, работающих на мазуте. * Для котлов, работающих на мазуте 126 ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? СИСТЕМЫ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ И ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ Системы водяного отопления, их назначение и виды Для отопления помещений используются местные и центральные системы отопления. Местной называется такая система отопления, в которой тепло используется непосредственно в отапливаемом помещении – печное отопление, газовые или электрические водонагреватели. Центральной называется система отопления, в которой генератор тепла (котел или теплообменник) находится за пределами отапливаемого помещения. В зависимости от количества отапливаемых домов системы центрального отопления – домовые, групповые, квартальные и районные, а от используемого теплоносителя (вода, парили воздух) – водяные, паровые или воздушные. Системы водяного отопления наиболее распространены, гигие- ничны и легко регулируются в соответствии с температурой окружающего воздуха. Системы парового отопления не гигиеничны из-за пригорания пыли, которая находится в воздухе, на поверхности нагревательных приборов, плохо поддаются регулированию и из-за этого используются, как исключение, для производственных, коммунальных и общественных помещений. Воздушные системы отопления из-за плохого регулирования можно использовать только для отопления больших промышленных помещений и магазинов. Центральные системы водяного отопления подразделяются: по способу циркуляции – с естественной и искусственной; по размещению распределительных трубопроводов – с верхней и нижней разводкой; по схеме присоединения нагревательных приборов к стоякам однотрубные и двухтрубные. Системы отопления с естественной циркуляцией. Работа системы отопления с естественной циркуляцией основана на свойстве воды увеличиваться в объеме при нагревании и уменьшаться – при охлаждении. С увеличением температуры плотность воды уменьшается, те. вода в обратном стояке – тяжелее, чем в подающем и благодаря этому охлажденная вода опускается вниз, своей массой вытесняет нагретую воду из котла в трубопровод горячей воды и поступает в котел, где нагревается. Системы отопления с естественной циркуляцией допускаются только в малоэтажных зданиях с индивидуальной котельной при радиусе действия не более 30 м. Системы отопления с искусственной циркуляцией. Для многоэтажных домов с радиусом действия болеем используются системы отопления с искусственной (насосной) циркуляцией, которая наиболее полно обеспечивает преодоление сопротивления движению воды по трубам. При эксплуатации система отопления всегда заполнена водой. Установленные в котельной циркуляционные насосы должны создавать напор, необходимый для преодоления сопротивления сети и подключенных систем отопления. Высокое давление в трубопроводах дает возможность одной котельной обогревать большое количество домов. Двухтрубные системы отопления. Двухтрубными системы называются потому, что в них используются для питания нагревательных приборов и для отвода охлажденной воды используются две самостоятельные трубы. Такие системы водяного отопления с естественной и искусственной циркуляцией могут быть с верхней или нижней разводкой. В системе с верхней разводкой нагретая в котле вода по главному стояку подается вверх в разводящую магистраль, которая проходит по чердаку или техническому этажу помещения и по распределительным стоякам движется сверху вниз, поступая в нагревательные приборы. Воздух из котла, трубопроводов и нагревательных приборов удаляется через клапаны, которые установлены в верхних точках отопительной системы. В системах отопления с нижней разводкой вода из котла поступает в подающий трубопровод, который проложен в подвалах или в каналах подполом первого этажа и по распределительным стоякам движется снизу вверх, поступая в нагревательные приборы. Воздух выпускается через краны в верхних пробках нагревательных приборов на верхнем этаже помещения. Однотрубные системы отопления. В этих системах нагревательные приборы обеими подводками подключены к одному и тому же стояку. Системы горячего водоснабжения, их назначение и устройство Горячее водоснабжение используется для жилых и общественных помещений. Вода при этом должна иметь температуру не менее Си отвечать требованиям ГОСТа к питьевой воде Системы горячего водоснабжения могут быть местные и |