Зачем нужна система ХВО и для чего ее настраивать

ХВО — это химводоочистка воды, которая проводится для получения жидкости с определенными свойствами с целью использования в промышленности. На производстве задействуются специальные установки и узконаправленные методики промышленной водоподготовки. Основная цель — получить жидкость с физическими и биохимическими характеристиками, которые нужны для обеспечения бесперебойной работы оборудования.

В процессе обработки после отделения крупных примесей на фильтре механической очистки используют Na-катионитовые системы умягчения воды в составе ХВО. Коррозионноактивные частицы хлоридов и сероводорода устраняются на фильтрах обезжелезивания или в комплексных установках. O₂ и CO₂, которые растворены в воде, убирают методом аэрации и реагентного связывания с регулированием pH.

Изображение от usertrmk на Freepik

Где используется химводоочистка

В системах охлаждения технологических установок промышленных предприятий часто происходят сбои из-за низкого качества охлаждающей воды. Неполадки возникают вследствие образования накипи, коррозии и биологических веществ на стенках установок. Эти отложения провоцируют снижение напора в трубах и оборудовании. В результате уменьшается охлаждающий эффект, сбиваются режимы работы теплоустановок, что влечет за собой существенные производственные потери. Чтобы не допустить негативных последствий, рекомендуется ставить промышленную химводоочистку.

В генераторах вода постоянно контактирует с металлическими элементами котла и рабочими лопастями турбины. Соединения, которые растворены в воде и взаимодействуют со стальными деталями, способствуют:

• появлению солевых отложений или накипи на металлических поверхностях;
• циркуляции взвешенного шлама в пароводяном цикле;
• образованию коррозии.

Водоподготовка для котельных и сферы теплоэнергетики в целом сводится к минимизации риска появления накипи, т. е. карбонатных отложений на стенках установок, а также к максимальному снижению коррозионной активности растворенных элементов. Этому способствует специальное устройство химводоочистки.

В питательной жидкости парогенераторов должно быть минимальное содержание вредных примесей. Они определяются по следующим параметрам:

• жесткости;
• прозрачности;
• минерализации;
• содержанию кремния;
• величине pH;
• растворенным газам.

Конкретные показатели примесей отражаются в технической документации по использованию оборудования.

Проблемы, которые решает химводоочистка в теплосетях

Химводоочистка в котельных — это комплекс водоподготовительного гидрооборудования, которое предназначено для устранения проблем, возникающих в процессе использования тепловых сетей и трубопроводов. Рассмотрим основные из них.

Механические и коллоидные примеси

Вода, поступающая в паровые котлы, должна быть избавлена от примесей, поскольку они увеличивают объем шламосодержания, способствуют появлению вторичной накипи и ухудшают характеристики насыщенного пара. Большинство взвешенных веществ устраняется на начальном этапе водоочистки путем осветления и фильтрации через зернистую структуру магистральных фильтров. При избирательной добавке ионообменных смол в загрузки фильтров устраняются и другие загрязнения, включая тяжелые металлы.

Накипь

Химические отложения возникают в результате нарушения карбонатного равновесия из-за нагрева воды и взаимодействия ионов HCO₃ и CO_2– с Ca²⁺. На процесс разложения гидрокарбонат-ионов, смены карбонатной жесткости оборотной жидкости и интенсивность отложений CaCO₃ влияют:

• содержание HCO_3– и CO_2–, Ca²⁺ и Mg²⁺;
• уровень нагрева охлаждающей воды;
• температурный диапазон работы.

Дополнительное воздействие оказывают взвешенные частицы, коллоидные и растворенные органические компоненты, а также интенсивность движения потока и сухой остаток жидкости.

Чтобы пресечь образование отложений, применяют технологию одно- или двухступенчатого умягчения воды ионным обменом. Выполняют деминерализацию обратноосмотическим методом, коррекционным реагентным фосфатированием или подкислением.

Коррозия

ХВО эффективно справляется и с этой проблемой. Теплоэнергетические системы подвержены химическим и электрохимическим коррозионным процессам. К коррозии первого типа относится окисление внешней поверхности нагрева горячим дымом или стали перегретым паром. Также в нее входит разъедание металлических деталей смазочными материалами.

Электрохимическое окисление возникает при взаимодействии стали с паровой водой. Также оно происходит при контакте металлической поверхности с растворенным кислородом или углекислым газом. Детали начинают разрушаться с момента перехода ионов железа в раствор с одних участков поверхности и усвоения электронов ионами водорода на других. По итогам ионизации молекулярного кислорода, растворенного в воде, и разряда ионов водорода у катодов формируются гидроксильные группы OH–. Они вступают в реакцию с ионами железа, создавая нерастворимые гидроксиды.

Fe²⁺ + OH– → Fe(OH)₂

4Fe(OH)₂ + O₂ + H₂O → 4Fe(OH)₃

Рыхлый осадок, формирующийся в результате реакции в толще раствора, не пресекает дальнейший переход атомов железа в раствор. Если в системе одновременно присутствуют кислород и угольная кислота, процесс усугубляется. H₂CO₃ негативно влияет на связь элементов коррозии с металлом. Это соединение способствует их уносу потоками воды и пресекает формирование оксидного слоя. Кроме этого, углекислота — буферный раствор, который может поддерживать постоянную концентрацию в воде ионов водорода у поверхности металла, провоцируя коррозионные процессы. Проблема устраняется с помощью декарбонизации и удаления газов на фильтрах смешанной загрузки, для чего и задействуется ХВО.

Химводоочистка жидкости для котлов

Оборудование бывает водогрейным и паровым. Выполняет разные функции и имеет различные требования к обслуживаемой воде. Нужные характеристики определяются мощностью котла и рабочими нагрузками. Качество жидкости должно обеспечивать надежное функционирование системы при минимальной вероятности появления коррозии, накипи и прочих отложений. ХВО позволяет избежать аварийных ситуаций в быту и на производстве. Требуемые ПДК отражены в технических и нормативных документах. Конкретизируются в инструкции по эксплуатации котлов.

Изображение от usertrmk на Freepik

Оборудование для ХВО

Чтобы минимизировать риск поломки котельной установки и продлить срок ее службы, нужно правильно подобрать водоподготовительный комплекс для ХВО.

Стадии водоочистки зависят от качества используемой жидкости и заявленных требований:

1. Устранение крупных примесей. Для этого задействуются фильтры механической очистки, осаждение и коагуляция.
2. Удаление органических веществ. Применяется метод флотации.
3. Промышленные фильтры обезжелезивания. В них связываются коррозионноактивные примеси хлоридов, железа и сероводорода.
4. Химводоочистка от марганца и железа на ионообменных фильтрах комплексной загрузки.
5. Физическая вакуумная деаэрация и декарбонизация.
6. Постоянное умягчение жидкости с использованием ионообменных смол.
7. Деминерализация на фильтрах обратного осмоса тонкой очистки.
8. Дозированная обработка раствора воды реагентами.

Технология деминерализации установками обратного осмоса пользуется высоким спросом при подготовке воды для котлов. Ее востребованность объясняется тем, что при фильтрации на полупроницаемой мембране не нужно использовать большое количество реагентов. Нет вредных стоков, снижается количество продувок котловой системы.

Объем воды играет ключевую роль для эффективного функционирования котлов и продления эксплуатационного ресурса. Правильный подбор оборудования для очистки воды при проектировании и обслуживании котельных снизит количество проблем в будущем. Будет способствовать уменьшению энергозатрат и времени простоя. Чем выше качество очистки котловой, питательной и водогрейной жидкости, тем больше теплоотдача парогенераторов и котельных установок. Лучшие показатели производительности котельных обеспечиваются только комплексным подходом при выборе оборудования, начиная от фильтров грубой очистки и заканчивая обработкой воды внутри установок.