Удаление газов из воды

УДАЛЕНИЕ ГАЗОВ ИЗ ВОДЫ

Важнейшим фактором коррозии железа в воде является растворенный кислород. В обратных трубопроводах конденсата нагревательных систем свободная двуокись углерода также имеет первостепенное значение.Степень удаления свободного кислорода, необходимая для предупреждения серьезной коррозии, зависит от рабочей температуры и, в меньшей степени, от количества воды, проходящей через систему. В системах холодной воды желательно, чтобы содержание кислорода не превышало 0,2 мл/л. Когда требуется достигнуть меньшего содержания кислорода, чем это возможно при одноступеньчатой деаэрации, применяется дополнительная химическая обработка воды, выходящей из деаэратора (сернистонатриевой солью или путем применения много-ступеньчатой деаэрации). При 70°, как это имеет место во многих горячих системах водоснабжения, обычно не требуется уменьшение содержания кислорода ниже 0,07 мл/л. Для паровых котлов, работающих под давлением ниже 17,5 кг/см2 -(без экономайзеров), желательный предел не должен превышать примерно 0,02 мл/л для котлоз высокого давления (или при применении экономайзеров) требуется практически полное отсутствие кислорода, т. е. ниже 0,0035 мл/л.

ХИМИЧЕСКИЙ СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ГАЗОВ, РАСТВОРЕННЫХ В ВОДЕ (ДЕАКТИВАЦИЯ)

Удаление газов химическими средствами осуществляется путем соприкосновения горячей воды, при температуре около 70°, с большой поверхностью перфорированного железного листа или железного лома в течение получаса или более — до тех пор, пока кислород не будет почти целиком израсходован на коррозию. Для этой цели были сконструированы специальные установки для теплофикационных систем, снабженные песочными фильтрами; однако такие установки слишком громоздки и требуют постоянного ухода. Поэтому указанный способ вытеснен, в значительной степени, физическим способом удаления газов — деаэрацией. Сернистонатриевая соль применяется для удаления остаточного растворенного кислорода и оправдывает свою стоимость только в тех случаях, когда 95% свободного кислорода предварительно удаляются деаэрацией. Для удаления 1 кг кислорода, растворенного в воде, требуется около 8 кг сернистонатриевой соли. Для обеспечения полного удаления кислорода в котлах требуется около 30 мг/л избыточной сернистонатриевой соли. В меньшей степени используется для деаэрации серножелезистая соль, нейтрализованная едким натром.

ФИЗИЧЕСКИЙ СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ГАЗОВ, РАСТВОРЕННЫХ В ВОДЕ (ДЕАЭРАЦИЯ)

Подбирая такие соотношения температуры и давления, при которых газы становятся практически нерастворимыми, можно полностью удалить их из воды. За последние годы конструкция аппаратуры для удаления газов значительно улучшена. В настоящее время имеется несколько удачных типов деаэраторов, каждый из которых приспособлен для специальной цели. Существует установка и для удаления из воды СО2, Н2S и MH3.

Деаэрация холодной воды

Существуют установки для деаэрации воды без нагревания дающие 15000 м3 в день и снижающие содержание кислорода до 0,22 мл/л, что признано достаточным для предупреждения коррозии и образования бугорков в длинном стальном трубопроводе. Вода в таком аппарате разбрызгивается по специальным лоткам камеры, находящейся под низким давлением. Газы могут удаляться паровыми эжекторами с холодильниками или вакуумными насосами.

Деаэрация горячей воды

Главным условием деаэрации является поддержание воды в тонкораспыленном состоянии (в течение достаточного времени) при температуре кипения, соответствующей давлению, при котором растворенные газы свободно выделяются. При простом типе открытого нагревателя питательной воды деаэратор, при нагреве до 88 — 93° и свободном отводе газов в атмосферу, снижает концентрацию кислорода приблизительно до 0,3 мл/л. Это значительно уменьшает коррозию паровых котлов низкого давления. Однако в экономайзерах или котлах высокого давления коррозия так сильно возрастает с температурой, что необходимо более полное удаление кислорода.

Деаэраторы для горячих систем водоснабжения

Такой тип деаэраторов предназначен преимущественно для больших зданий, например, для больниц, гостиниц и т. п. Воду нагревают под вакуумом так, чтобы температура кипения ее не превышала 60—80°. Греющий пар проходит через змеевики и поэтому вода не соприкасается с ним и не загрязняется. Воду разбрызгивают вниз по тарелкам и нагревают двумя рядами паровых змеевиков. Температура пара, поступающего в нижние змеевики, выше температуры воды, которая вследствие этого испаряется; пар увлекает выделившиеся газы через клапан, охлаждаемый входящей холодной водой. Конденсат из клапана стекает обратно, в тарелочную камеру, в то время как газы выбрасываются вакуумным насосом или паровым эжектором.

Деаэратор помещается в подвале здания и требует циркуляционного насоса для горячей воды; иногда его устанавливают на достаточно высоком уровне, чтобы возможна была подача воды за счет естественной циркуляции. В таких условиях достигается концентрация кислорода 0,04 мл/л, что обеспечивает защиту системы от коррозии при температуре ниже 70°.

Деаэраторы для котловой питательной воды

В этих деаэраторах осуществляется прямой контакт воды с паром. Чаще всего применяются деаэраторы тарелочного типа, работающие под давлением или вакуумом. Деаэратор с распылением, работающий под небольшим давлением, широко применяется в котельных установках. В деаэраторе тарелочного типа холодная питательная вода проходит через холодильник, затем поступает в камеру, нагреваемую паром, где разбрызгивается на металлические тарелки. После этого вода стекает в резервуар для хранения. Пар наполняет все пространство, причем направление его движения таково, что он нагревает воду и удаляет выделяющиеся газы. Таким образом можно достигнуть практически полного отсутствия кислорода в воде.В более современной модели деаэратора происходит распыление воды в атмосферу пара при давлении приблизительно 0,1 кг/см2. Этот тип деаэратора разработан для судовых котлов. Вероятно он найдет применение также и для котлов стационарного типа.

Деаэратор состоит из холодильника, секции с паровым обогревом, деаэрационной секции, окружающей впуск пара, и секции для хранения деаэрированной воды, расположенной внизу аппарата. Холодная питательная вода проходит через холодильник, затем через распыляющие форсунки, поступает в камеру, обогреваемую паром, и снова через форсунки в деаэрационную камеру, а затем в водосборник. Пар входит в деаэрационную камеру под давлением 0,7 кг/см2 и подымается в холодильник, где выпускаются удаляемые (неконденсирующиеся) газы, а теплота пара передается воде, вступающей в аппарат. Большая часть растворенного кислорода удаляется из воды при первоначальном ее нагревании; последние 5% кислорода удаляются значительно труднее. Для этого служит деаэрационная камера, которая обеспечивает практически, полное удаление кислорода из воды.Наиболее мощные деаэраторы удаляют также всю свободную двуокись углерода и частично —полусвязанную углекислоту и другие газы. При этом, вследствие удаления двуокиси углерода, рН воды увеличивается.Разработкой новых типов деаэраторов практически решен, вопрос об устранении коррозии в водных системах и паровых котлах. Подобный аппарат следует считать неотъемлемой частью современной котельной установки.

Удаление из воды растворенных газов

Чаще всего в процессе водоподготовки требуется удаление углекислоты, кислорода п сероводорода. Все три газа относятся к коррозийно-агрессивным газам, обусловливающим или усиливающим процессы коррозии металлов. Углекислота, кроме того, агрессивна по отношению к бетону. Свойство этих газов обусловливать и усиливать коррозийные процессы, а также неприятный запах, который сообщает воде сероводород, во многих случаях вызывают необходимость наиболее полного удаления их из воды.

Комплекс мероприятий, связанных с удалением из воды растворенных в ней газов, называется дегазацией воды.

Применяются химические и физические методы дегазаций воды.

Сущность первых заключается в использовании определенных реагентов, которые связывают растворенные в воде газы. Например, обескислороживание воды может быть достигнуто путем введения в нее сульфита натрия, сернистого газа или гидразина. Сульфит натрия при введении его в воду окисляется растворенным в воде кислородом до сульфата натрия:

2Na2SO3 + О2 -> 2Na2SO4.

В случае применения сернистого газа образуется сернистая кислота:

SO2 -f Н2О -»- H2SO3,

которая кислородом, растворенным в воде, окисляется до серной кислоты:

2H2SO3-f O2-*-2H2SO4.

Химическим реагентом, при помощи которого удается достичь

практически полного обескислороживания воды, является гидразин.

При введении его в воду происходит связывание кислорода и выделение инертного азота:

N2H4 + O2->-2H2O-f-N2.

Последний химический способ обескислороживания воды является наиболее совершенным, но вместе с тем и наиболее дорогим ввиду высокой стоимости гидразина. Поэтому этот способ применения в основном для окончательного удаления кислорода из воды после физических методов ее обескислороживания.

Примером химического метода удаления из воды сероводорода может служить обработка воды хлором:

а) с окислением до серы:

HJS + C12-»-S + 2HC1;

б) с окислением до сульфатов:

H2S + 4С12 + 4Н2О -> H2SO4 + 8HC1

Эти реакции (так же как промежуточные реакции образования тиосульфатов и сульфитов) протекают параллельно в определенных соотношениях, зависящих в первую очередь от дозы хлора и рН воды. Химическим методам газоудаления свойственны следующие недостатки: а) необходимость применения реагентов, усложняющих и удорожающих процесс обработки воды; б) возможность ухудшения качества воды при нарушении дозировки реагентов. Вследствие этого химические методы газоудаления применяются значительно реже физических.

Физические методы удаления из воды растворенных газов могут осуществляться двумя способами: 1) вода, содержащая удаляемый газ, приводится в соприкосновение с воздухом, если парциальное давление удаляемого газа в воздухе близко к нулю; 2) создаются условия, при которых растворимость газа в воде становится близкой к нулю.

При помощи первого способа, т. е. при помощи аэрации воды, обычно удаляются свободная углекислота и сероводород, поскольку парциальное давление этих газов в атмосферном воздухе близко к нулю.

Ко второму способу обычно приходится прибегать при обескислороживании воды, так как при значительном парциальном давлении кислорода в атмосферном воздухе аэрацией воды кислород из нее удалить нельзя. Для удаления из воды кислорода ее доводят до кипения, при котором растворимость всех газов в воде падает до нуля. Вода доводится до кипения либо ее нагреванием (термические деаэраторы), либо путем понижения давления до такого значения, при котором вода кипит при данной ее температуре (вакуумные дегазаторы).

Удаление из воды растворенных газов в процессе водоподготовки осуществляется на дегазаторах различных типов, которые по их конструктивному устройству, характеру движения воды и воздуха и по обстановке, в которой осуществляется процесс дегазации, можно классифицировать следующим образом:

1) пленочные дегазаторы, представляющие собой колонны, загруженные той или иной насадкой (деревянной, кольцами Рашига и др.),

по которой вода стекает тонкой пленкой. Насадка служит для создания развитой поверхности соприкосновения воды и воздуха, нагнетаемого вентилятором навстречу потоку воды;

2) барботажные дегазаторы, в которых через слой медленно движущейся воды продувается сжатый воздух;

3) вакуумные дегазаторы, где при помощи специальных устройств

(вакуум-насосов или водоструйных эжекторов) создается такое давление, при котором вода кипит при данной температуре.

В технике водообработки в основном применяется пленочные дегазаторы и для обескислороживания воды вакуумные (или термические). Барботажные дегазаторы применяются в виде исключения из-за сравнительно высокой эксплуатационной стоимости (расхода электроэнергии на компрессию воздуха).

При проектировании дегазаторов должны быть определены следующие величины: площадь поперечного сечения дегазатора, необходимый расход воздуха, площадь поверхности насадки, требуемая для достижения заданного эффекта дегазации.

Площадь поперечного сечения дегазаторов должна определяться по допустимой плотности орошения насадки, т. е. по расходу воды, приходящемуся на 1 м2 площади поперечного сечения дегазатора. При глубоком удалении из воды углекислоты (до 2—3 мг/л) на дегазаторах, загруженных кольцами Рашига (25X25X3 мм), допустимая плотность орошения насадки 60 м3/(м2«ч), удельный расход воздуха 15 м3/м3; на дегазаторах, загруженных деревянной насадкой из досок, соответственно 40 м3/(м2«ч) и 20 м3/м3; при обескислороживании воды на вакуумных дегазаторах допустимая плотность орошения насадки 5 м3/(м2«ч).

Требуемая площадь поверхности насадок, загружаемых в дегазатор, определяется по формуле, приведенной в § 131. Там же указаны методы определения остальных величин, входящих в эту формулу. Значения К находятся для каждого типа дегазаторов по соответствующим графикам1.

Декарбонизаторы

Декарбонизаторы предназначены для удаления свободной, растворённой в воде углекислоты, избыток, которой вызывает коррозию металла и разрушение бетона.

Декарбонизаторы применяются в следующих схемах обработки воды:

- водород-катионирование с «голодной» регенерации фильтров;

- параллельного водород-натрий-катионирования;

- химического обессоливания воды.

Декарбонизатор представляет собой цилиндрический бак, заполненный кольцами Рашига, Паля или сёдлами Инталокс, Берля.

Кольца Рашига, Паля и сёдла Инталокс, Берля - предназначены для заполнения рабочих объёмов насадочных колонн и аппаратов с целью повышения интенсивности тепло- и массообменных процессов в оборудовании химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и др. отраслей промышленности, систем канализации и водоснабжения, производства аммиака и минеральных удобрений. Последние годы кольца Рашига всё чаще заменяются насадками с более высокой производительностью - Кольцами Палля и сёдлами Инталокс, Берля.

Рис. 2. Типы насадок.

1- кольцо Рашига; 2 - кольцо Лессинга, 3 – кольцо с крестообразной перегородкой; 4 – кольцо Палля, 5 – кольцо Ба-рада; 6 - седло Берля; 7 - седло Инталлокс.

Кольца Рашига керамические ГОСТ 17612-89

Вверху на крышке бака расположены патрубки для подачи декарбонизируемой воды и выхода воздуха, поступающего в декарбонизатор через расположенный в нижней его части патрубок.

В днище бака имеются патрубки для выхода декарбонизируемой воды и слива в дренаж.

Принцип действия декарбонизатора заключается в использовании процесса десорбции, то есть перехода растворённого в воде углекислого газа из жидкой, в газообразную фазу.

Количества выделяющегося в процессе десорбции углекислого газа в большой степени зависит от поверхности соприкасающихся жидкой и газообразной фаз. Чем больше эта поверхность, тем с большим эффектом происходит это выделение.

Увеличение поверхности соприкасающихся фаз осуществляется использованием в декарбонизаторе керамических колец Рашига, которые благодаря своей форме (полый тонкостенный цилиндр), имеет большую рабочую поверхность.

Работает декарбонизатор следующим образом:

Декарбонизируемая вода через входной патрубок поступает в верхнюю часть декарбонизатора, откуда отдельными струями падает на насадку из керамических колец.

Растекаясь по насадке тонкой плёнкой, вода устремляется вниз. Подающийся снизу встречный поток воздуха увлекает за собой выделяющийся из воды углекислый газ, который выходит через верхние патрубки.

Декарбонизированная вода выходит через нижний патрубок.

← Предыдущая
Страница 1
Следующая →

Важнейшим фактором коррозии железа в воде является растворенный кислород. Химический способ удаления газов, растворенных в воде (деактивация). Физический способ удаления газов, растворенных в воде (деаэрация). Удаление из воды растворенных газов.

У нас самая большая информационная база в рунете, поэтому Вы всегда можете найти походите запросы

Искать ещё по теме...

Похожие материалы:

Российские организации, осуществляющие общественное регулирование, их функции

Отличительные черты рекламной и PR компании PR-программа как основа информативно-коммуникационной стратегии организации Четырехэтапная модель планирования PR-компании

Невідкладні стани в хірургії. Тести та відповіді

Лікувальна справа тест з відповідями на тему Невідкладні стани в хірургії.

Принципы управления и особенности их. Курсовая работа

Менеджмент КУРСОВАЯ РАБОТА По дисциплине Теория менеджмента На тему Принципы управления и особенности их Формирование и развитие принципов управления

Измерительные материалы для проведения контрольной работы по дисциплине «Биология»

Для специальности сестринское дело

Положение о курсовой работе

Курсовая работа представляет собой самостоятельно выполненное обучающимся исследование по определенной теме.

Сохранить?

Пропустить...

Введите код

Ok