Система подготовки добавочной воды для тепловодоснабжения (варианты)

 

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована в системах подготовки добавочной воды для тепловодоснабжения. Достигаемыми результатами полезной модели являются возможность регулирования значений карбонатного индекса и рН добавочной воды теплосети, отсутствие сброса кислых стоков, отсутствие или ограничение сброса солевых стоков. Указанные результаты обеспечиваются тем, что система подготовки добавочной воды для тепловодоснабжения, содержащая последовательно включенные установку реагентной обработки и осветления воды, а также линию осветленной воды, по первому варианту согласно полезной модели дополнительно содержит подключенную к линии осветленной воды установку ее рекарбонизации воздухом или углекислотой, причем линия осветленной воды подключена через запорную арматуру ко входу и через байпасную линию к выходу установки рекарбонизации. По второму варианту согласно полезной модели система дополнительно содержит последовательно или параллельно подключенные к линии осветленной воды установку Na-катионирования с линией Na-катионированной воды и установку рекарбонизации воды воздухом или углекислотой с линией рекарбонизированной воды, причем линия осветленной воды подключена через запорную арматуру ко входу и через байпасную линию к выходу установок Na-катионирования и рекарбонизации, а линия Na-катионированной воды соединена с линией рекарбонизированной воды непосредственно или через установку рекарбонизации.

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована в системах подготовки добавочной воды для тепловодоснабжения.

Известна применяемая на ряде тепловых электростанций и в котельных система подготовки добавочной воды для тепловодоснабжения, содержащая последовательно включенные установку реагентной обработки и осветления воды, а также линию осветленной воды [1] - аналог. Система содержит, в частности, в одном из вариантов установку известкования и коагуляции, установку механической фильтрации (осветления), установку Na-катионирования с подкислением умягченной воды и установку декарбонизации. В другом варианте система [1] содержит установку Н-Na-катионирования и установку декарбонизации. Недостатком системы с использованием Na-катионирования с подкислением является дозирование серной кислоты непосредственно в добавочную воду, что связано с опасностью перекисления воды, а также с увеличением содержания в ней сульфатов. Недостатком системы с использованием Н-Na-катионирования является ее усложнение в связи с установкой Н-фильтров, применение серной кислоты для их регенерации и как следствие, появление кислых стоков. Недостатком обоих систем являются значительные расходы товарных реагентов, обусловленные неоправданным Na- или H-Na-катионированием всего объема добавочной воды тепловодоснабжения, а также значительные сбросы минерализованных стоков. Другим недостатком обоих систем является невозможность регулирования значения карбонатного индекса добавочной воды в зависимости от изменения температуры нагрева сетевой воды и изменения состава исходной воды.

Известна другая система подготовки добавочной воды для тепловодоснабжения, содержащая последовательно включенные установку реагентной обработки и осветления воды, а также линию осветленной воды [2]

- прототип. При том же составе установок предочистки, что и в [1], данная система в качестве заключительного звена содержит установки подкисления и декарбонизации.

Недостатком этой системы является невысокое качество воды по карбонатному индексу, не удовлетворяющее нормативным требованиям при повышенных температурах нагрева сетевой воды, а также невозможность регулирования значения карбонатного индекса добавочной воды в зависимости от изменения температуры нагрева сетевой воды.

Достигаемыми результатами полезной модели являются:

- обеспечение необходимых (в том числе низких) значений карбонатного индекса (И к=Са×Щ, где Са - концентрация кальция, Щ - общая щелочность воды), соответствующих различным температурам нагрева сетевой воды при ограниченном объеме Na-катионируемой и/или рекарбонизуемой воды;

- возможность регулирования значений карбонатного индекса и рН добавочной воды теплосети в зависимости от сезонных изменений температуры нагрева сетевой воды, состава исходной воды и других факторов путем изменения соотношения расходов байпасируемой и Na-катионируемой и/или рекарбонизуемой воды;

- исключение применения серной кислоты и связанных с этим опасного перекисления добавочной воды, повышения содержания в ней сульфатов, отсутствие сброса кислых стоков;

- исключение или ограничение расхода NaCl и связанное с этим отсутствие или ограничение сброса солевых стоков.

Указанные результаты обеспечиваются тем, что система подготовки добавочной воды для тепловодоснабжения, содержащая последовательно включенные установку реагентной обработки и осветления воды, а также линию осветленной воды, по первому варианту согласно полезной модели дополнительно содержит подключенную к линии осветленной воды установку ее рекарбонизации воздухом или углекислотой, причем линия осветленной воды подключена через запорную арматуру ко входу и через байпасную

линию к выходу установки рекарбонизации. По второму варианту согласно полезной модели система дополнительно содержит последовательно или параллельно подключенные к линии осветленной воды установку Na-катионирования с линией Na-катионированной воды и установку рекарбонизации воды воздухом или углекислотой с линией рекарбонизированной воды, причем линия осветленной воды подключена через запорную арматуру ко входу и через байпасную линию к выходу установок Na-катионирования и рекарбонизации, а линия Na-катионированной воды соединена с линией рекарбонизированной воды непосредственно или через установку рекарбонизации.

Таким образом, в отличие от [1] и [2] в системе согласно полезной модели в качестве ее заключительного звена вместо установки декарбонизации (удаления свободной углекислоты) предусмотрена установка рекарбонизации (насыщения воды углекислотой, содержащейся в воздухе).

На фиг.1 изображена схема системы подготовки добавочной воды для тепловодоснабжения согласно первому варианту полезной модели; на фиг.2 - такая же схема по второму варианту полезной модели с последовательным соединением установок Na-катионирования и рекарбонизации; на фиг.3 - схема по второму варианту полезной модели с параллельным соединением установок Na-катионирования и рекарбонизации.

Система подготовки добавочной воды для тепловодоснабжения согласно полезной модели содержит последовательно включенные установку 1 реагентной обработки и осветления воды, в том числе осветлители 1.1, бак 1.2 осветленной воды, насос 1.3 подачи осветленной воды, фильтры 1.4 механической очистки, а также линию 1.5 осветленной воды. Дополнительно система согласно первому варианту полезной модели содержит подключенную к линии 1.5 осветленной воды установку 2 ее рекарбонизации воздухом или углекислотой, причем линия 1.5 осветленной воды подключена через запорную арматуру 3.1, 3.2 соответственно ко входу и через байпасную линию 2.1 к выходу установки 2 рекарбонизации.

По второму варианту полезной модели она дополнительно содержит последовательно (фиг.2) или параллельно (фиг.3) подключенные к линии 1.5 осветленной воды установку 4 Na-катионирования с линией 4.1 Na-катионированной воды и установку 2 рекарбонизации воды воздухом или углекислотой с линией 2.1рекарбонизированной воды, причем линия 1.5 осветленной воды подключена через запорную арматуру 3.3, 3.4 соответственно ко входу и через байпасную линию 4.2 к выходу установок Na-катионирования и рекарбонизации, а линия Na-катионированной воды соединена с линией рекарбонизированной воды непосредственно через линию 5 с запорной арматурой 5.1, 5.2 (фиг.3) или через установку 2 рекарбонизации (фиг.2). Позицией 6 на всех фигурах обозначена линия подготовленной добавочной воды.

Система согласно полезной модели работает следующим образом. Исходная вода поступает в осветлители 1.1, где подвергается известкованию и коагуляции, далее известково-коагулированная вода поступает в бак 1,2, откуда насосом 1.3 подается на механические фильтры 1.4 для осветления фильтрацией через зернистую загрузку. Осветленная вода после механических фильтров 1.4 по первому варианту полезной модели (фиг.1) разделяется на два потока: первый через запорную арматуру 3.1 поступает на установку 2 рекарбонизации, второй - через запорную арматуру 3.2 и байпасную линию 2.1 на смешение с рекарбонизованной водой в линии 6. Соотношение потоков осветленной воды, направляемых через установку 2 рекарбонизации и байпас составляет 20-80%. Оно зависит от качества осветленной воды (содержания кальциевой жесткости и щелочности) и температуры нагрева сетевой воды. Это соотношение может изменяться в широких пределах в зависимости от конкретных условий: типа водогрейного оборудования (котлы или бойлеры) и вида теплосети (открытая или закрытая), для которых установлены различные значения И к и рН.

Установка 2 рекарбонизации представляет собой колонну с расположенной под ней емкостью сбора рекарбонизованной воды. Колона снабжена душирующим устройством и насадками для раздробления потока воды (на чертеже не показаны). В нижнюю часть колоны или непосредственно в объем

воды в емкости сбора подается воздух. При взаимодействии углекислоты воздуха с гидратной и карбонатной щелочностью осветленной воды происходит рекарбонизация и снижение рН согласно следующим реакциям

2+2ОH-=CO32-+H2О

СО 2+СО32- 2О2НСО-3.

По второму варианту (фиг.2) осветленная вода после механических фильтров 1.4 также разделяется на два потока: первый через запорную арматуру 3.3 поступает на установку 4 Na-катионирования для умягчения воды, второй - через арматуру 3.4 проходит байпасом по линии 4.2 и соединяется с линией умягченной воды после установки Na-катионирования. Смешанный поток направляется на установку 2 рекарбонизации (фиг.2) или смешивается со смешанным потоком рекарбонизованной воды (фиг.3). Второй поток может также через арматуру 3.5 проходить байпасом по линии 2.1 и соединяться с линией рекарбонизованной умягченной воды (фиг.2).

Соотношение потоков осветленной воды, направляемых через установку 4 Na-катионирования и байпасную линию 4.2 зависит от качества осветленной воды (содержания кальциевой жесткости и щелочности) и температуры нагрева сетевой воды. Это соотношение может изменяться в широких пределах в зависимости от конкретных условий: типа водогрейного оборудования (котлы или бойлеры) и вида теплосети (открытая или закрытая), для которых установлены различные значения Ик и рН.

Минимальные нормативные значения Ик добавочной воды теплосети составляют 0,5 и 0,8 (мг-экв/дм3 )2 соответственно для закрытой и открытой систем теплоснабжения с водогрейными котлами при температурах нагрева сетевой воды 141-150°С. Для закрытой и открытой систем теплоснабжения с сетевыми подогревателями минимальные нормативные значения Ик добавочной воды теплосети составляют соответственно 0,5 и 1,0 (мг-экв/дм3) 2 при температурах нагрева сетевой воды 151-200°С.

Максимальные нормативные значения Ик добавочной воды теплосети составляют 3,0 и 3,2 (мг-экв/дм 3)2 соответственно для закрытой и открытой систем теплоснабжения с водогрейными котлами при температурах

нагрева сетевой воды 70-100°С. Для закрытой и открытой систем теплоснабжения с сетевыми подогревателями максимальные нормативные значения Ик добавочной воды теплосети составляют соответственно 3,5 и 4,0 (мг-экв/дм 3)2 при температурах нагрева сетевой воды 70-100°С.

Кроме того, значения рН добавочнойводы для открытых систем теплоснабжения должно составлять 8,3-9,0, а для закрытых 8,3-9,5. Верхний предел значений рН допускается только при глубоком умягчении воды, нижний может корректироваться в зависимости от интенсивности коррозионных явлений в оборудовании и трубопроводах систем теплоснабжения. Качество добавочной воды открытых систем теплоснабжения должно удовлетворять также требованиям государственного стандарта к питьевой воде, согласно которым рН должен быть в пределах 6,0-9,0.

Исходя из изложенного, для обеспечения минимальных нормативных значений И к=0,5 (мг-экв/дм3) 2 и минимальных значений рН=8,3 потребуется рекарбонизация всего потока осветленной воды (перевод гидратов и карбонатов в бикарбонаты) и Na-катионирование 25 - 80% потока осветленной воды (вариант 2 полезной модели). Расход воды через установку Na-катионирования для данных условий будет зависеть от содержания кальциевой жесткости в осветленной воде. Последняя может быть от 0,5-1 мг-экв/л до 1,0-3,0 мг-экв/л [3]. с.17 (табл.2-1а)

Для обеспечения максимальных нормативных значений И к=3,0-4,0 (мг-экв/дм3) 2 и максимальных значений рН=9,0-9,5 не требуется Na-катионирование, но необходима рекарбонизация 20-80% потока осветленной воды (вариант 1 полезной модели). Качество обработанной воды после полной или частичной рекарбонизации может превышать установленные максимальные нормы по карбонатному индексу, то есть быть выше И к=3,0-4,0 (мг-экв/дм3) 2. Однако для относительно низких температур нагрева воды в пределах 100°С безнакипный режим может обеспечиваться дозированном в рекарбонизованную воду ингибиторов солеотложений типа ИОМС или ОЭДФ. В этом случае задача полезной модели - обеспечить перевод гидратной и карбонатной щелочности в бикарбонатную, то есть снизить рН до 8.3,

так как в присутствии карбонатов и гидратов защитное действие ингибиторов ослабевает.

Пример 1. Исходная вода из Пронского водохранилища используется для приготовления добавочной воды открытой теплосети с температурой нагрева сетевой воды в сетевых подогревателях до 121°С. Установленные нормативные требования к качеству добавочной воды теплосети для этих

условий Ик2,0 (мг-экв/дм3)2 , значение рН9,0. Для достижения этих показателей исходная вода подвергается известкованию и коагуляции в осветлителях при температуре 35°С и доосветлению на механических фильтрах, загруженных гидроантрацитом. Далее 50% потока осветленной воды подается на рекарбонизацию. Рекарбонизованная вода смешивается с оставшимся (50%) потоком осветленной воды. Смешанный поток осветленной и рекарбонизованной воды подается в теплосеть. В таблице 1 представлены составы исходной, осветленной и рекарбонизованной воды. Как видно из таблицы 1, на подпитку теплосети подается вода, соответствующая установленным требованиям.

Таблица 1.
ВодаЖесткость, мг-экв/дм 3Щелочность, мг-экв/дм 3Ик , (мг-экв/дм3)2рН
  общ.СаНСО 3СО3 ОНобщ.  
Исходная4,12,6 2,4о0 2,46,247,8
Осветленная2,72,20 0,50,30,81,7610,3
Смешанный поток (осветленная и рекарбонизованная)2,72,2 0,20,6о 0,81,768,9

Пример 2. Исходная вода из Пронского водохранилища используется для приготовления добавочной воды закрытой теплосети с температурой нагрева сетевой воды в сетевых подогревателях до 155°С. Установленные нормативные требования к качеству добавоочной воды теплосети для этих условий - И к0,5 (мг-экв/дм3)2 , значения рН=8,3. Для достижения этих показателей исходная вода подвергается известкованию и коагуляции в осветлителях при температуре 35°С и доосветлению на механических фильтрах, загруженных гидроантрацитом. Далее 72% потока осветленной воды умягчается на Na-катионитных фильтрах, загруженных катионитом КУ-2-8. Умягченная вода после Na-фильтров смешивается с оставшимся (28%) потоком осветленной воды. Смешанный поток осветленной и умягченной воды подается на рекарбонизацию. В таблице 2 представлены составы исходной, осветленной и рекарбонизованной воды. Как видно из таблицы 2, на подпитку теплосети подается вода, соответствующая установленным требованиям.

Таблица 2.
ВодаЖесткость, мг-экв/дм 3Щелочность, мг-экв/дм 3Ик, (мг-экв/дм 3)2рН
 общ. СаНСО3 СО3ОН общ.  
Исходная4,12,62,4 002,4 6,247,8
Осветленная2,72,2 00,50,3 0,81,76 10,3
Смешанный поток (осветленная и Na-0,760,6200,5 0,30,80,510,3
катионированная)         
Рекарбонизованная (подпиточная вода теплосети)0,76 0,620,80 00,80,58,3

Источники информации

1. Защита от внутренней коррозии трубопроводов водяных тепловых сетей. - Балабан-Ирменин Ю.В., Липовских В.М., Рубашов А.М. - М., Энергоатомиздат, 1999, с.34.

2. Защита от внутренней коррозии трубопроводов водяных тепловых сетей. - Балабан-Ирменин Ю.В., Липовских В.М., Рубашов А.М. - М., Энергоатомиздат, 1999, с.35-36.

1. Система подготовки добавочной воды для тепловодоснабжения, содержащая последовательно включенные установку реагентной обработки и осветления воды, а также линию осветленной воды, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит подключенную к линии осветленной воды установку ее рекарбонизации воздухом или углекислотой, причем линия осветленной воды подключена через запорную арматуру ко входу и через байпасную линию к выходу установки рекарбонизации.

2. Система подготовки добавочной воды для тепловодоснабжения, содержащая последовательно включенные установку реагентной обработки и осветления воды, а также линию осветленной воды, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит последовательно или параллельно подключенные к линии осветленной воды установку Na-катионирования с линией Na-катионированной воды и установку рекарбонизации воды воздухом или углекислотой с линией рекарбонизированной воды, причем линия осветленной воды подключена через запорную арматуру ко входу и через байпасную линию к выходу установок Na-катионирования и рекарбонизации, а линия Na-катионированной воды соединена с линией рекарбонизированной воды непосредственно или через установку рекарбонизации.



 

Похожие патенты:

Установка для подготовки питьевой воды относится к области водоподготовки и может быть использована для подготовки воды питьевого качества из попутно добываемых из скважин пластовых вод с применением мембранных технологий с целью улучшения состояния и сохранения здоровья человека и охраны окружающей среды, что относит ее к разряду технологий приоритетного стратегического направления развития в России «Здоровье нации».

Изобретение относится к системам централизованного теплоснабжения населенных мест, промышленных предприятий и котельных

Изобретение относится к области глубокой комбинированной (физико-химической и биологической) очистки бытовых и производственных сточных вод на малогабаритных блокированных установках, в том числе расположенных на нефтегазодобывающих платформах и терминалах

Техническим результатом полезной модели является повышение качества цепей путем обеспечения объективного и оперативного контроля не только ее действительных шагов, но и угла плоского изворота шарнира в заводских условиях и научно-исследовательских лабораториях

Изобретение относится к эксплуатации действующих трубопроводов и обработке потоков жидких сред с целью снижения, например, степени коррозии трубопроводов, а также более эффективного деэмульгирования транспортируемой по трубопроводу жидкости
Наверх