Види теплогенераторів

Раніше було дуже поширене содовапнування. Залишкова жорсткість води після зм'якшування цим способом ще велика. Через недостатнє зм'якшення води, громіздкість апаратури, велику вартість, необхідність витрачати дорогі і дефіцитні реактиви содовапнування останнім часом не застосовують.

Основним методом обробки води тепер є метод катіонного обміну. Завдяки своїй простоті, економічності, невеликим капітальним затратам і високій якості зм'якшеної води обробка води катіонітовим способом досить поширена. Речовини, які використовуються для обробки води цим способом, називаються катіонітами. Як катіоніт застосовують сульфовугілля, яке дістають у результаті обробки роздробленого кам'яного вугілля сірчаною кислотою.

Процес катіонування полягає в обміні катіонами, що містяться у воді, яка обробляється, i тих, що віддаються катіонітом. Катіоніт не розчиняється у воді, але при доторканні до неї витягує з неї катіони і віддає взамін катіони, що раніше входили до його складу. В катіоніт вводять один з таких обмінних катіонів - натрій, водень і амоній. Залежно від цього розрізняють натрій-катіонування, водень-катіонування, амоній-катіонування і комбіновані методи обробки катіонітами. Основний показник якості сульфовугілля - робоча місткість поглинання, в середньому вона становить 300 г. екв/м³.

Технічний процес пом'якшення води катіонуванням дуже простий і полягає у фільтрації оброблюваної води крізь шар катіоніту, що знаходиться в фільтрі.

Найбільш поширеним є спосіб обробки води за схемою натрій-катіонування завдяки його простоті, дешевизні кухонної солі, яка застосовується для регенерації катіоніту, і глибокому зм'якшенню води. При Nа-катіонуванні у воді замість бікарбонатів Са і Мg утворюється бікарбонат натрію, а замість сульфатів і хлоридів Са і Мg - сірчастий і хлористий натрій, які не дають накипу:

Ca (HCO₃) + 2NaK CaK₂ + 2NaHCO₃;

Mg (HCO₃) + 2NaK MgK₂ + 2NaHCO₃;

CaCl₂ + 2NaK CaK₂ + 2NaCl;

CaSO₄ + 2NaK CaK₂ + Na₂SO₄.

В міру заміни катіонів натрію в катіоніті катіонами Са і Мg обмін стає менш інтенсивним, а потім припиняється, і катіонітовий фільтр перестає зм'якшувати воду.

Для відновлення властивостей катіоніту його регенерують пропускаючи крізь фільтр розчин кухонної солі

2NаСl + СаК₂ 2NаК + СаСl₂.

При великій карбонатній жорсткості вихідної води доцільна комбінована схема обробки з попереднім вапнуванням води. Недоліком Nа-катіонування є висока лужність і високий загальний солевміст зм'якшеної води.

При Н-катіонуванні солі кальцію і магнію видаляються, вода знесолюється і стає кислою, наприклад:

СаSO₄ + 2НК СаK₂ + Н₂SO₄;

СаСl₂ + 2НК СаК2 + 2НСl.

Регенерують катіоніт розчином сірчаної кислоти. Цей спосіб застосовують, зокрема, як перший ступінь обробки води для установок надвисокого і надкритичного тиску за схемою глибокого хімічного знесолювання. Недоліки Н-катіонування: дорогі корозійностійке устаткування, трубопроводи і арматура, складність експлуатації.

У промислових котельних установках широко застосовується в поєднанні з натрій-катіонуванням амоній-катіонування.

Повністю хімічно знесолити воду можна в результаті Н-катіонування з наступним аніонуванням. Аніонування - це процес обміну аніонами між кислотами, що містяться у воді, і аніонітом - речовиною, що використовується для такої обробки. Аніоній здатний інтенсивно поглинати з води аніони, коли вони перебувають у воді у вигляді кислот. Тому перед аніонуванням провадиться Н-катіонування вихідної води.

Аніоніти поділяються на дві групи: малоосновні, що поглинають аніони тільки сильних кислот (SO₄^2-, Сl-, NO₃-), і сильноосновні, що поглинають аніони сильних і слабких кислот (НСО₃-, HsiO₃-).

Для першого ступеня аніонування в установках повного хімічного знесолювання застосовують дешеві малоосновні аніоніти, а для другого і третього ступенів аніонування - сильноосновні аніоніти.

Повністю видалити солі з води можна також термічним знесоленням - дистиляцією води. Апарати, що застосовуються для цього, називаються випарниками. Вони обігріваються парою, а живлять їх попередньо пом'якшеною водою. Термічне знесолення - найдорожчий спосіб обробки води.

Для уявлення про те, наскільки високі вимоги ставлять до знесоленої води для живлення прямотокових котлів, наведемо такі дані: солевміст води не повинен перевищувати 0,05 мг/л, жорсткість - 3 мкг/кг.

Розчинені у воді корозійно-агресивні гази - кисень і вуглекислий газ - видаляють з води термічною деаерацією. Деаератори можуть бути вакуумними, атмосферними і підвищеного тиску. В установках надвисокого і надкритичного тиску для повнішого видалення кисню з живильної води доцільно застосувати додаткову хімічну деаерацію води обробкою її гідразин-гідратом.

Висновки

В роботі показано зростання ролі енергетики у зв'язку з прогресуючим виснаженням звичайних енергетичних ресурсів (нафти, газу, вугілля тощо) і з усе більш помітною, іноді вже необоротною, зміною («забрудненням») навколишнього середовища, що супроводжує роботу енергоустановок. Природно, що ощадливе та екологічно чисте використання енергії стає однією з основних задач інженерної діяльності в будь-якій галузі і будь-якої спеціальності.

Література

Алексеев Г.Н. Преобразование энергии. - М., Высш. шк., 1996.

Алексеев Г.Н. Основы теории энергетических установок. - М., Высш. шк., 1988.

Алексеев Г.Н. Прогнозное ориентирование развития энергоустановок. - М., Просвещение, 1994.

Алексеев Г.Н. Энергия и энтропия. - М., Высш. шк., 1978.

Капица П.Л. Энергия и физика. - Вестн. АН СССР, 1976, №1.

Мелентьев Л.А. Оптимизация развития и управления больших систем энергетики. - М., Энергоатомиздат, 1986.