 |
|
Общие сведения о воде.
Методические указания
Часть IV: Выбор и расчет системы подготовки воды
Содержание
1. Общие сведения о воде. 4
2. Роль примесей воды при ее использовании в энергетике 5
3. Водно-химический режим котлов 7
4. Обработка воды методами ионного обмена. Nа-катионирование 8
5. Выбор и расчет системы водоподготовки 9
6. Деаэрация питательной и подпиточной воды 12
7. Выбор и расчет деаэратора 13
8. Список использованной литературы 14
Общие сведения о воде.
Для водоснабжения энергообъектов используются в большинстве случаев природные воды, как поверхностные (из рек, озер, прудов), так и подземные (из артезианских скважин). Все воды содержат разнообразные примеси, попадающие в воду в процессе ее естественного круговорота в природе. Кроме того, возможно загрязнение водоисточников бытовыми и промышленными стоками.
Все примеси, загрязняющие воду, подразделяются на три вида в зависимости от размера их частиц:
1. Истинно растворенные примеси находятся в воде в виде ионов, отдельных молекул, комплексов или состоят из нескольких молекул. Размер этих частиц менее 10-6 мм. В истинно растворенном состоянии в воде находятся газы (О2, СО2, Н2S, N2), а также катионы и анионы поступивших в воду солей Са2+, Мg2+, Nа+, К+, НСО3-, Сl-, SО42-, NO3-, NО2-.
2. Коллоидно-растворенные примеси имеют размеры частиц порядка 10-6 – 10-4 мм. Каждая из частиц образована большим числом молекул (их может быть несколько тысяч). Эти примеси могут быть как органического, так и минерального происхождения. К первым относятся гуминовые вещества, вымываемые из почвы, ко вторым – кремниевые кислоты, соединения железа.
3. Грубодисперсные примеси имеют размер частиц более 10-4 мм. Это растительные остатки, частицы песка, глины и т.д. Содержание грубодисперсных примесей в природных водах различно в разное время года: для равнинных рек максимальное содержание наблюдается в период паводка (таяния снегов), для горных рек – в паводок и в периоды ливней в горах.
Для оценки качества природных вод и вод энергообъектов на различных стадиях технологического процесса приняты нижеперечисленные показатели:
1. Взвешенные вещества – определяют непосредственно в отобранной пробе, пользуясь весовым методом.
2. Сухой остаток СО (мг/л) – определяют путем выпаривания определенного объема предварительно профильтрованной пробы и последующего просушивания остатка при температуре 110-120 оС. Сухой остаток выражает содержание растворенных в воде минеральных и органических примесей, нелетучих при указанной температуре. Содержащиеся в природной воде Са(НСО3)2 и Мg(НСО3)2 при выпаривании разлагаются с выделением Н2О и СО2, и в сухом остатке появляются СаСО3 и МgСО3. Это надо иметь в виду, сравнивая сухой остаток с минеральным.
3. Минеральный остаток (общее солесодержание) – подсчитывается путем суммирования концентраций катионов и анионов, определенных при проведении полного химического анализа воды.
4. Прокаленный остаток (мг/л) – характеризует содержание в воде минеральных веществ. Его определяют путем прокаливания при 800 оС сухого остатка. При прокаливании сгорают органические вещества и частично разлагаются карбонаты.
5. Окисляемость – показатель, характеризующий содержание в воде органических веществ.
6. Общая жесткость Жо (мг-экв/л, мкг-экв/л) – суммарная концентрация в воде катионов кальция и магния. Общую жесткость подразделяют на карбонатную (Жк) и некарбонатную (Жнк): Жо= Жк+ Жнк Карбонатная жесткость обуславливается наличием в воде бикарбонатов и карбонатов кальция и магния, некарбонатная жесткость – присутствием в воде хлоридов и сульфатов кальция и магния.
7. Общая щелочность воды Що (мг-экв/л) – суммарная концентрация в воде растворимых гидроксидов и анионов слабых кислот НСО3- и СО32- за вычетом концентрации ионов водорода.
8. Ионный состав воды. Вода всегда электрически нейтральна, поэтому сумма концентраций содержащихся в ней катионов равна сумме концентраций анионов при условии, что они выражены в мг-экв/л. Этой закономерностью, называемой уравнением электронейтральности раствора, пользуются при проверке правильности выполнения анализа воды. В водах энергетических объектов могут присутствовать ионы, приведенные в таблице:
| Катионы | Анионы |
| Водород Н+ Натрий Nа+ Калий К+ Аммоний NН4+ Кальций Са2+ Магний Мg2+ Железо двухвалентное Fe2+ Железо трехвалентное Fe3+ Алюминий Аl3+ Медь Сu2+ | Гидроксильный ОН- Бикарбонатный НСО3- Карбонатный СО32- Нитритный NO2- Нитратный NO3- Хлоридный Cl- Фторидный F- Сульфатный SO42- Силикатный SiO32- Ортофосфатный РО43- Гидросульфидный НS- |
Химически чистая вода является очень слабым электролитом, только одна из десяти миллионов молекул диссоциирует на ионы Н+ и ОН-: Н2ОÛН+ + ОН-.
Отрицательный логарифм концентрации водородных ионов, называемый водородным показателем рН, для химически чистой воды равен 7. В зависимости от значения рН водного раствора оценивают реакцию среды:
| Реакция среды | Значение рН |
| Кислая | 1-3 |
| Слабокислая | 4-6 |
| Нейтральная | |
| Слабощелочная | 8-10 |
| Щелочная | 11-14 |
Вода для питьевых целей имеет рН=6,5-9,0.
9. Растворимые газы. Для вод, используемых для энергетических целей, важное значение имеют растворенные в воде газы: кислород, углекислота, сероводород, аммиак. Кислород поступает в воду из воздуха, где его содержится около 21%. Концентрация кислорода в поверхностных водах близка к значению растворимости его при данной температуре и давлении. Растворимость О2 при контакте с воздухом при атмосферном давлении 760 мм Нg следующая:
| Температура воды, оС | ||||||
| Содержание О2, мг/л | 14,6 | 11,3 | 9,1 | 8,3 | 1,6 |
Основным источником поступления в воду углекислоты (содержание СО2 в воздухе невелико – всего 0,04%) являются биохимические процессы разложения органических веществ в природе. Растворяясь в воде, СО2 реагирует с водой, образуя гидратированную форму Н2СО3.