1. Характеристика природних вод
Надійна і економічна робота котельних установок в значній мірі залежить від якості води, вживаної для підживлення котлів.

Природні води звичайно містять наступні домішки:

механічні (пісок, глина, мів, мул), додаючи їй каламутний вигляд;

колоїдні (речовини органічного походження продукти розпаду тваринних і рослинних організмів, а так само мінерального походження у вигляді з'єднань кремнію, заліза, алюмінію);

розчинені у воді солі натрію, кальцію, магнію і інших;

розчинені у воді гази - кисень, азот, вуглекислота, сірководень і ін.

Основними показниками якості води, вживаної для живлення казанів, є зміст зважених речовин, сухий залишок, окисленість, жорсткість, лужність, кислотність і загальний солевміст.

Зважені речовини - це механічні домішки, що видаляються з води фільтруванням. Вміст зважених речовин у воді виражається в міліграмах на літр (мг/л).

Прозорість води виражається в сантиметрах висоти стовпа води, налитої в скляний циліндр, через який можна ще читати друкарський шрифт або бачити хрестоподібні чорні смужки шириною 1 мм, розташовані на білому матовому кружку на дні циліндра.

Сухий залишок, що характеризує загальний вміст у воді мінеральних і органічних речовин, виражений в мг/л, визначають таким чином. Пробу води ретельно фільтрують і повністю випаровують. Осад, що утворився, висушують при температурі 105-110°С і зважують.

Окислемість характеризується концентрацією органічних речовин у воді і визначається кількістю міліграмів перманганату калію КМпО4, необхідним для окислення домішок, що містяться в 1 л води.

Жорсткість характеризується вмістом у воді солей кальцію і магнію.

Жорсткість води карбонатна (тимчасова), не карбонатна (постійна) і загальна.

Величина карбонатної жорсткості визначається вмістом у воді бікарбонатів - двовуглекислих солей кальцію Са (НСО3) 2 і магнію М^ (НСО3) 2. Ці солі нестійкі, при кипінні води утворюють шлам, легко що видаляється при продуванні казана.

Не карбонатна жорсткість визначається вмістом у воді сірчанокислих, вуглекислих і хлористих солей кальцію і магнію СаЗО4, СаСО2, М§504, М§С12. При випаровуванні води ці солі утворюють на внутрішніх стінках поверхонь нагріву погано усуваючу накип.

Загальною жорсткістю називається сума карбонатної і не карбонатної жорсткості.

Раніше жорсткість води вимірювали градусами жорсткості.1° жорсткості відповідав змісту в 1 л води 10 мг окису кальцію або 7,19 мг окису магнію.

В 1951 р. була введена нова одиниця вимірювання жорсткості - мілліграм-еквівалент кальцію або магнію в 1 л води (мг/л).

1° жорсткості рівний 0,35663 мг-экв/л.1 мг-экв/л відповідає змісту в 1 л води 28,04 мг кальції або 20,13 мг магній і рівний 2,8°. Тому для визначення жорсткості в мг-экв/л необхідно жорсткість в градусах розділити на коефіцієнт 2,8.

Для вимірювання невеликої жорсткості (зм'якшена вода, конденсат) застосовують тисячну частку мілліграм-эквівалента - мікрограм-еквівалент в 1 л води (мкг-экв/л).

Природну воду за змістом в ній солей розділяють на: м'яку до 3,5 мкг-экв/л; середньої жорсткості 3,5 мг-экв/л; жорстку більше 7 мг-экв/л.

Лужність води обумовлюється наявністю гідратів, карбонатів, бікарбонатів і фосфатів лужних і лужноземельних металів натрію, калію, кальцію і магнію, що викликає лужну реакцію води, що знаходяться в розчині. Лужність, еквівалентна концентрації гідратів Са (ВІН) 2, NaОН, називається гідратною, концентрації карбонатів Na2 (CО) 3, МgСО3 - карбонатної, концентрації бікарбонатів Na (НСО3) Mg (НСО3) 2 бікарбонатної. Загальна лужність рівна сумі концентрацій окремих складових.

Лужність природних вод, особливо поверхневих, обумовлюється в основному концентрацією бікарбонатів і в більшості випадків співпадає з величиною її карбонатної жорсткості. Вміст лугу у воді також вимірюється в мг-экв/л або мкг-экв/л.

Кислотність води, тобто наявність в ній вільних мінеральних і органічних кислот, визначають по показнику концентрації водню і позначають знаком рН. Для нейтральної середовища рН = 7, при кислій реакції у воді рН<7, для лужного середовища рН>7.

2. Вимоги до якості живильної води
В процесі роботи котла відбувається безперервне випаровування котельної води, поповнюваною живильною водою. Різні домішки, що містяться в котельній воді, викликають утворення твердих відкладень різного хімічного складу (накипи) на внутрішніх стінках поверхонь нагріву і шламу в товщі води, приводять до піноутворення, посиленню віднесення парою котельної води з розчиненими в ній солями в пароперегрівателі, паропроводи і парові двигуни.

Утворення накипу на поверхнях нагріву погіршує передачу тепла від гарячих топочних газів воді, підвищує простій казана в чищенні, збільшує втрати тепла з газами, що йдуть, зменшує пароутворення котельного агрегату і приводить до перевитрати палива.

Найбільш погано проводить тепло силікатний накип, просочений маслом.

Нижче приводяться коефіцієнти теплопровідності накипу в порівнянні з коефіцієнтом теплопровідності сталі:

Сталь……………………………. .39 ккал/м год град

Карбонатний накип……………. .5,0

Сульфатна………………………. .2,0

Силікатна………………………...0,2

Накип, просочений маслом…….0,1

Накип шкідливий і з погляду надійності котельного агрегату. Встановлено, що біля 40% аварій в котельних установках малої потужності відбувалося через накип. Унаслідок малої теплопровідності накипу поверхні нагріву погано охолоджуються водою і температура стінок збільшується. З підвищенням температури зменшується міцність металу. Тому на поверхнях нагріву, де є накип, під дією тиску пари нерідко утворюються вигини і тріщини, які приводять до аварійної зупинки котельного агрегату. Найбільш інтенсивно накип утворюється на самих нагрітих поверхнях нагріву.

Залежно від хімічного складу розрізняють накип: гіпсову із змістом гіпсу 50% і вище (твердий камінь кристалічної структури, важко видаляється з поверхностей нагріву); силікатну із змістом більш 20% кремнієвої кислоти SiO2 (дуже твердий камінь з низькою теплопровідністю, щільно прилеглий до поверхонь нагріву); карбонатну із змістом вуглекислого кальцію не менше 90%, легко що видаляється при очищенні поверхонь нагріву; змішану з відкладеннями гіпсу, силікатів і солей тимчасової жорсткості; рихлі осідання (шлам).

Згідно "Правилам пристрою і безпечної експлуатації парових казанів", загальна жорсткість живильної води парових котлів паровиробництвом 2 т/год і більш не повинна перевищувати наступних середньомісячних норм:

0,5 мг-экв/л для казанів з димовими трубами;

0,3 мг-экв/л для водотрубних казанів з тиском пари до 16 атм;

0,02 мг-экв/л для водотрубних казанів з тиском пари 16 - 31,5 атм.

3. Докотлова обробка води
Докотлова обробка води для живлення котлів складається з наступних процесів: видалення з води механічних домішок і колоїдних речовин, зм'якшування води і видалення з неї кисню і вуглекислоти.

Видалення механічних домішок і колоїдних речовин. Механічні домішки, що знаходяться у воді в зваженому стані, додають їй каламутний вигляд і, відкладаючись у вигляді мула, забруднюють збірки, трубопроводи, поверхні нагріву котельних агрегатів і економайзери.

Механічні домішки віддаляються шляхом відстоювання і фільтрації води у фільтрах.

Закриті (напірні) фільтри (мал.1) є металевими судинами циліндрової форми з сферичними днищами.

Шар фільтруючого матеріалу (роздроблений гравій, кварцовий пісок, антрацит, мармурова крихта) розташовується в нижній частині корпусу.

Освітлювана вода поступає на фільтруючий шар, а одержана (освітлена) відводиться знизу через дренажну систему, призначену для рівномірного розподілу води, по перетину фільтру. Опір фільтруючого шару і дренажної системи долається за рахунок натиску, створюваного насосом.

Дренажною системою фільтрів служать дірчасті труби, розташовані в нижній їх частині. Отвори в трубах призначені для відведення відфільтрованої води. В даний час найбільш широко застосовується ковпачкова дренажна система. До дренажних труб приварені штуцера з різьбленням, на яке навертаються ковпачки круглої або шестигранної форми з отворами. Ковпачки виготовляються з латуні, фарфору або пластмаси.

Мал.1. Механічний напірний фільтр: 1 - патрубок підведення освітлюваної води і відведення промивальної води; 2 - відбивний щиток; 3 - лаз; 4 - промивна система; 5 - фільтруючий матеріал; 6 - дренажна система; 7 - стояк для стислого повітря; 8 - повітропровід; 9 - труба підведення стислого повітря; 10 - патрубок виходу освітленої води

В процесі роботи фільтри забруднюються, тому їх періодично промивають освітленою водою під тиском в напрямі, зворотному фільтруванню, тобто від низу до верху. Якість промивки поліпшується попереднім продуванням фільтруючого шару стислим повітрям, що підводиться в нижній об'єм фільтру через спеціальний пристрій, що знаходиться в шарі фільтруючого матеріалу.

Фільтруючий шар слід очищати у міру його забруднення. Тривалість роботи фільтру між промивками залежить в основному від якості фільтрованої води.

Що знаходяться в природній воді в колоїдному стані частинки глини, кремнієва кислота, окислу алюмінію і заліза і інші речовини фільтром не затримуються. Осідаючи на стінках поверхонь нагріву, вони погіршують передачу тепла від стінки до води і усилюють піноутворення. Такі частинки віддаляються з води коагуляцією. Єство коагуляції полягає в укрупненні колоїдних частинок і виділенні їх, а також суспензій в осад, що відбувається при додаванні до води спеціальних реагентів-коагуляцій. Коагуляцією може бути сірчанокислий алюміній А12 (5О4) з або сірчанокисле залізо Ре5О4. При додаванні у воду сірчанокислого алюмінію відбувається реакція, в результаті якої утворюються вільна сірчана кислота Н25О4 і гідрат окислу алюмінію А1 (ВІН) 3:

А12 (5О4) 3 + 6Н2О = 2А1 (ВІН) 8 + ЗН25О4.

Сірчана кислота нейтралізується бікарбонатами Са (НСОз) г, що знаходяться у воді:

Н25О4 + Са (НСО3) 2 = Са5О4 + 2Н2О + 2СО2.

Розчини коагуляцій сильно роз'їдають метал, тому їх готують в дерев'яних, просмолених всередині, баках; трубопроводи і апаратуру захищають кислототривкими матеріалами, а процес коагуляції здійснюють в спеціальних відстійних резервуарах.

При коагуляції зміст органічних речовин, що є у воді, зменшується до 60-80%. У разі забруднення природних вод розчиненими органічними речовинами окисливість води цим методом зменшується тільки на 25-30%

Для поліпшення коагуляції воду підігрівають до 35-40°С в напірному змішуючому підігрівачі.

Зм'якшування води. Докотлове зм'якшування води може здійснюватися термічним або хімічним способом.

Термічний спосіб зм'якшування води заснований на розкладанні солей тимчасової (карбонатної) жорсткості - бікарбонатів кальцію і магнію при нагріванні води до 85-110°С, що супроводжується утворенням погано розчинних карбонату кальцію і гідроокису магнію, що випадає у вигляді твердого осаду. При цьому способі частково віддаляються розчинені у воді кисень і вуглекислий газ.

Термічний спосіб вимагає громіздкої апаратури і тому застосовується в поєднанні з хімічним, при якому як реагенти використовуються їдкий натр і кальцинована сода.

Хімічне зм'якшування води здійснюють методом осадження або катионного обміну, принципово відмінними один від одного.

Обробка води осадженням полягає в створенні умов, при яких накипоутворювачі випадають в осад, а у воді залишаються легкорозчинні речовини, не створюючи накипу.

На мал.2 показана содорегенеративна водопом'ягчувальна установка ВНІЇСП. Прямокутний резервуар роздільний на три відділення: реактор /, відстійник // і бак чистої води III,

Мал.2. Содорегенеративна водопом'ягчувальна установка ВНІЇСП: / - реактор; // - відстійник; // / - бак для чистої води; 1 - масловіддільник - 2 - дозатор; 3 і 8 - трубопроводи; 4 - головки; 5 - приймач; 6 і 7 - ежектори - 9 - дренажна труба; 10 - регулятор рівня; 11 - поплавковий покажчик рівня

закриті герметично кришками. Відділення повідомляються між собою щелевидними вирізками і мають конічні днища з дренажними трубами 9 для видалення шламу. Хімічні реакції і зм'якшування води відбуваються в реакторі, розділеному на три відсіки подовжніми перегородками. Над верхньою частиною середнього відсіку поміщається головка 7, в яку поступає зм'якшувана вода. Усередині головки є два гідравлічні затвори, утворені циліндром і двома знімними тарілками. Під головкою знаходиться приймач 5, в який поступають розчин соди з дозатора 2 і вода. До нижньої частини приймача приєднаний ежектор 6, працюючий на гострій або відпрацьованій парі, попередньо обчищеному від масла.

Ежектор відсисає воду з приймача, нагріває її до 96-98°С і подає в розчин. Під дією високої температури в реакторі відбуваються розпад солей тимчасової жорсткості і взаємодія соди з солями постійної жорсткості.

Вода з центральної порожнини двома паралельними потоками переходить в дві бічні порожнини, відокремлені від середньої перегородками, що не доходять до низу. В нижній частині кожної порожнини знаходяться ежектори, що працюють під дією продувочной води. Тут вода нагрівається до 103°С і зм'якшується остаточно. Після зм'якшування кипляча вода підіймається по бічних порожнинах вгору і переходить у відстійник. При цьому з неї виділяються повітря, гази і пара. У відстійнику вода опускається вниз, залишає ті, що містяться в ній зважені частини, огинає перегородку і поступає в бак зм'якшеної води. Бак забезпечений покажчиком поплавця // рівня і автоматичним регулятором поплавця 10 рівня, призначеним для підтримки постійного рівня води в баку.

Пара і гази, що виділилися в реакторі з киплячої води, поступають в головку 4. Пара, охолоджуючись поступаючою водою, конденсується, а повітря і гази виходять назовні.

Продуктивність содорегенеративних установок - 1,5 - 2,5 т води в 1 ч.

Зм'якшування води методом катіонного обміну засновано на здатності деяких нерозчинних у воді речовин замінювати обмінний катіон (катіон - частина молекули, несуча позитивний електричний заряд, - атоми металів і група N1^) катіонами солей води в процесі її фільтрування через шар катіоніта. Залежно від того, який катіон бере участь в обміні, розрізняють Na - і Н - катіоніровання.

В якості катіоніту для зм'якшування води використовують сульфовугілля (роздроблене кам'яне вугілля, оброблене спочатку сірчаною кислотою, а потім куховарською сіллю) або вофатит (синтетична смола).

Характеристикою зм'якшуючих властивостей катіонітов є місткість поглинання, виражена в грам-еквівалентах іонів кальцію і магнію на 1 м3. Наприклад, місткість поглинання сульфовугілля і вофатита складає 280-300 г-экв/м3.

Процес катіонує відбувається в спеціальних апаратах - катіонітових фільтрах.

Мал.3. Катіонітовий фільтр: 1 - вхід жорсткої води; 2 - вхід розчину солі; 3 - вхід промивальної води; 4 - вхід зм'якшеної води; 5 - переливши в дренажний канал

Катіонітові фільтри (мал.3) є металевими закритими резервуарами циліндрової форми заввишки 1-4 м, діаметром до 3 м, усередині яких поміщається сульфовугілля. Товщина "шару сульфовугілля залежить від жорсткості зм'якшуваної води. Чим жорсткіше вода, тим товще повинен бути шар сульфовугілля. В нижній частині фільтру під шаром сульфовугілля розташовується дренажний пристрій, що складається з колектора і системи приєднаних до нього труб. До верхньої частини цих труб приварені патрубки з різьбленням для того, що нагвинчує дренажних ковпачків з пластмаси або фарфору. В ковпачках є отвору діаметром 2-3 мм або щілини шириною 0,3 мм Ковпачки служать для рівномірного розподілу води по перетину фільтру під час роботи і при розпушуванні.

Перед катіонуванням поверхневі води слід піддати коагуляції і освітлюванню на механічних фільтрах, оскільки механічні домішки, що є у воді, засмітять фільтр і приведуть до передчасної зупинки його на регенерацію.

Експлуатація катіонітового фільтру зводиться до послідовного проведення операцій розпушування, регенерації (відновлення обмінних властивостей виснаженого катіонітового матеріалу шляхом обробки 6-8% -вим розчином куховарської солі), відмивання і зм'якшування.

При розпушуванні усувається ущільнення маси катіоніта, що злежалася, досягається кращий доступ розчину регенерації до зерен катіоніта і віддаляються механічні домішки, що нагромадилися у фільтрі.

Розпушування проводиться звичайною водою, а за наявності спеціального бака - водою, що вийшла при попередній регенерації. Для цього відкривають засувку 1 (мал.4) на лінії підведення розпушуючої води, а потім засувку 2 для зливу її в каналізацію. Вода під натиском подається 15 - 20 мін. Проби відбираються через вентиль 7. Спочатку в них буде муть, що свідчить про вимивання шкідливих домішок

Вода для промивки. Пом'ягчена вода.

Мал.4 Схема включення катіонітового фільтру: 1 - засувка для промивки; 2 - засувка для зливу розпушеної води; 3 - засувка для регенерації катіоніта; 4 - засувка, через яку продукти регенерації віддаляються в каналізацію; 5 - засувка для відмивання катіонітового фільтру водою; 6 - засувка, через яку зм'якшена вода поступає в живильний бак; 7 - вентиль для відбору проб: 8, 9 - допоміжні вентилі; 10 - засувка для впускання води в катіонітовий фільтр; 11 - вентиль для завантаження солі в кінці розпушування вода повинна бути освітленою. Якщо останні проби будуть ще каламутними, процес розпушування слід продовжувати.

Після закінчення процесу засувки 1 і 2 закривають.

Після розпушування проводять регенерацію катіоніта натрієм, для чого пропускають через нього 6-8% -ний розчин куховарської солі НаС1. Для входу в катіонітовий фільтр регенераційного розчину відкривають засувку 3 і засувку 4, через яку продукти регенерації прямують в каналізацію. При цьому відбувається зворотний процес: катіоніт забирає з розчину вареної солі катіони натрію і віддає катіони кальцію і магнію. Хлористі, що утворилися, кальцій і магній разом з розчином віддаляються в каналізацію.

Тривалість регенерації: при пуску нового фільтру 12-15 мін, після його роботи 1,5-2 ч. Після закінчення регенерації засувки 3 і 1 закривають. Витрата солі на 1 мъ сульфовугілля складає близько 50-60 р.

Розчин куховарської солі готують в солерозчинника, який є металевою судиною циліндрової форми з сферичною знімною кришкою на фланцях. В ньому є дренажний пристрій, над яким розташовується декілька шарів гравію з різними розмірами зерен, що запобігають віднесенню нерозчинних частинок солі в катіонні фільтри при їх регенерації. Завантаження солі в солерозчинник проводиться через завантажувальну воронку і відкриту засувку 11. Після завантаження відкривають засувку 10 і впускають воду. Сіль розчиняється і розчин поступає в катіонний фільтр при відкритті засувки 3.

Продукти регенерації (СаС12, М§С12) і залишки куховарської солі NаС1 віддаляються при відмиванні катіонного фільтру водою. Для цього відкриваються засувка 5, через яку у верхню частину фільтру поступає прозора коагульована вода (або артезіанська), і засувка 4 для випуску відмивної води в каналізацію. Про закінчення відмивання судять за змістом хлоридів в початковій і відмивних водах. Засувки 5 і 4 при цьому закривають. Час відмивання - 20-25 хв.

Жорстка вода, що підлягає зм'якшуванню, поступає через засувку 5 в розподільний пристрій, проходить через шар катіоніту і, зм'якшена, прямує через дренажний пристрій і засувку 6 в живильний бак.

Тривалість процесу зм'якшування (фільтрації) - 10-16 ч залежно від жорсткості і кількості пропущеної через нього води.

Катіонітові фільтри включають на регенерацію, коли жорсткість зм'якшеної води перевищує 0,3°.

Для котлів малої потужності встановлюється не менше двох катіонових фільтрів.

Обезкиснення живильної води. Присутність у воді кисню і вільної вуглекислоти викликає корозію металу.

Зміст кисню зменшують термічним і хімічним обезкисненням.

Термічне обескиснення води проводять в апаратах, званих деаэраторами. В процесі нагрівання води до температури кипіння при відповідному тиску (1,15 - 1,2 атм) кисень віддаляється з живильної води.

Схема термічного струменевого деаэратора приведена на мал.5. Над живильним баком 1 розміщена деараційна головка 3 циліндрової форми, в якій є дірчасті тарілочки 7. Конденсат і вода, що пройшла попереднє зм'якшування, подаються на верхній розподільний лоток і цівками стікають вниз. Пара, що поступає в деаераційну головку по трубопроводу 2, рухається назустріч цівкам води. Частково конденсуючись, він підігріває воду і відбирає у неї надмірний кисень, після чого віддаляється в атмосферу. Для більш ефективного відбирання кисню температуру вхідної води підтримують в межах 102-104°С.

Мал.5. Схема термічного струменевого деаератора: 1 - живильний бак; 2-паропровід; 3 - деаераторна головка; 4 - трубопровід для відведення пароповітряної суміші; 5 - трубопровід для конденсату; 6 - трубопровід для додаткової води; 7 - діркова тарілочка; 8 - живильний насос

Хімічне обезкиснення здійснюють додаванням в живильні трубопроводи до економайзера сульфіту натрію (сульфітує). В результаті хімічної реакції кисень з'єднується з сульфітом натрію і утворюється сульфат.

Недоліки цього способу: необхідність підігріву води до 80°С, висока вартість реактивів і збільшення солевмісту води; переваги: відсутність присоса повітря по шляху проходження води до казана.

Хімічне обезкиснення проводять тільки після термічної деаерації.

4. Внутрішньокотельна обробка води
Для зменшення утворення накипу на поверхнях нагріву і збільшення терміну їх служби проводять внутрішньокотельну обробку води. Внутрішньокотельна обробка води хімічна, термічна і термохімічна.

Хімічна внутрішньокотельна обробка води здійснюється періодичним введенням всередину казана, що харчується не зм'якшеною водою, хімічних реагентів, зокрема антинакипінів. Як антинакипінів застосовують луги: каустичну NaOH і кальциновану соду Nа2СО3 і тринатріфосфат Ма3РО4.

Каустична сода є реагентом на магнезійні солі жорсткості води, стабілізує частинки кальцію СаСО3, що виділяються, в крупнодисперсному стані, перешкоджає відкладенню карбонату кальцію на стінках поверхонь нагріву і зменшує корозію металу.

Кальцинована сода переводить сульфат кальцію Са5О4 в карбонат кальцію СаСО3, що виділяється при деякому надлишку Na2СО3 в лужному середовищі у вигляді шламу, казана, що легко видаляється при продуванні.

Трінатрійфосфат надає дію, аналогічну кальцинованій соді. Крім того, введення його в котельну воду сприяє розпушуванню накипу і освіті на поверхні металу захисної плівки від корозії. Тому до введення в казан антинакипінів його необхідно ретельно очистити від накипу, оскільки вона відпадатиме і може закупорити кип'ятильні труби або продувочну арматуру, що може привести до аварії котла.

Склад і дозування хімічних речовин залежно від жорсткості води в грамах на 1 т води приведені в табл.1.

Таблиця 1

Дозування хімічних речовин для котельної води

Хімічні речовини	Жорсткість живильної води в град
	Від 8	15	20	25	30	Більше 30
Трінатрійфосфат	10	10	15	20	20	20
Каустична сода	20	25	30	30	35	40
Дубовий екстракт	5	5	5	5	5	5

Суміш складають в наступній послідовності: готують водний розчин каустичної соди і дубового екстракту, а потім додають в нього тринатрійфосфат.

Приклад. Скласти водний розчин антинакипіну для живильної води жорсткістю 20° при місткості реагентного бака 400 л.

Рішення. На 400 л живильної води жорсткістю 20° потрібен: тринатрійфосфату 15x0,4=6 г, каустичної соди 30x0,4=12 г і дубового екстракту 5X0,4=2 р.

При хімічній внутрішньокотельній обробці води не вимагається споруди водоочищувальних пристроїв і спеціально навченого персоналу. Дозатори і необхідні трубопроводи легко розміщуються в існуючих котельних приміщеннях. Проте така обробка води не забезпечує безнакипного режиму роботи парових казанів. Хімічну внутрішньокотельну обробку води можна застосовувати тільки для неекранованих водотрубних і жаротрубних котлів, пристосованих для зручного відведення шламу під час роботи. Термічна внутрішньокотельна обробка води, вживана звичайно в малих котельних установках, дозволяє працювати при живленні казана водою з жорсткістю до 40° без вживання складних водопом'ягчувальних пристроїв.

Єство процесу термічної внутрішньокотельної обробки води полягає в тому, що випадання солей жорсткості з живильної води в шлам відбувається в реакторах (жолобах), розташованих в паровому просторі барабана казана. Живильна вода, завдяки безпосередньому зіткненню з парою, нагрівається в реакторі до температури насиченої пари, внаслідок чого накипоутворювачі випадають в шлам. З реактора вода разом з шламом по не обігріті опускній трубі або по спеціальних опускних кишенях поступає в нижню частину водяного простору казана, де і відбувається відстій шламу. Зм'якшена живильна вода змішується з котельною водою, а шлам у міру накопичення віддаляється при продуванні казана. Термічна внутрішньокотельна обробка води не забезпечує без накипного режиму роботи казанів, але значно знижує накипоутворення. Тому при великій не карбонатній жорсткості така обробка води застосовується в комбінації з добавкою антинакипінів. Термічна внутрішньокотельна обробка води застосовується для казанів невеликої потужності.

Термохімічна внутрішньокотельна обробка води. Термохімічне зм'якшування забезпечує часткове зм'якшування води і збільшує період роботи між чищеннями казана від накипу в 3-4 рази. Воно полягає в наступному. Живильна вода поступає в реактор 2 (мал.6) каскадні типи, розміщений в паровому просторі казана, і нагрівається в ньому до температури 4 насичені пара. Пухирці пари, що підіймаються, захоплюються розтрубом 4. В зігнутій трубі 3 перекачуючи контури утворюється легка пароводяна емульсія яка підіймається по ній і поступає в реактор.

Мал.6. Схема термохімічного водозм'якшування: 1-патрубок для надходження живильної води; 2-каскадні реактори; 3 - зігнута, труба перекачуючого контура; 4--раструб; 5 - перегородка; 6 - штуцер для продування котла; 7 - направляючий кишеня

Разом з котельною водою в реактор поступають луги, що містяться в ній. В результаті нагрівання живильної води в реакторі і хімічної взаємодії з лугами солі тимчасової жорсткості і частина солей постійної жорсткості випадають в реактор у вигляді шламу. Шлам по бічних кишенях, що утворився, потрапляє в нижню частину казана і віддаляється при продуванні.

Термохімічні водозм'якшування можна застосовувати для котлів з тиском пари до 15 атм.

Магнітна обробка води. В невеликих котельних застосовують обробку води магнітним полем. Під впливом магнітного поля змінюється структура будови солей жорсткості води, унаслідок чого вони не відкладаються на поверхнях нагріву казана у вигляді накипу, а перетворюються на шлам, що видаляється при продуванні казанів.

Магнітна обробка води ефективна тільки для водогрійних і парових котлів низького тиску при загальному солевмісті води не більше 400 мг-экв/л, загальної жорсткості не більше 4 мг-экв/л, не карбонатної жорсткості до 1,5 мг-экв/л. При цьому обов'язкове регулярне і якісне продування котлів для видалення осідаючого шламу.

5. Сепарація пари
Підвищення вогкості одержуваної пари може привести до занесення солями пароперегревателя, оскільки разом з вологою в нього потраплять солі. Волога випарується, а розчинені в ній солі осядуть на внутрішній поверхні трубок пароперегревателя. При тривалій роботі товщина накипу збільшуватиметься, а передача тепла від димових газів до пари - зменшуватися. Це приведе до перегріву трубок пароперегрівача і може викликати утворення випухлин і крізних тріщин. Особливо небезпечне попадання в пароперегрівачі великої кількості вологи, оскільки вона, не встигаючи випаровуватися в пароперегрівачі, може бути винесена парою до споживача і викликати аварію.

Рис. 7 Сепараційний пристрій відбійно-щитового типу: 1 - підйомні труби; 2 - опускні труби; 3 - паровідвідні труби; 4 - труба для подачі живильної води

Рис 8. Сепараційний пристрій при підводі пароводяної суміші в водяний простір котла під дірковий лист, розташований в барабані горизонтально: 1 - підйомні труби; 2 - опускні труби; 3 - паровідвідні труби.

Для зменшення вмісту в парі частинок котельної води в барабані сучасних парових казанів з природною циркуляцією встановлюють спеціальні сепаруючі пристрої.

В котлах з барабанами великого діаметра (жаротрубных, газотрубних, локомобильных і ін.) пристроїв сепарацій немає, оскільки у них велика поверхня дзеркала випаровування, і тому вони працюють з невеликою напругою, при якій пара виходить порівняно сухою. Крім того, у таких котлів великий об'єм парового простору, унаслідок чого швидкість пари невелика і понесені з парою частинки води встигають випасти з парового потоку.

В парових котлах старої конструкції для збільшення об'єму парового простору встановлювали додаткові барабани - сухопарники. Проте установка сухопарників не забезпечувала надійної сепарації пари, вимагала великої витрати металу і значно збільшувала вагу казанів.

На мал.7 показаний пристрій сепарації відбійно-щитового типу. Відбійні щити, розташовані по обох сторонах і по всій довжині барабана, направляють пароводяну суміш в середню частину барабана. Така схема розташовує відбійних щитів дозволяє рівномірно розподіляти пару в паровому просторі казана. Шиті утворюють щілини, при виході з яких пароводяна суміш розділяється: вода стікає, а пара прямує до виходу з барабана.

На мал.8 показаний пристрій сепарації при підводі пароводяної суміші під розташований в барабані горизонтальний дірчастий лист. Пара, підіймаючись вгору, проходить через численні отвори дірчастого листа і рівномірно по всій ширині і довжині барабана виходить в паровий простір.

Список використаної літератури

1. Онищенко Н.П. “Эксплуатация промышленных и отопительных котельных установок" Москва, 1967.

2. Стоцкий Л.Р. “Машинист (кочегар) котельных на жидком и газообразном топливе" Москва "Недра", 1975.