Способ приготовления подпиточной воды теплосети Советский патент 1987 года по МПК C02F5/00 C02F5/00 C02F101/10 C02F101/20 C02F103/04 

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

Цель изобретения - повьшение качества воды за йчет снижения ее коррозионной активности и способности к накипеобразованию ,-улучшение ор- ганолептических свойств, а также повышение экономичности процесса.

На фиг , 1 представлена схема водо- поглотительной установки для приготовления подпиточной воды теплосети; на фиг.2 - уравнение регрессии; на фиг.З - зависимости количества реагента; на фиг.4 - зависимости между температурой подпиточной воды и нагрузкой деаэратора.

В установку входят конденсатор 1, подогреватель (теплообменник) 2, насос-дозатор кислоты 3, декарбониза- тор 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 конденсаторе 1 до 10 - 20°С, затем в теплообменнике 2 до 40 - 50°С, подкисляют с помощью насоса 10 до общей щелочности 0,1-0,4 мг-экв/кг и направляют в декарбонизатор, поддерживая в нем температуру воды в указанном интервале 40-50 С с помощью нагретого в теплообменнике 6 калорифер воздуха, далее обрабатывают воду щелочным реагентом (силикатом натрия или едким натром) в количестве, обеспечивающем соотношение в воде карбонатной щелочности (Щ(рф) к общей щелочности (Щ), равное 0,08-0,12, и направляют на вакуумную деаэрацию, которую проводят Б температурном режиме, обеспечивающем удаление из воды кис- лородаЧ 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 - 100% от номинальной.

Качество подпиточной воды характеризуется ее способностью к накипеобразованию, коррозионной активностью и органолептическими свойствами. При этом обычно по известным методикам определяют содержание в воде кислорода .(0, мкг/кг), углекислого газа (С02, мг/кг), железа (Fe, мг/кг), цветность воды (в градусах) И скорость коррозии ( ч). Загрязнение

поверхности нагрева сетевых подогре- вателей оценивают по температурному напору (t), 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. Дпя сравнения температурного напора, измеренного на разных режимах работы подогревателя, используют относительный температурньм напор S t/.fit, т.е. отношение абсолютного температурного напора к нагреву сетевой воды. Нормативный относительный температурный напор для используемых подогревателей составляет 0,2-0,25.

Испытания установки водоприготов- ления проводят при следующих условиях.

Средняя подпитка теплосети с открытым водоразбором составляет

1800 т/ч. Исходной водой служит водопроводная вода, имеющая следую1дий состав: солесодержание 380-400 мг/кг, жесткость общая 3,0-4,0 м-зкв/кг,

щелочность общая ,6 мг-экв/кг, хлориды 30-50 мг/кг, сульфаты 80 - 100 мг/кг, рН 6,6-7,2. .

Начальное содержание свободной C0,j в воде до узла подкисления составляет 17-24 мг/кг при щелочности 1,2-1,5 мг-зкв/кг, температура наружного воздуха (с учетом подогрева в калориферах) О - 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 илиДВ-400, имеющие различную производительность.

Для испытаний режима работы декарбонизаторов в предлагаемом способе определяют эффективность удаления свободной углекислоты в интервале изменения температуры t исходной воды 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 ЩОР и их обозначения в нормированном виде представлены в табл.1.

Таблица 1

1600 40

250 15

X, X,

0,55

0,45

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

Y 3,4 + 0,5Х, - 1,4Х - 1,OXj - - 0,4Х,Х2 + 0,.

На фиг.2 уравнение регрессии представлено в виде графической зависимости остаточной углекислоты (COj) от общей щелочности (ЩОБ обработанной воды и температуры воды (t С) в де- карбонизаторе.

Как видно из этих данных, при на- 45 симальной нагрузке на декарбонизатор

при

о.

греве воды до 30 С (по прототипу), когда предварительный нагрев воды осуществляют в теплообменнике 2 температуре исходной воды 10 - , 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 подпиточной воды снизить ниже 0,5 мг-экв/кг не удается, поскольку при этом не происходит эффективное удаление углекислоты в декарбонизаторе, а остаточное повы50

55

обеспечиваются его нормативные показатели работы не выше 5 мг/кг СО .при минимальном расходе деф ицитных реагентов едкого натра (линия 1) или силиката натрия (линия 2). При этом . щелочной реагент используют в количестве, обеспечивающем соотношение в воде

Щтт/Щоб. 0.08 - 0,12. Б табл.2 представлены данные по влиянию режима подкисления и подще- лачивания воды на такие показатели качества воды, как температурный напор и гидравлическое сопротивление.

5

O

шейное содержание углекислоты (20 - 40 мг/кг), затем снова связывается в бикарбонаты при последующей дозировке щелочного реагента. Кроме то - го, при силикатной обработке наличие углекислоты выше 5-10 мг/кг и бикар- бонатной щелочности выше 0,5 мг-экв/кг приводит к выпадению (коагуляции) кремниевой кислоты и силикатному и карбонатному накипеобразованиям.. |Температурные напоры в сетевых нагревателях за две недели испытаний

,, о возрастают до 25 , повышается на

1 кгс/см

гидравлическое сопротивле- 5 ние водогрейных котлов. Таким образом, нагрев и декарбонизация воды при температуре ниже 40°С исключает возможность дальнейшей щелочной обработки воды во избежание накипеоб- 0 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 содержание свободной углекислоты в декар- бонизованной воде (во многих опытах зафиксировано остаточное содержание, 2 мг/кг, близкое к равновесному). Нагрев воды более 50 С экономически не целесообразно.

5

0

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.З) 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 мак

50

55

обеспечиваются его нормативные показатели работы не выше 5 мг/кг СО .при минимальном расходе деф ицитных реагентов едкого натра (линия 1) или силиката натрия (линия 2). При этом . щелочной реагент используют в количестве, обеспечивающем соотношение в воде

Щтт/Щоб. 0.08 - 0,12. Б табл.2 представлены данные по влиянию режима подкисления и подще- лачивания воды на такие показатели качества воды, как температурный напор и гидравлическое сопротивление.

Щц)(р О (без подщелачивания)

0,08-0,12

1,5-2,0

0,2-0,30

0,15-0,30,4-0,5

0,08-0,120,

0. (без1,0-1,2 подщелачивания)

Как видно из табл.2 при общей щелочности воды после декарбонизатора 0,1-0,4 мг-экв/кг и последующем под- щелачивании до Щфф/Щоб - 0,08-0,12 обеспечивается температурный напор и гидравлическое сопротивление, близкие к .нормативным, это приводит к отсутствию карбонатного и железоокис- ного накипеобразования в сетевых подогревателях и водогрейных котлах. При карбонатной щелочности воды после декарбонизатора 0,5-0,7 мг-зкв/кг при наличии силикатной и щелочной обработок появляются карбонатные отложения в сетевых подогревателях, что приводит к увеличению температурного напора в среднем на 5 через 2 мес эксплуатации. Дозировка щелочного реагента до соотношения карбонатной щелочности к общей - 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 де- карбонизованной воды появляются жеТаблица 2

1,5-2,0

0,2-0,30

2,4-2,5

3,85-4,35

5

лезоокисные, карбонатные отложения в сетевых подогревателях, что приводит к увеличению температурного напора в среднем на 5 через месяц эксплуатации . ,

Подкисление воды ниже 0,1 мг-экв/кг не улучшает работу декарбонизатора, в то же время увеличивается расход кислоты и появляется вероятность по0 дачи кислой воды в подпиточный тракт теплосети.

При связывании остаточной углекислоты с помощью щелочной обработки температурный режим деаэрации ве5 дут только по удалению кислорода. Проведены исследования по нахождению наиболее эффективного режима работы вакуумного деаэратора, обеспечивающего удаление кислорода.

Q На фиг,4 показана зависимость между минимально необходимой температурой подпиточной воды (t п.в.) и нагрузкой деаэратора (G п.в.) для эффективного удаления углекислоты икис ; лорода в вакуумном деаэраторе ( 800) при нагрузке греющего агента (воды) Сгд 125 т/г и температуре греющей воды t . Линия 1 соответствует отсутствию свободной

углекислоты при общей щелочности воды Щп g, 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 ус- танавЛидают в зависимости от -нормируемого показателя по растворенно- му кислороду. Так, при максимальной температуре подогрева сетевой воды в установках источника тепла 75 и ниже остаточное содержание кислорода должно быть не более 100, при 76 - 150°С - не более 50, при 151 - не более 30 мкг/кг 0.

деаэрационной установки. Благодаря этому можно полнее загрузить более экономичные отопительные отборы и встроенные пучки конденсаторов тур5 бин. Температурный режим вакуумной деаэрадии для деаэраторов ДВ-800 поддерживают путем регулирования расхода греющей воды в соответствии с изменением нагрузки деаэратора. Для

О деаэраторов ДВ-400 расходы исходной и перегретой воды следует уменьшить в 2 раза.

Таким образом, при отсутствии углекислоты (после декарбонизатора с

15 последующей силикатной или щелочной обработкой) режим работы деаэратора настраивают только по удалению кислорода.

Предлагаемый способ обработки

На фиг.5 показана зависимость между минимально необходимой темпера-20 подпиточной воды позволяет не топь- турой теплоносителя (греющего аген- ко увеличить надежность работы сетета) tp и нагрузкой деаэратора Gn для деаэратора ДВ-800 при G 100 т/ч, tnj, 45°С. Линия 1 соответствует отсутствию свободной углекислоты, линия 2 - остаточному содержанию 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 на- rpjjsKe деаэратора 90 - 100% от -номинальной температура химически очивых трубопроводов и теплообменного оборудования, но и значительно повысить качество воды, идущей на откры- 25 тый водоразбор.

При приготовлении подпиточкой воды без указанной обработки нарушения

качества воды наблюдаются по цветности сетевой воды до 60 (из 888

30

анализов отклонения от норм составляет в 872 анализах), углекислоты - до 4 мг/л С02 (из 888 анализов отклонения от нормы составляет 147), содержание железа - до 2,8 мг/л (из.

щенной воды должна составлять 45-55°С,35 88 анализов отклонений было 603). а греющей воды 90-100°С.За год эксплуатации в теплосети

Как видно из этих данных, для удаления свободной углекислоты необходим значительно более высокий подозаменены трубопроводы весом 14 и 13 т в основном из-за появления свищей. Образцы-индикаторы из углероди-

грев исходной воды и греющего аген- 40 стой стали показывают наличие сильта, чем для достижения требуемой глубины удаления растворенного кислорода. Использование при настройке режима деаэрации по остаточному содержанию кислорода позволяет на 10-25 С снизить температуру деаэрируемой воды и греющего агента и тем самым понизить расход и давление пара, подаваемого на подогреватели вакуумной

0,02

Не более Отсут-0,2-0,3 20-25 0.03-0.05

0.02ствует, . -,

,

35628

деаэрационной установки. Благодаря этому можно полнее загрузить более экономичные отопительные отборы и встроенные пучки конденсаторов тур5 бин. Температурный режим вакуумной деаэрадии для деаэраторов ДВ-800 поддерживают путем регулирования расхода греющей воды в соответствии с изменением нагрузки деаэратора. Для

О деаэраторов ДВ-400 расходы исходной и перегретой воды следует уменьшить в 2 раза.

Таким образом, при отсутствии углекислоты (после декарбонизатора с

15 последующей силикатной или щелочной обработкой) режим работы деаэратора настраивают только по удалению кислорода.

Предлагаемый способ обработки

20 подпиточной воды позволяет не топь- ко увеличить надежность работы сетевых трубопроводов и теплообменного оборудования, но и значительно повысить качество воды, идущей на откры- тый водоразбор.

При приготовлении подпиточкой воды без указанной обработки нарушения

качества воды наблюдаются по цветности сетевой воды до 60 (из 888

30

заменены трубопроводы весом 14 и 13 т в основном из-за появления свищей. Образцы-индикаторы из углероди-

стой стали показывают наличие сильной коррозии до 0,24 г/м ч. Потеря тепла от теплофикационной воды за З мес эксплуатации составляет 20,4 гкал.

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

Таблица 3

913

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

мула изобретени 1. Способ приготовления подпито ной воды теплосети с открытым вод разбором, включающий ее нагрев,под кисление, декарбонизацию и вакуумную деаэрацию, отличающий с я тем, что, р целью повышения к чества воды за счет снижения ее ко розионной активности и способности к накипеобразованию, улучшения ор нолептическйх свойств, а также пов шения экономичности процесса, нагр

и декарбонизацию воды осуществляю при 40-50 С, подкисление ведут до

Использование предлагаемого способа привело к тому, что полностью прекратилось образование свищей в трубопроводах, содержание железа в се- достижения общей щелочности, рав- тевой 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

ной 0,1-0,4 мг-зкв/кг, перед вакуу ной деаэрдцией воду дополнительно рабатьшают щелочным реагентом, при этом вакуумную деаэрацию проводят температурном режиме, обеспечивающ удаление из воды кислорода.

воду, скорость коррозии уменьшилась в 4-5 раз.

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

2

Фор

10

мула изобретения 1. Способ приготовления подпитоп ной воды теплосети с открытым водо- разбором, включающий ее нагрев,под- кисление, декарбонизацию и вакуумную деаэрацию, отличающий- с я тем, что, р целью повышения качества воды за счет снижения ее коррозионной активности и способности к накипеобразованию, улучшения орга- нолептическйх свойств, а также повышения экономичности процесса, нагрев

достижения общей щелочности, рав-

и декарбонизацию воды осуществляют при 40-50 С, подкисление ведут до

достижения общей щелочности, рав-

достижения общей щелочности, рав-

ной 0,1-0,4 мг-зкв/кг, перед вакуумной деаэрдцией воду дополнительно об- рабатьшают щелочным реагентом, при этом вакуумную деаэрацию проводят в температурном режиме, обеспечивающем удаление из воды кислорода.

2.Способ ПОП.1, отличающийся тем, что в качестве щелочного реагента используют силикат натрия или едкий натр в количестве, обеспечивающем соотношение в воде карбонатной щелочности и общей щелочности, равным 0,08-0,12.

3.Способ по П.1, отличаю- щ и и с я тем, что вакуумную деаэрацию проводят, при температуре деаэрируемой воды 45-55 С и температуре греющей воды 85-100°С при нагрузке деаэратора 90-100% от номинальной.

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 органо- лептических свойств, а также повышение экономичности процесса. Способ приготовления подпиточной воды теплосети с открытым водоразбором включает ее нагрев до 40-50 0, подкисле- ние 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 из- воды 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

5

в

«5

W

35

4

3

9,55 9,75

ГЯГ-Л

9ut.f

(ПГ -ЗК8}/КГ

60

40

/

/

500 eOO 700 Г1ч иъ.Ч

МГ КГ

f«tfp3

X.

±

10 0)30 W C

Фи9.3

/

л

/

Сп.в.

Г/У