Водопідготовка - f
Аналіз сучасних вимог до якості і кількості води для систем централізованого теплопостачання
Д.т.н. В. В. Шищенко, професор, завідувач лабораторією екології та водопідготовки, ВАТ «Об'єднання ВНІПІенергопром», м.Київ
Показники якості мережевої та підживлювальної води
Верхня межа значень pH для вод обох типу допускається тільки при глибокому пом'якшенні, нижній - з дозволу енергосистеми може коригуватися в залежності від інтенсивності корозійних явищ в обладнанні та трубопроводах системи теплопостачання.
Викладені вище вимоги не містять положень, що обмежують використання технічної води в закритих теплових мережах, не обумовлені умови деаерації води. У той же час, відповідно до [2, п. 6.15] якість вихідної води для відкритих і закритих систем теплопостачання має відповідати вимогам СанПіН [3] і ПТЕ [1], а технічну воду можна використовувати при наявності «термічної» деаерації. Під цим терміном, очевидно, мається на увазі деаерація при температурі вище 100 ОC. Така ж деаерація необхідна для забезпечення епідемічної надійності гарячої води при відкритих системах теплопостачання [4, п. 2.4].
Відповідно до наведеного вище, широко використовувані в даний час вакуумні деаератори повинні застосовуватися тільки в закритих теплових мережах за умови використання для їх підживлення води питної якості. Ця вимога виконується на більшості котелень, зазвичай використовують воду питної якості. На ТЕЦ такий варіант зустрічається вкрай рідко.
Для подолання зазначеного обмеження пропонується подпиточной воду після вакуумних деаераторів нагрівати в теплообмінниках до температури не нижче 100 ОC з подальшим при необхідності її охолодженням [5]. Такий варіант роботи рекомендується і для відкритих систем теплопостачання при підживленні їх технічною водою. Однак документів, що регламентують можливість такої роботи, немає.
Для забезпечення умов, при яких карбонатное накипоутворення протікає з інтенсивністю не більше 0,1 г / (м2.ч), граничне значення карбонатного індексу (твір загальної лужності та кальцієвої жорсткості) мережної води (Ікс) не повинно перевищувати значення, що залежить від типу теплообмінного обладнання (водогрійні котли або мережеві підігрівачі), температури нагріву мережної води і її pH [1, табл. 4.3 і 4.4].
У цих таблицях наведені значення Ікс при рН 9,2, проте верхня межа pH не вказано. У той же час відмічено, що для закритих систем теплопостачання з дозволу енергосистеми верхня межа значення рН допускається не більше 10,5 при одночасному зменшенні значення карбонатного індексу до 0,1 (мг-екв / дм3) 2. При цьому не вказано, для якого діапазону температур і pH правомірно останнє положення.
Значення ІКП підживлювальної води відкритих систем теплопостачання повинні бути такими ж, як нормативні значення Ікс.
Значення ІКП підживлювальної води для закритих систем теплопостачання має бути таким, щоб забезпечити нормативне значення Ікс з урахуванням частки присосов водопровідної води [1].
Частка реальних присосов водопровідної води визначається за формулою,%:
де ЖС, ЖП і ЖВ - загальна жорсткість відповідно мережевий, подпиточной і водопровідної води, мг-екв / дм3.
Значення ІКП підживлювальної води рекомендується визначати за формулою:
ІКП = Ікс / (1 + 0,01 а). (2)
а значення Сап і ЩП визначаються за відповідними балансами:
де Сап, Сав і Сас - кальцієва жорсткість відповідно подпиточной, водопровідної і мережевої води, мг-екв / дм3; Щп, ЩВ і ЩС - лужність відповідно подпиточной, водопровідної і мережевої води, мг-екв / дм3.
Як показали виконані раніше розрахунки [6, 7], використання формули (2) для визначення ІКП і Сап призводить до значного завищення їх значень. Як приклад на малюнку представлені значення Сап при Ікс = 0,9 (мг-екв / дм3) 2, різних складах водопровідної води і методах підготовки підживлювальної води в залежності від частки присосов. Проаналізовано три найбільш поширені технології підготовки підживлювальної води: натрій і водень-катіонірованіе з голодної регенерацією катионита (Hг-катіонірованіе) водопровідної (коагульованої) води (варіанти Аі Б на малюнку), а також натрій-катіонірованіе вапняно-коагульованої води (варіантВ).
Розрахунок проводився в такий спосіб.
При відомих значеннях ЩВ і ЩП (остання залежить від методу водопідготовки) за рівнянням (5) визначається ЩС. Тоді допустима кальцієва жорсткість мережної води повинна дорівнювати:
При відомих значеннях Сас і Сав величина Сап визначається за рівнянням (4).
Значення Сап відповідно до методики, запропонованої в ПТЕ [1], визначалося за перетвореною формулою (2):
Наведені на малюнку результати підтвердили, що при розрахунку за рекомендаціями ПТЕ [1] допустимі значення Сап значно перевищують фактично необхідне, особливо зі збільшенням мінералізації і частки присосов водопровідної води, і в ряді випадків (варіант А4) взагалі не може бути забезпечено.
При високих pH, мінімальному значенні Ікс = 0,1 (мг-екв / дм3) 2 і підготовці підживлювальної води шляхом натрій-катіонітного пом'якшення водопровідної води середньої мінералізації (ЩП = ЩВ = ЩС = 2,5 мг-екв / дм3) значення Сап за формулою (6) при а = 1% повинно бути 0,019 мг-екв / дм3. При а = 2% і вище значення Сап за формулою (6) набуває від'ємних значень, що свідчить про неможливість забезпечити вказане вище значення Ікс = 0,1 (мг-екв / дм3) 2.
Отже, максимальна частка присосов повинна бути обмежена величиною, при якій не перевищується значення Ікс мережної води при відповідній якості підживлювальної води, яке забезпечується можливістю обраного методу водопідготовки. У ПТЕ допустиме значення частки присосов не нормується, а при відсутності експлуатаційних даних рекомендується приймати на рівні 10% (в ПТЕ помилково наведено цифру 105).
Подпиточной вода і втрати мережної води
Особливої актуальності нормування присосов набуває при зниженні загальних втрат мережної води. В даний час в цілому ряді систем централізованого теплопостачання втрати мережної води значно знизилися і не перевищують 0,1-0,15% від обсягу теплової мережі на годину і менше. Зарубіжний досвід свідчить про можливість їх скорочення до 0,15% на добу (близько 0,006% на годину). При таких показниках повинна бути значно скорочена абсолютна величина присосов за рахунок підвищення рівня експлуатації і використання досконаліших в цьому плані пластинчастих теплообмінників.
Значні розбіжності виникають при визначенні необхідної продуктивності установок підготовки підживлювальної води.
Відповідно до ПТЕ [1] середньорічна витік теплоносія з водяних теплових мереж повинна бути не більше 0,25% середньорічного обсягу води в тепловій мережі і приєднаних системах теплоспоживання в годину незалежно від схеми приєднання (за винятком систем гарячого водопостачання, приєднаних через водоподогреватели). Сезонна норма витоку теплоносія встановлюється в межах середньорічного значення.
При визначенні витоку теплоносія не повинно враховуватися кількість води на наповнення трубопроводів і систем теплоспоживання при їх плановому ремонті і підключенні нових ділянок мережі і споживачів, промивку, дезінфекцію, проведення регламентних випробувань трубопроводів і обладнання теплових мереж. Для покриття цих втрат продуктивність водопідготовчої установки (ВПУ) повинна бути збільшена в середньому на 0,1-0,2%.
В результаті максимальна продуктивність ВПУ не перевищує 0,35-0,45% від зазначеного вище середньорічного обсягу води в тепловій мережі.
Крім того, при проектуванні ВПУ завжди закладається резерв обладнання в розмірі від 25 до 100%.
У той же час згідно [2, п. 6.16] розрахункову годинну витрату води для визначення продуктивності водопідготовки та відповідного обладнання для підживлення закритих систем теплопостачання приймається 0,75% від фактичного обсягу води в трубопроводах теплових мереж та приєднаних до них системах опалення і вентиляції будівель . Для безперервної роботи ВПУ з такою продуктивністю також необхідний резерв обладнання в зазначених вище межах.
Крім того, відповідно до [2, п. 6.19] в закритих системах теплопостачання на джерелах теплоти потужністю 100 МВт і більше слід передбачати установку баків запасу хімічно обробленої і деаерірованной підживлювальної води місткістю 3% обсягу води в системі теплопостачання. Для великих систем теплопостачання необхідний обсяг таких баків досягає декількох тисяч м3.
При цьому для відкритих і закритих систем теплопостачання повинна передбачатися додатково аварійна підживлення хімічно обробленої і недеаерірованной водою, витрата якої приймається в кількості 2% від обсягу води в трубопроводах теплових мереж та приєднаних до них системах опалення та вентиляції [2, п. 6.17]. При наявності декількох окремих теплових мереж, що відходять від колектора джерела тепла, аварійне підживлення допускається визначати тільки для однієї найбільшої за обсягом теплової мережі. Для відкритих систем теплопостачання аварійна підживлення повинна забезпечуватися тільки з системи господарсько-питного водопостачання.
У розглянутих матеріалах не враховуються резервують можливості при роботі декількох джерел теплопостачання на єдину тепломережу.
В результаті на цілому ряді котелень і ТЕЦ проектна продуктивність ВПУ значно перевищує фактичну потребу в під-піточной воді. Це призводить до нераціонального використання обладнання, необґрунтованого збільшення витрат на вироблення подпи-точної води теплової мережі.
Необхідна розробка єдиного підходу до вирішення цього питання.
Утилізація мережної води
Практично відсутні заходи щодо утилізації мережної води при ремонті трубопроводів. Рекомендації про те, що для зменшення втрат мережної води і відповідно теплоти при планових або вимушених випорожненнях теплопроводів допускається установка в теплових мережах спеціальних баків-накопичувачів, місткість яких визначається обсягом теплопроводів між двома секціонувальними засувками [2, п. 6.26], практично не реалізуються. Допускається злив води безпосередньо з однієї ділянки трубопроводу в суміжний з ним ділянку, а також з трубопроводу, що подає в зворотний [2, п. 10.23], проте необхідні для цього заходи не обумовлені.
В одній статті складно розглянути всі суперечності і недоліки існуючих нормативних документів і рекомендацій. Її основна мета - показати необхідність їх коригування та узгодження для забезпечення надійної та економічної роботи систем централізованого теплопостачання.
скачати архів.zip (676 кБт) Версія для друку Обговорити статтю в форумі
Практика впровадження сучасних рішень по реконструкції водопідготовчих установок. Балаев І.С. Яковенко О.Б. Градусова М.А.
,
Подивитися всі статті по темі: Водопідготовка
Один номер - 643,50 р
(Безкоштовна доставка поштою) замовити
Журнал «Новини теплопостачання» - це практичні рекомендації для надання конкретної допомоги теплопостачальним організаціям, промисловим підприємствам з самостійним тепловим господарством і відповідним підрозділам адміністративних органів, які відповідають за якість теплопостачання. Детальніше.