Карагандинский Технический Университет
Кафедра: Энергетические системы
Реферат
Тема: «Общая характеристика воды и водоподготовка. Состав природных вод. Требование котлов к качеству воды».
Выполнил:
Студент группы ТЭ-19-2
Калыев Темірлан
Принял преподаватель:
Исаев В.Л.
Караганда 2021
Содержание
Введение……………………………………………………………………….......3
Состав природных вод……………………………………………………………4
Ионно дисперсное соединения…………………………………...………………5
Требования котлов и теплосетей к качеству воды……………………………...6
Основные показателей качества природных вод……………………………….7
Нормы качества котельной воды……………………………………………….9
Нормы качества сетевой воды…………………………………………………..10
Заключение……………………………………………………………………...11
Список литератур.......…………………………………………………….12
Введение
Водоподготовка – процесс изменения состава воды путём удаления органических и минеральных примесей и микроорганизмов или добавления веществ для приведения её состава и свойств в соответствие с требованиями потребителей. По конечному назначению использования воды различают водоподготовку для питьевых (в т. ч. коммунально-бытовых) и промышленных нужд.
Вода для питьевых нужд должна удовлетворять требованиям санитарно-эпидемиологической и радиационной безопасности, быть безвредной по химическому составу и обладать благоприятными органолептическими свойствами. Это достигается путём удаления биогенных элементов, тяжёлых металлов, галогенопроизводных, бактерий и пр., а также, в случае необходимости, добавления недостающих микроэлементов.
При подготовке воды для промышленных нужд из воды удаляются грубодисперсные и коллоидные примеси, соли и микроорганизмы для предотвращения образования накипи, коррозии металлов, засорения трубопроводов и загрязнения обрабатываемых материалов при использовании воды в технологических процессах. Так, в теплоэнергетике, где вода является теплоносителем, важно удалить из воды соли жёсткости и другие примеси в ионной форме, т. к. повышение температуры в процессе нагревания приводит к образованию накипи в технических элементах системы – котлах, трубопроводах, градирнях. Технологические стадии водоподготовки для промышленных нужд и для питьевых целей нередко полностью совпадают.
Состав природных вод. [4]
Природная вода — сложная, непрерывно изменяющаяся система. В состав воды входят: соли, преимущественно в виде ионов, молекул и комплексов; органические вещества — в молекулярных соединениях и коллоидном состоянии; газы — в виде молекул и гидратированных соединений; диспергированные примеси.
Грубодисперсные вещества, обусловливающие мутность природных вод и являющиеся механическими примесями, состоят из песка, глины и других частиц минерального и органического происхождения, которые смываются с верхнего покрова земли дождями или талыми водами во время весенних и осенних паводков, а также попадают в воду в результате размыва русла рек. Природная вода считается прозрачной при концентрации грубодисперсных взвешенных веществ меньше 5 мг/л. С течением времени частицы грубодисперсных веществ осаждаются в воде, если плотность их больше плотности воды.
Сухой остаток - это один из самых главных критериев качества воды, определяющий степень минерализации воды. Тип воды можно определить по ионно-солевому составу. Основными ионами, которые определяют количество остатка являются: карбонаты, хлориды, сульфаты, бикарбонаты, нитраты, натрий, калий, магний, кальций. Сухим остатком в воде можно охарактеризовать присутствие в ней нелетучих растворённых твердых веществ. Остатки могут быть минеральные и органические с температурой кипения более 105 - 110°C.
Сухой остаток в основном выявляют, подвергнув природную воду нагреву до +103… +105 °С. Для более детального и скрупулезного изучения свойств природной и сточной воды ее высушивают, нагревая до температуры +178… +182 °С.
Особенно широко в природной воде распространены анионы НСО3, СО3 и катионы Na+, K+, Ca2+, Mg2+, H+. В зависимости от того, какие анионы или группы анионов преобладают в воде, ее можно разделить на три основных класса:
-хлоридная;
-карбонатная и гидрокарбонатная;
-сульфатная.
Ионно дисперсное соединения
К ионно- или молекулярно-дисперсным веществам относятся растворенные в воде соли, кислоты, щелочи в виде ионов, Ca2+ , Mg2+ , N + , K + , SO4 , Cl- , NO3 , NO2 , HCO3 , HSiO 3 , и молекулы растворенных газов O2, CO2, N2 и т.д.
Ионный состав примесей характеризуется присутствием в ней соответствующих катионов и анионов. Ионы натрия и калия с анионами природных вод не образуют труднорастворимых простых солей, практически не подвергаются гидролизу, поэтому их относят к группе устойчивых примесей.
Ионы кальция и магния образуют труднорастворимые соединения с некоторыми находящимися в воде анионами. При использовании природной воды и связанном с этим изменении исходных концентраций катионов и анионов, например при упаривании или снижении растворимости с ростом температуры, происходит выделение труднорастворимых солей кальция и магния на теплопередающих поверхностях в виде твердой фазы.
В технологических процессах подготовки воды для снижения концентрации кальция и магния часто используется образование их труднорастворимых соединений, выводимых из воды до поступления ее в котлел.
Растворенные газы
Природной воды, лишенной растворенных газов не бывает, поскольку в природе нет вакуума.
Обязательной составляющей каждой природной воды являются растворенные газы.
Среди растворенных в природных водах газов в первую очередь наблюдаются следующие: азот (N2), кислород (O2), оксид (CO) и диоксид углерода (CO2) (углекислый газ), сероводород (H2S), метан (CH4) и его гомологи, водород (H2), благородные газы: гелий (He), неон (Ne), аргон (Ar), радон (Rn).
Особым газовым составом отличаются глубинные гидротермы, в которых отмечаются: аммиак (NH3), серный (SO3) и сернистый (SO2) ангидриды, хлорводород (HCl) и фторводород (HF)
Требования котлов и теплосетей к качеству воды [10]
В теплоэнергетике большое внимание уделяется вопросам водоочистки и водоподготовки. Качество воды в котлах имеет важное значение - от него зависит эффективность использования оборудования. Одной из важнейших задач на этапе проектирования котловой системы является точное определение химического состава и физических свойств жидкого теплоносителя.
Использование неподготовленной жидкости - не отвечающей требованиям по качеству воды для котлов - может привести к потерям мощности, а при длительной эксплуатации к неисправностям и аварийности котельной установки. Требования к теплоносителю устанавливаются действующими нормативными документами и производителями оборудования. Для каждой из его разновидностей утверждаются определенные параметры, обеспечивающие оптимальный режим работы системы.
Определение нормы качества воды котлов и ее влияние на котлы
Режимы работы теплоэнергетических установок подбираются таким образом, чтобы добиться их максимальной эффективности. В таких условиях требования к качеству используемой в котлах воды существенно возрастают, и на предприятиях организуется постоянный контроль ее химического состава по следующим показателям:
-Прозрачность, щелочность и жесткость.
-Содержание хлоридов, фосфатов, нитратов, соединений железа, других солей и сухого остатка.
-Концентрация аммиака, свободной углекислоты и растворенного кислорода.
-Показатели кислотно-щелочного баланса pH.
Несоблюдение установленного водно-химического режима приводит к образованию на внутренних поверхностях котла и трубопроводов:
1)Твердых нерастворимых отложений из-за наличия в теплоносителе механических примесей: ила, песка, окалины, соединений марганца и железа. 2)Накипи. Образуется в результате снижения растворимости солей магния и кальция при нагревании воды до температуры свыше +130 °C. 3)Коррозия. Повышенная электрохимическая активность воды вызывает разрушение пассивирующей пленки, что приводит к окислению металла и постепенному разрушению.
Отложения в теплообменниках и трубопроводах, появляющиеся из-за того, что не соблюдены требования качества воды для котлов, уменьшают их эффективное сечение и ухудшают процессы теплоотдачи. Происходит локальный перегрев оборудования, накопление усталостных изменений металла и его растрескивание. Деструктивные процессы усугубляются образованием накипи и очагов глубокой коррозии, что приводит к отказам и авариям котельных установок. Возрастают затраты на обслуживание и ремонт системы теплоснабжения.
Ниже приводится ряд основных показателей качества природных вод и значения их для некоторых потребителей.
Прозрачность, мутность и взвешенные вещества характеризуют наличие в воде суспензированных частиц песка, глины, ила, планктона, водорослей, которые попадают в нее в результате эрозии берегов, взмучивания осадка со дна, с дождевыми и талыми водами и т.п.
Мутность — характеристика, обратная прозрачности. Прозрачность воды — это предельная высота столба воды (см), через который можно читать текст, набранный стандартным шрифтом (высота букв 3,5 мм). Прозрачность питьевой воды не должна превышать 30 см.
Щелочность воды определяется суммой содержащихся в воде гидроксильных ионов и анионов слабых кислот — угольной, органических, а также бикарбонатных и карбонатных ионов, Для питьевой воды щелочность не нормируется.
Жесткость воды обусловливается содержанием в ней в основном солей кальция и магния. Различают карбонатную жесткость (карбонатные и бикарбонатные соли кальция и магния) и некарбонатную (некарбонатные соли кальция и магния — сульфаты, хлориды, нитраты и др.), Сумма карбонатной и некарбонатной жесткости определяет общую жесткость.
Жесткая вода непригодна для питания котлов, паросиловых установок тепловых электростанций и теплоэлектроцентралей; она лимитируется для предприятий бумажной, текстильной промышленности, при производстве искусственного волокна и др.
Растворенные в воде газы — кислород, углекислый газ, сероводород, метан, азот. Углекислота, кислород и сероводород придают воде при определенных условиях коррозионные свойства по отношению к металлам и бетонам.
Углекислота содержится во всех природных водах. В зависимости от pH она может быть в виде растворенного в воде газа СО2 бикарбонат-ионов HCO3-, карбонат-ионов С02-.
Кислород попадает в воду при ее контакте с воздухом. Резкое снижение содержания кислорода в воде указывает на ее загрязнение. Растворенный в воде кислород интенсифицирует коррозию металла, поэтому в питательной воде теплоэнергетических установок его концентрация строго ограничивается.
Сероводород придает воде неприятный запах, вызывает коррозию металла. Присутствие H2S в хозяйственно-питьевой воде не допускается.
Азот в природные воды поступает из воздуха, а также при разложении органических остатков и при восстановлении его денитрифицирующими бактериями.
Метан обычно присутствует в болотных водах. В природных водах, используемых для водоснабжения, он может присутствовать в незначительных количествах.
Нормы качества котельной воды[11]
Качество котловой воды оценивается по следующим показателям:
-щелочность: суммарная концентрация едкого натра, кальцинированной соды и пр.;
-окисляемость: содержание кислорода, двуокиси углерода;
-прозрачность: присутствие взвешенных частиц.
Большое влияние на долговечность оборудования оказывает жесткость жидкости. Этот параметр зависит от количества солей магния и кальция, растворенных в воде. Они и провоцируют образование накипи. Общая жесткость является суммой временной и постоянной.
Уровень первой зависит от количества бикарбонатов магния и кальция, а второй от содержания всех солей, кроме двууглекислых.
Требования к качеству водяного теплоносителя зависят от назначения котла, типа топлива и разновидности системы.
Параметр
|
Для теплоснабжения, на топливе
|
Установленные на ТЭС
|
Прозрачность, см, не выше
|
40
|
40
|
Карбонатная жесткость (при pH до 8,5), мкг/кг
|
800
|
400
|
Растворенный кислород, мкг/кг
|
50
|
50
|
Соединения железа, мкг/кг
|
300
|
600
|
pH
|
7,0-8,5
|
8,3-9,0
|
нефтепродукты
|
1,0
|
0,3
|
Свободная углекислота
|
Не допускается
|
Не допускается
|
Нормы качества сетевой воды[12]
Свободная углекислота должна отсутствовать или находиться в пределах, обеспечивающих поддержание pH не менее 7,0
Содержание нефтепродуктов - не более 1 мг/кг
Показатель
|
Система теплоснабжения
|
температура сетевой воды, ºС
|
115
|
150
|
200
|
Прозрачность по шрифту,см, не менее
|
40
|
40
|
40
|
Карбонатная жесткость, мкг-экв/кг:
|
800/ 700
|
750/ 600
|
375/ 300
|
при pH не более 8,5
|
800/ 700
|
750/ 600
|
375/ 300
|
Содержание растворенного кислорода, мкг/кг
|
50
|
30
|
20
|
Содержание соединений железа (в пересчете на Fe), мкг/кг
|
300
|
300/ 250
|
250/ 200
|
Значение рН при 25ºС
|
от 7,0 до 8,5
|
Заключение
Важно соблюдать нормы качества питательной воды и пара котлов. Высокое качество сетевой, питательной, подпиточной и котловой воды обеспечивает сохранение ресурса котельной установки и снижение затрат на ее содержание и обслуживание. Для каждой из разновидностей котлов: парового, водогрейного, водотрубного и прямоточного необходим теплоноситель с определенными показателями. Соответствие его установленным нормативным требованиям к качеству воды по эксплуатации котлов позволит добиться максимальной эффективности теплоэнергетического оборудования.
Список литературы
1. Инженерная защита поверхностных вод от промышленных стоков: учеб. пособие / Д. А. Кривошеин, П. П. Кукин, В. Л. Лапин и др. — М. : Высшая школа, 2009.
2. Рублева, И. М. Основные понятия и термины гидрохимии: учеб. пособие / И. М. Рублева, Ю. М. Кострова, Г. А. Ефимова. — Ярославль, 1998.
3. Рублева, И. М. Методы очистки и анализ сточных вод: учеб. пособие / И. М. Рублева, Е. С. Ромадина. — Ярославль, 1998.
4. ГОСТ 18165–89. Вода питьевая. Метод определения концентрации катионов и анионов.
5) Подземные воды – важнейший регулятор пресной воды Л.П. Сидорова, А.Ф. Низамова 2016
6) Новиков Ю.В., Сайфутдинов М.М. Вода и жизнь на Земле. – М.: Наука, 1981. – 184 с.
7) Киссин И.Г. Вода под землёй. – М.: Наука, 1976. – 224 с.
Ссылки на первоисточники по тексту
1) РД24.031.120-91 Нормы качества сетевой и подпиточной воды водогрейных котлов, организация водно-химического режима и химического контроля
https://www.studmed.ru/rd24031120-91-normy-kachestva-setevoy-i-podpitochnoy-vody-vodogreynyh-kotlov-organizaciya-vodno-himicheskogo-rezhima-i-himicheskogo-kontrolya-metodicheskie-ukazaniya_be14f94bc64.html
2) http://almih.narod.ru/lib-en/pteessrf-htm/4-8-15.htm#::text=4.8.22.%20Качество%20питательной%20воды%20котлов,воды%20должны%20бьпь%20скорректированы%20АО-энерго
3)https://lms.kgeu.ru/pluginfile.php?file=%2F20659%2Fmod_resource%2Fcontent%2F1%2FЛекция%203.pdf
4) https://ros-pipe.ru/tekh_info/tekhnicheskie-stati/vodoprovodnye-sistemy-i-oborudovanie/sostav-prirodnykh-vod-metody-i-skhemy-ikh-konditsi/
5) http://www.comodity.ru/water/naturalwaters/6.html
6) https://diasel.ru/article/chto-takoe-suhoj-ostatok-v-vode-kak-ego-udalit/
7) https://ros-pipe.ru/tekh_info/tekhnicheskie-stati/gidrogeologiya-/ionno-solevoy-sostav-podzemnykh-vod/
8) https://vuzlit.ru/763300/ionnyy_sostav_prirodnyh
9) https://wiki.web.ru/images/8/8e/Glava2.pdf
10) https://diasel.ru/article/kachestvo-vody-dlya-kotlov/
11) https://bigkotel.ru/vidy-kotlov/kachestvo-vody-dlya-promyshlennyh-vodogrejnyh-kotlov
12) https://docload.ru/Basesdoc/11/11489/index.htm |
Скачать 31.13 Kb.