uzluga.ru
добавить свой файл
1


Очистка воды от растворенных газов

(30.11.2011)





Поступление газов в воду

  • природные примеси

  • образуются в процессе водоподготовки

  • поступают в вакуумной части ТЭС с присосами воздуха



Подразделение газов

  • химически взаимодействующие с водой (CO2, NH3, Cl2)

  • не взаимодействующие с водой (N2, O2, H2)

  • коррозионно-активные (O2, CO2, Cl2)

  • инертные (N2, H2)



Необходимость удаления газов

Предотвращение коррозии оборудования – удаление коррозионно-активных газов O2, CO2, Cl2

Способы удаления газов из воды

  • физический (десорбция газов из воды)

  • химический (связывание путем дозирования реагентами с протеканием химических реакций)



Физический способ удаления газов из воды

Основан на процессах:
  • Десорбция – выделение газов из воды

  • Абсорбция – растворение газов в воде



Равновесие в системе жидкость-газ

  • Закон Генри

Сг = kг · Рг

где
  • Сг – концентрация газа в воде

  • kг – коэффициент абсорбции

  • Рг – давление газа над поверхностью жидкости



Контакт водой с воздухом

Р0 = Р1 + Р2 + Р3 + ... + Рn

где Pi – парциальные давления газов

P0 – общее давление в системе

Пути снижения концентрации газа в воде

З-н Генри: Сг = kг · Рг

З-н Дальтона: Р0 = Р1 + Р2 + Р3 + ... + Рn

т.е. удаление газов (Cг = 0) при Pг = 0, что означает два варианта:
  • P0 = 0 (создание вакуума над водой)

  • P0 = PH2O (нагрев воды до кипения)



Кинетика удаления газов

Общий вид уравнения для скорости десорбции газов:

после преобразования:

Ск = Сг · е-k · F · t

где Ск – конечная концентрация газа через время t

k – коэффициент пропорциональности

F – площадь поверхности раздела фаз

Пути повышения эффективности дегазации путем десорбции

Ск = Сг · е-k · F · t
  • увеличение площади поверхности F

  • увеличение времени контакта t

  • увеличение k



Аппараты для осуществления дегазации путем десорбции

  • декарбонизаторы (удаление CO2)

  • вакуумные деаэраторы (удаление всех газов)

  • термические деаэраторы (удаление всех газов)



Технология удаления CO2 в декарбонизаторе

  • Контакт воды, с растворенным CO2, с воздухом, где парциальное давление PCO2 мало (30 Па = 0,03% по объему)

  • Работает только при pH < 7



Конструкция декарбонизатора с насадкой и вентилятором







Струйный декарбонизатор



Эффективность работы декарбонизатора

Теоретически при температуре 40°С и PCO2 = 30 Па:

CравнCO2 = 0,4 мг/л

но, в реальности:

CCO2 = 4-5 мг/л

Расход воздуха: 20 м3 на 1 м3 воды.

Термическая деаэрация

Это процесс десорбции газа, при котором происходит переход растворенного газа из жидкости в находящийся с ней в контакте пар

Условия:
  • доведение воды до кипения (Pо = PH2O)

  • большая площадь контакта

  • определенное время для контакта

  • удаление выделившихся газов от жидкости

Удаление: все растворенные газы

Влияние температуры на деаэрацию

Увеличение температуры:
  • снижается вязкость

  • снижается поверхностное натяжение

  • увеличивается скорость диффузии газов



Конструкции деаэраторов



Технологические особенности деаэрации

  • Необходим выпар деаэратора: 2-3 кг пара на 1 тонну воды

  • Остаточное содержание кислорода: 10 мкг/л



Химические методы связывания O2 и CO2

  • Удаление газов десорбцией возможно только до определенного предела

  • Не всегда есть возможность поставить относительно сложные десорбционные аппараты



Удаление кислорода

  • Сульфит натрия

2Na2SO3 + O2  2Na2SO4

80°C < T < 275°C и pH < 8: котлы среднего давления (3 - 6 МПа), испарители и подпиточная воды тепловой сети.
  • Гидразин-гидрат

N2H4 · H2O + O2  3H2O + N2

Обработка гидразином

  • При t = 105°C, pH = 9 - 9.5 и избытке гидразина около 0,02 мг/дм3 время полного связывания кислорода составляет несколько секунд

  • Дозируется 0,1-0,5%-ного раствор с избытком против стехиометрического количества с учетом:

6Fe2O3 + N2H4  N2 + 2H2O + 4Fe3O4

2CuO + N2H4  N2 + 2H2O + 2Cu
  • В котловой воде и в пароперегревателях избыток гидразина разлагается с образованием аммиака:

3N2H4  4NH3 + N2
  • Гидразин горюч (при концентрации > 40%) и высокотоксичен



Удаление свободной углекислоты (CO2)

  • Дозирование аммиака

NH3 + H2O + CO2  NH4HCO3

NH4HCO3 + NH3  (NH4)2CO3

При этом решаются задачи:
  • удаление CO2

  • повышение pH до 8,5 (снижение коррозии с водородной деполяризацией)