• Термическая деаэрация

В воде всегда содержатся растворенные агрессивные газы, прежде всего кислород и углекислота, которые вызывают коррозию оборудования и трубопроводов. Коррозионно-активные газы попадают в исходную воду в результате контакта с атмосферой и других процессов, например, ионном обмене. Основное коррозионное воздействие на металл оказывает кислород. Углекислота ускоряет действие кислорода, а также обладает самостоятельными коррозионными свойствами.

Для защиты от газовой коррозии применяется деаэрация (дегазация) воды. Наибольшее распространение нашла термическая деаэрация. При нагреве воды при постоянном давлении растворенные в ней газы постепенно выделяются. Когда температура повышается до температуры насыщения (кипения), концентрация газов снижается до нуля. Вода освобождается от газов.

Недогрев воды до температуры насыщения, соответствующей данному давлению, увеличивает остаточное содержание в ней газов. Влияние этого параметра весьма существенно. Недогрев воды даже на 1 °С не позволит достичь требований «Правил ...» для питательной воды паровых и водогрейных котлов.

Концентрация растворенных в воде газов очень мала (порядка мг/кг), поэтому недостаточно выделять их из воды, а важно еще удалить их из деаэратора. Для этого приходится подавать в деаэратор избыточный пар или выпар, сверх количества, необходимого для нагрева воды до кипения. При общем расходе пара 15-20 кг/т обрабатываемой воды, выпар составляет 2-3 кг/т. Снижение выпара может существенно ухудшить качество деаэрированной воды. Кроме того, бак деаэратора должен иметь значительный объем, обеспечивающий пребывание в нем воды не менее 20 ... 30 минут. Длительное время необходимо не только для удаления газов, но и для разложения карбонатов.

Термический струйный деаэратор атмосферного давления

Билет 21

О декарбонизации воды.

В.С.Галустов, д.т.н., профессор.

Декарбонизациейназывают удаление из воды свободного диоксида углерода СО2 для предотвращения углекислотной коррозии оборудования и сетей. Такая необходимость возникает в тех случаях, когда его содержание в воде в силу каких-либо причин многократно превышает равновесное.

Большое количество СО2 может образовываться в схемах умягчения воды с Н-катионированием или подкислением, а также при обезжелезивании артезианской воды. Декарбонизация– один из самых сложных массообменных процессов в цепочке подготовки воды в теплоэнергетике. Его протекание обуславливается большим числом взаимозависимых факторов, способных изменяться в широком диапазоне (например, растворимость СО2 в воде зависит от ее температуры, а та в процессе декарбонизации меняется). Поэтому надо поговорить об основных явлениях подробнее.

О процессе.

Цель декарбонизации– достижение концентраций СО2, близких к равновесной для системы «вода–воздух». Теоретически количество растворенного СО2 в воде при 40 °С при контакте с атмосферным воздухом, парциальное давление СО2 в котором равно 30 Па (0,03 % по объему), составляет 0,4 мг/дм3. Практически содержание СО2 в декарбонизированной воде значительно (в среднем 4–5 мг/дм3) выше. Малое (около 0,03 % по объему) содержание углекислого газа в воздухе позволяет отнести рассматриваемый процесс физической десорбции к процессам, подчиняющимся закону Генри, согласно которому растворимость (или концентрация) газа в жидкости пропорциональна его парциальному давлению над раствором:

Р* = k Ч С*,

где Р* – равновесное парциальное давление; k – коэффициент Генри, определяемый природой газа и температурой t и имеющий размерность давления; С* – равновесная концентрация (растворимость). Наборы значений коэффициента Генри и растворимости СО2 для системы «углекислый газ – вода» приведены в табл. 1.

Однако если бы равновесие определялось столь однозначно, не стоило бы заявлять о сложности процесса. Во-первых, следует иметь в виду, что в промышленной зоне содержание СО2 в воздухе может оказаться значительно больше указанных 0,03 % по объему, тогда и равновесная концентрация будет выше. Во-вторых, приведенные в табл. 1 значения С* справедливы только для чистой, фактически дистиллирован-ной воды. Присутствие в воде различных ионов и ее щелочность существенно влияют на растворимость СО2. На рис. 1дана отражающая этот факт номограмма, построенная для воды с сухим остатком 200 мг/кг при температуре 10 и 20 °С. При других значениях сухого остатка вводится поправочный коэффициент (табл. 2), т.е. содержание СО2 в воде равно значению, найденному по номограмме и умноженному на поправочный коэффициент.

Количество свободной углекислоты, поступающей на декарбонизацию после Н-катионирования или подкисления воды, определяется из уравнения:

Свх = 44Жк +(СО2)ив,

где Жк – карбонатная жесткость, разрушаемая при Н-катионировании, мг-экв/л; (СО2)ив – содержание углекислого газа в воде, мг/л, (перед Н-катионированием).

Так как СО2 – труднорастворимый в воде газ, для завершения процесса его десорбции теоретически достаточно одной ступени контакта воды с воздухом, и преимущества в движущей силе противотока перед прямотоком мало заметны, что должно учитываться при выборе аппарата.