Najdôležitejším faktorom pri korózii železa vo vode je rozpustený kyslík. Vo vratných potrubiach kondenzátu vykurovacích systémov má tiež prvoradý význam voľný oxid uhličitý.
Stupeň odstránenia voľného kyslíka potrebný na zabránenie silnej korózii závisí od prevádzkovej teploty a v menšej miere od množstva vody prechádzajúcej systémom. V systémoch studenej vody je žiaduce, aby obsah kyslíka neprekročil 0,2 ml/l. Keď je potrebné dosiahnuť nižší obsah kyslíka, ako je možné pri jednostupňovom odvzdušnení, použije sa dodatočné chemické čistenie vody opúšťajúcej odvzdušňovač (so sulfidom sodným alebo použitím viacstupňového odvzdušnenia). Pri 70°, ako je to v mnohých teplovodných systémoch, zvyčajne nie je potrebné znižovať obsah kyslíka pod 0,07 ml/l. Pre parné kotly pracujúce pri tlakoch pod 17,5 kg/cm2 - (bez ekonomizérov) by požadovaná hranica nemala presiahnuť približne 0,02 ml/l, pre vysokotlakové kotly (alebo pri použití ekonomizérov) je potrebná takmer úplná absencia kyslíka, t.j. t.j. pod 0,0035 ml/l.
CHEMICKÁ METÓDA NA ODSTRAŇOVANIE PLYNOV ROZPUSTNÝCH VO VODE (DEAKTIVÁCIA)
Odstraňovanie plynov chemickými prostriedkami sa uskutočňuje kontaktovaním horúcej vody s teplotou asi 70 ° s veľkým povrchom dierovaného železného plechu alebo železného šrotu na pol hodiny alebo dlhšie - kým sa kyslík takmer úplne nespotrebuje koróziou. Na tento účel boli navrhnuté špeciálne inštalácie pre vykurovacie systémy, vybavené pieskovými filtrami; takéto inštalácie sú však príliš objemné a vyžadujú neustálu údržbu. Preto bol tento spôsob do značnej miery nahradený fyzikálnym spôsobom odstraňovania plynov - odvzdušňovaním. Soľ sulfidu sodného sa používa na odstránenie zvyškového rozpusteného kyslíka a stojí za to len v prípadoch, keď sa 95 % voľného kyslíka predtým odstránilo odvzdušnením. Na odstránenie 1 kg kyslíka rozpusteného vo vode je potrebných asi 8 kg soli sulfidu sodného. Na zabezpečenie úplného odstránenia kyslíka v kotloch je potrebných asi 30 mg/l prebytočnej sodnej soli síry. V menšej miere sa na odvzdušňovanie používa soľ sulfidu železa neutralizovaná lúhom sodným.FYZIKÁLNA METÓDA ODSTRAŇOVANIA PLYNOV ROZPUSTNÝCH VO VODE (ODVZDUŠŇOVANIE)
Voľbou teplotných a tlakových pomerov, pri ktorých sa plyny stávajú prakticky nerozpustnými, je možné ich z vody úplne odstrániť. V posledných rokoch sa výrazne zlepšila konštrukcia zariadení na odstraňovanie plynu. V súčasnosti je k dispozícii niekoľko úspešných typov odvzdušňovačov, z ktorých každý je prispôsobený na špeciálny účel. K dispozícii je tiež inštalácia na odstraňovanie CO2, H2S a MH3 z vody.Odvzdušnenie studenej vody
Existujú zariadenia na odvzdušňovanie vody bez ohrevu, ktoré produkujú 15 000 m3 za deň a znižujú obsah kyslíka na 0,22 ml/l, čo sa považuje za dostatočné na zabránenie korózie a tvorby hľúz v dlhom oceľovom potrubí. V takomto zariadení sa voda strieka do špeciálnych podnosov v komore pod nízkym tlakom. Plyny je možné odstraňovať parnými ejektormi s chladničkami alebo vákuovými pumpami.
Odvzdušňovanie horúcou vodou
Hlavnou podmienkou odvzdušnenia je udržiavať vodu v jemne rozprášenom stave (po dostatočnú dobu) na teplote varu zodpovedajúcej tlaku, pri ktorom sa voľne uvoľňujú rozpustené plyny. Pri jednoduchom type otvoreného ohrievača napájacej vody znižuje odvzdušňovač pri zahriatí na 88 - 93° a voľnom vypúšťaní plynov do atmosféry koncentráciu kyslíka na približne 0,3 ml/l. To výrazne znižuje koróziu nízkotlakových parných kotlov. V ekonomizéroch alebo vysokotlakových kotloch sa však korózia zvyšuje s teplotou tak silno, že je potrebné úplnejšie odstránenie kyslíka.
Odvzdušňovače pre teplovodné systémy
Tento typ odvzdušňovača je určený predovšetkým pre veľké budovy, napríklad nemocnice, hotely a pod. Voda sa ohrieva vo vákuu tak, aby jej bod varu nepresiahol 60-80°. Výhrevná para prechádza špirálami a preto s ňou voda neprichádza do styku a neznečisťuje sa. Voda sa strieka na platne a zahrieva sa pomocou dvoch radov parných hadov. Teplota pary vstupujúcej do spodných hadov je vyššia ako teplota vody, ktorá sa následne vyparuje; para strháva uvoľnené plyny cez ventil chladený prichádzajúcou studenou vodou. Kondenzát z ventilu prúdi späť do komory podnosu, pričom plyny sú vytláčané vákuovou pumpou alebo parným ejektorom.
Odvzdušňovač je umiestnený v suteréne budovy a vyžaduje obehové čerpadlo teplej vody; niekedy je inštalovaný na dostatočne vysokej úrovni, aby umožnil prívod vody prirodzenou cirkuláciou. Za takýchto podmienok sa dosiahne koncentrácia kyslíka 0,04 ml/l, čo chráni systém pred koróziou pri teplotách pod 70°.
Odvzdušňovače pre napájaciu vodu kotlov
V týchto odvzdušňovačoch dochádza k priamemu kontaktu vody s parou. Najčastejšie sa používajú doskové odvzdušňovače pracujúce pod tlakom alebo vákuom. Sprejový odvzdušňovač, pracujúci pod nízkym tlakom, je široko používaný v inštaláciách kotlov. V odvzdušňovači podnosového typu prechádza studená napájacia voda cez chladničku, potom vstupuje do komory vyhrievanej parou, kde sa rozprašuje na kovové podnosy. Voda potom prúdi do akumulačnej nádrže. Para vypĺňa celý priestor a smer jej pohybu je taký, že ohrieva vodu a odvádza uvoľnené plyny. Týmto spôsobom je možné dosiahnuť takmer úplnú absenciu kyslíka vo vode.
V modernejšom modeli odvzdušňovača sa voda rozprašuje do parnej atmosféry pod tlakom približne 0,1 kg/cm2. Tento typ odvzdušňovača je určený pre lodné kotly. Uplatnenie zrejme nájde aj pre stacionárne kotly.
Odvzdušňovač sa skladá z kondenzátora, parou ohrievanej časti, odvzdušňovacej časti obklopujúcej vstup pary a časti na skladovanie odvzdušnenej vody umiestnenej v spodnej časti zariadenia. Studená napájacia voda prechádza cez chladničku, potom cez rozprašovacie dýzy, vstupuje do komory vyhrievanej parou a opäť cez dýzy do odvzdušňovacej komory a potom do zberača vody. Para vstupuje do odvzdušňovacej komory pod tlakom 0,7 kg/cm2 a stúpa do chladničky, kde sa uvoľňujú odstránené (neskondenzovateľné) plyny a teplo pary sa prenáša do vody vstupujúcej do zariadenia. Väčšina rozpusteného kyslíka sa z vody odstráni, keď sa na začiatku zahreje; posledných 5 % kyslíka sa odstraňuje oveľa ťažšie. Na tento účel slúži odvzdušňovacia komora, ktorá zabezpečuje takmer úplné odstránenie kyslíka z vody.
Najvýkonnejšie odvzdušňovače odstraňujú aj všetok voľný oxid uhličitý a čiastočne poloviazaný oxid uhličitý a iné plyny. Zároveň sa vďaka odstraňovaniu oxidu uhličitého zvyšuje pH vody.
Vývoj nových typov odvzdušňovačov prakticky vyriešil otázku eliminácie korózie vo vodných systémoch a parných kotloch. Takéto zariadenie by sa malo považovať za neoddeliteľnú súčasť modernej inštalácie kotla.
Populárne články
|
Výskumný ústav jadrovej fyziky pomenovaný po. D.V. Moskovská štátna univerzita Skobeltsyna. M.V. Lomonosov (SINP MSU) navrhuje novú metódu odstraňovania kyslíka založenú na iniciácii reťazových reakcií oxidačných radikálov vo vode. V SINP MSU boli vyvinuté generátory zmesi ozón-hydroxyl, ktoré umožňujú spúšťať radikálové reťazové reakcie oxidácie nečistôt vo vode. Experimentálne bol pozorovaný proces reťazovej oxidácie roztoku fenolu a fenolovej odpadovej vody*. Navrhuje sa použiť dva procesy vedúce k deoxygenácii vody: čistenie vody plynom, ktorý neobsahuje kyslík; radikálne reťazové reakcie. Schéma inštalácie je znázornená na obr. 1.
Zariadenie pozostáva z generátora radikálov, ejektorového čerpadla (E), vyrovnávacej nádrže a potrubí. Predpokladajme, že prietok upravenej vody je 50 m3/h. 10 % vody, t.j. 5 m3/h, privádzaná do ejektora, ktorý nasáva plynnú zmes z generátora. V generátore radikálov horí zábleskový korónový elektrický výboj, výbojový prúd je 15 mA, príkon 150 W. Všetky plynové dutiny inštalácie sú pred zapnutím výtlaku prepláchnuté zemným plynom. Plyn sa v ejektore zmiešava s kvapalinou. Prúd zmesi plynu a vody z ejektora vstupuje do vyrovnávacej nádrže, kde sa zmiešava s hlavným prúdom vody a oleja. Olej sa pridáva ako hlavná látka, ktorá bude interagovať s kyslíkom.
Spotreba oleja pri zohľadnení jeho rozpustnosti (50 mg/l, resp. 50 g/m3) pri prietoku vody 50 m3/h bude 2,5 l/h. Zemný plyn cirkuluje vo vnútri inštalácie: z generátora radikálov je odsávaný ejektorom, zmiešaný s vodou v ejektore, oddelený od vody vo vyrovnávacej nádrži a vrátený do generátora radikálov cez spätné potrubie. Kyslík, oddelený od vody a odvádzaný plynom z vyrovnávacej nádrže, spáli časť zemného plynu na elektródach generátora radikálov. Rýchlosť cirkulácie plynu sa rovná rýchlosti cirkulácie vody cez ejektor (5 m3/h), pričom plyn sa spotrebuje málo a takmer všetok prichádza z vyrovnávacej nádrže späť do generátora. Spotreba plynu je kompenzovaná dopĺňaním zemného plynu.
Na tento účel môžete zorganizovať preplachovanie plynu cez systém zapálením horáka vo výstupnom prúde po prečistení. Objem vyrovnávacej nádrže by mal byť taký, aby doba zadržania vody bola väčšia ako doba odstránenia kyslíka. Tento čas môže byť až 15 minút (s prihliadnutím na nepresnosti v číselných odhadoch), t.j. objem nádoby - 10-15 m3. Približné charakteristiky navrhovaného zariadenia na odstraňovanie kyslíka z vody sú nasledovné: prietok vody - 50 m3/h; výkon spotrebovaný radikálovým generátorom je 150 W; spotreba oleja - 2,5 l / h; spotreba plynu (na oxidáciu a odvodnenie) - 500-1000 l / h; objem vyrovnávacej nádrže - 10-15 m3. Presné špecifikácie inštalácie závisia od potrieb zákazníka.
Konštanty potrebné na výpočet zariadení sa musia získať ako výsledok výskumnej a vývojovej práce. SINP MSU vyrába radikálové generátory s výkonom 50 až 150 W, určené na oxidáciu nečistôt vo vode. Môžu byť modifikované tak, aby generovali organické radikály. Ejektorové čerpadlá sú tiež navrhnuté a vyrobené v SINP.
* Treba si uvedomiť, že najjednoduchším a najlacnejším spôsobom získania vody bez kyslíka je použitie vody z podzemných zdrojov, kde kyslík nie je. Tradičné metódy odstraňovania kyslíka z vody, ako aj proces reťazovej oxidácie roztoku fenolu a fenolovej odpadovej vody sú diskutované v článku „Odstránenie kyslíka z vody“ na webovej stránke http://depni.sinp.msu.ru/~ piskarev/ v časti „Projekty vyžadujúce investície“.
Proces úpravy vody je často sprevádzaný odstránením plynov, ako je oxid uhličitý, kyslík a sírovodík. Tieto plyny sú korozívne, pretože majú schopnosť spôsobiť alebo zvýšiť koróziu kovov.Oxid uhličitý je navyše agresívny voči betónu a prítomnosť sírovodíka dodáva vode nepríjemný zápach. Vzhľadom na vyššie uvedené je naliehavá úloha čo najúplnejšieho odstránenia týchto plynov z vody.
Odplynenie vody- ide o súbor opatrení zameraných na odstránenie plynov v ňom rozpustených z vody. Existujú chemické a fyzikálne metódy odplyňovania vody. Chemické metódy odplyňovania vody zahŕňajú použitie určitých činidiel, ktoré viažu plyny rozpustené vo vode. Napríklad deoxygenácia vody sa dosiahne zavedením siričitanu sodného, hydrazínu alebo oxidu siričitého. Keď sa siričitan sodný zavedie do vody, oxiduje sa na síran sodný kyslíkom rozpusteným vo vode:
2Na2S03 + O2→2Na2S04
Oxid siričitý zavedený do vody s ním reaguje a mení sa na kyselinu sírovú:
SO 2 + H 2 O → H 2 SO 3,
Ktorá sa zase oxiduje kyslíkom rozpusteným vo vode na kyselinu sírovú:
2H2S03 + 02 -> 2H2S04
Súčasne sa v súčasnosti používajú modifikované roztoky siričitanu sodného (reagencie, atď.), ktoré majú množstvo výhod v porovnaní s čistým roztokom siričitanu sodného.
Hydrazín podporuje takmer úplnú deoxygenáciu vody.
Hydrazín zavedený do vody viaže kyslík a podporuje uvoľňovanie inertného dusíka:
N2H4 + 02 -> 2H20 + N2
Deoxygenácia vody pomocou poslednej uvedenej metódy je najpokročilejšia, ale zároveň najdrahšia metóda (kvôli vysokej cene hydrazínu).V tomto ohľade sa táto metóda používa hlavne po fyzikálnych metódach deoxygenácie vody v poradí na odstránenie zvyškových koncentrácií kyslíka. Hydrazín zároveň patrí k látkam prvej kategórie nebezpečnosti, s čím sú spojené aj obmedzenia možnosti jeho použitia.
Jedným z variantov chemickej metódy je úprava vody chlórom:
a) s oxidáciou sírovodíka na síru:
H 2 S+Cl 2 → S+2HCl
b) s oxidáciou sírovodíka na sírany:
H2S+4Sl 2 + 4N 2 O-> H2S04 + 8HCl
Tieto reakcie (ako aj medzireakcie na tvorbu tiosíranov a siričitanov) prebiehajú paralelne; ich pomer je určený predovšetkým dávkou chlóru a pH vody.
Nevýhody metód chemického odstraňovania plynov:
a) Proces úpravy vody sa stáva komplikovanejším a nákladnejším v dôsledku potreby použitia činidiel. Pri veľkých hodinových prietokoch odplyňovaním chemickými činidlami, napriek relatívnej jednoduchosti jeho realizácie, začína výrazne strácať na tepelné odplyňovanie z hľadiska prevádzkových nákladov.
b) Porušenie dávkovania činidiel vedie k zhoršeniu kvality vody.
Tieto dôvody určujú podstatne menej časté používanie metód chemického odstraňovania plynov vo veľkých zariadeniach ako fyzických.
Existujú dva hlavné spôsoby, ako odstrániť rozpustené plyny z vody fyzikálnymi metódami:
1) prevzdušňovanie - keď je voda vyčistená z plynu aktívne v kontakte so vzduchom (za predpokladu, že parciálny tlak plynu odstraňovaného vo vzduchu je blízky nule);
2) vytvorenie podmienok, pri ktorých sa rozpustnosť plynu vo vode zníži takmer na nulu.
Prevzdušňovanie zvyčajne odstraňuje z vody voľný oxid uhličitý a sírovodík, ktorých parciálny tlak v atmosférickom vzduchu je blízky nule. Odplyňovače, ktoré vykonávajú prevzdušňovanie, sa v závislosti od konštrukcie, charakteru pohybu vody a vzduchu a priebehu odplyňovacieho procesu delia na:
1) Filmové odplyňovače (dekarbonizátory) sú stĺpy s dýzou (drevené, Raschigove krúžky a pod.), cez ktorú preteká voda v tenkom filme.Účelom dýzy je vytvorenie rozsiahlej kontaktnej plochy medzi vodou a vzduchom. Vzduch čerpaný ventilátorom sa pohybuje smerom k prúdu vody;
2) Fúkajú stlačený vzduch cez vrstvu pomaly sa pohybujúcej vody;
Druhý spôsob sa používa pri odstraňovaní kyslíka z vody, keďže je jasné, že prvý spôsob tu nebude fungovať kvôli značnému parciálnemu tlaku kyslíka v atmosférickom vzduchu.Na odstránenie kyslíka sa voda privedie do varu a ostrá dochádza k zníženiu rozpustnosti všetkých plynov vo vode.
Privedenie vody do varu sa vykonáva: 
1) jeho ohrevom (v atmosférických odvzdušňovačoch);
2) zníženie bodu varu vody znížením tlaku (vo vákuových odvzdušňovačoch).
IN V atmosférických odvzdušňovačoch sa predbežné odvzdušnenie vykonáva v špeciálnych odvzdušňovacích kolónach pre v dôsledku prebytočného množstva pary vstupujúcej do odvzdušňovacej nádrže cez prívodné parné potrubie , a posledný - v odvzdušňovacích nádržiach z dôvodu fúkania pary. Vo vákuových odplyňovačoch (odvzdušňovačoch) vytvárajú špeciálne zariadenia (ako sú vákuové čerpadlá alebo vodné tryskové ejektory) tlak, pri ktorom voda pri danej teplote vrie.
V procese úpravy vody našli filmové odplyňovače svoje hlavné uplatnenie v procesoch odstraňovania oxidu uhličitého na odstránenie sírovodíka (spolu s množstvom ďalších úloh - dodávanie kyslíka ako oxidačného činidla v , ) - prebublávanie a na odkysličenie vody v prítomnosti zdrojov pary v zariadení - tepelné, v neprítomnosti - vákuum.
Konštrukcia odplyňovačov zahŕňa určenie plochy prierezu odplyňovača, výšky vodného stĺpca v ňom, požadovaného prietoku vzduchu, typu a povrchu dýzy potrebnej na dosiahnutie daného odplyňovacieho účinku.
Čistenie vody z oxidu uhličitého sa nazýva odplyňovanie; tento proces môže byť chemický alebo fyzikálny. Všetka prírodná voda vždy obsahuje rozpustené plyny a niektoré z nich majú korozívny účinok na potrubia – napríklad kyslík, oxid uhličitý a sírovodík. Okrem toho dodáva vode nepríjemný zápach zhnitých vajec a oxid uhličitý môže dokonca aktívne ničiť betón. Preto je jednou z prioritných úloh zbaviť sa týchto komponentov počas výroby.
Chemické odplyňovanie
V procese chemického čistenia vody od oxidu uhličitého a iných plynov sa používajú činidlá, ktoré chemicky viažu plyny v nej rozpustené. Kyslík z vody môžete odstrániť napríklad pridaním oxidu siričitého, siričitanu sodného alebo hydrazínu.
Siričitan sodný sa oxiduje kyslíkom na síran, kyselina siričitá sa najskôr získa z oxidu siričitého, ktorý sa oxiduje na kyselinu sírovú. Je takmer úplne možné čistiť vodu pomocou hydrazínu - pri reakcii s ním sa kyslík úplne absorbuje a uvoľňuje sa inertný dusík. Použitie hydrazínu je najefektívnejšia metóda chemického čistenia vody, ale aj najdrahšia kvôli vysokým nákladom na činidlo. Preto sa najčastejšie používa na konečné odplynenie vody po použití fyzikálnych metód.
Pri odstraňovaní sírovodíka sa najčastejšie používa chlór, ktorý oxiduje sírovodík na síru alebo sírany. Obe reakcie prebiehajú paralelne a prevaha jednej z nich závisí od pH média a koncentrácie chlóru.
Nevýhody chemických metód na čistenie vody od oxidu uhličitého a iných plynov:
- použitie činidiel zvyšuje náklady a zložitosť procesu čistenia vody;
- Predávkovanie činidiel vedie k zhoršeniu kvality upravovanej vody.
Z tohto dôvodu sa chemické odplyňovanie používa menej často ako fyzikálne odplyňovanie.
Fyzikálne odplynenie
Fyzikálne rozpustené plyny možno z vody odstrániť dvoma spôsobmi:
- znížiť parciálny tlak odvádzaného plynu takmer na nulu v atmosfére v kontakte s vodou;
- vytvárajú podmienky, keď má rozpustnosť plynu vo vode tendenciu k nule.
Prvý spôsob sa nazýva prevzdušňovanie vody, čistí vodu od oxidu uhličitého a sírovodíka, ktoré majú v atmosfére veľmi nízky parciálny tlak.
Kyslík, ktorý tvorí významnú časť atmosféry, nie je možné odstrániť prevzdušňovaním. Preto, aby sa odstránil, voda sa privedie do varu, kedy má akýkoľvek plyn tendenciu ju opustiť. Voda sa buď ohrieva v tepelných odvzdušňovačoch, alebo sa vo vákuových odplyňovačoch vysáva až do varu.
Existuje niekoľko typov odplyňovačov, ktoré sa líšia dizajnom, povahou pohybu vzduchu a vody a podmienkami procesu odplyňovania:
- odplyňovače filmov. Ide o stĺpy naplnené rôznymi tryskami, cez ktoré preteká voda v tenkom filme. Trysky opakovane zväčšujú povrch kontaktu medzi vodou a vzduchom, ktorý je napájaný ventilátorom v opačnom smere;
- odplyňovače bublín. V nich bubliny stlačeného vzduchu prechádzajú hrúbkou pomaly sa pohybujúcej vody;
- vákuové odplyňovače. Tu sa pomocou špeciálnych zariadení vytvára vákuum nad vodou, kým nezačne vrieť pri existujúcej teplote.
V teréne sa častejšie používajú filmové odplyňovače a na zbavenie sa kyslíka tepelné alebo vákuové. Vysoké náklady na prevádzku odplyňovačov bublín v dôsledku vysokej spotreby energie na kompresiu vzduchu obmedzujú ich použitie.
Konštrukcia odplyňovačov by mala byť založená na nasledujúcich parametroch:
- prierezová plocha zariadenia, ktorá závisí od prípustnej hustoty zavlažovania dýzy;
- povrchová plocha dýzy potrebná na účinné odplynenie;
- prúd vzduchu.
Čistenie vody od oxidu uhličitého, kyslíka a sírovodíka je dôležitou etapou v komplexnej úprave vody. Tento postup vám umožňuje zbaviť sa škodlivých komponentov, ktoré inak majú škodlivý vplyv na drahé priemyselné zariadenia.
Načítava...