Физико-химические характеристики воды
При работе теплогенерирующей установки в ее различных частях движется вода с разными свойствами, как показано на рис. 2.1:
- исходная (которая берется из открытых водоемов, рек, подземных скважин, хозяйственно-питьевого водопровода);
- химически очищенная (когда вода прошла цикл очистки от солей жесткости);
- питательная (когда из химически очищенной воды удалили газы);
- подпиточная вода (очищенная вода, идущая на подпитку тепловых сетей или на собственные нужды установки);
- котловая (вода, циркулирующая в контуре котла);
- продувочная (солесодержащая вода, удаляемая из котла при продувке);
- сетевая (вода, циркулирующая в тепловой сети). Качество воды может быть охарактеризовано рядом ее параметров:
- количеством взвешенных частиц в воде, мг/кг;
- сухим остатком, мг/кг;
- общим солесодержанием (минеральным остатком), мг/кг;
- жесткостью, мг-экв/кг;
- щелочностью, мг-экв/кг;
- содержанием кремниевой кислоты (SiO2), мг/кг;
- концентрацией водородных ионов и содержанием коррозионно-активных газов, мг/кг.
Количество взвешенных частиц. К взвешенным частицам относят механические примеси, удаляемые из воды путем фильтрования.
Для определения этого показателя качества воды необходимо взять 1 кг воды и профильтровать ее. Затем следует фильтровальную бумагу с осадком высушить и определить массу самого остатка на бумаге в мг - это и будет количеством взвешенных частиц.
Сухой остаток S получают испарением 1 кг отфильтрованной воды при температуре 105-110 °С. Этот показатель указывает на количество растворенных в воде веществ.
Общее солесодержание, характеризующее количество солей в воде, на практике можно определить суммированием катионов и анионов, полученных в результате полного химического анализа воды.
Жесткость. Различают следующие виды жесткости воды:
- общую жесткость Жо, которая характеризует содержание в воде всех солей кальция и магния;
- карбонатную (временную) жесткость Ж обусловленную наличием в воде бикарбонатов кальция и магния (Са(НСO3)2 и Mg(HCO3)2);
- некарбонатную (постоянную) жесткость Жнк, которая характеризуется наличием в воде остальных солей кальция и магния (хлоридов - СаС12 и MgC12, сульфатов - CaSO4 и MgSO4, силикатов- CaSiO3 и MgSiO3, и др.).
Они связаны между собой уравнением
Кроме вышеописанных видов жесткости, различают еще кальциевую ЖСа и магниевую Жм Кальциевая жесткость зависит от концентрации в воде катионов кальция, а магниевая -от катионов магния, и они связаны с общей жесткостью воды соотношением 18
За единицу измерения жесткости воды принят мг-экв, равный 20 мг кальция или 12 мг магния.
По общей жесткости все природные воды условно делятся на три группы:
- мягкие (ЖO < 4 мг-экв/кг );
- средней жесткости O = 4...7 мг-экв/кг);
- жесткие O > 7 мг-экв/кг).
Щелочность. Различают следующие виды щелочности воды:
- общую ffl,O, характеризующую наличие в воде различных ионов;
- гидратную ЩГ, характеризующую наличие в воде гидроксильных ионов ОН-;
- бикарбонатную ЩБ, определяемую по наличию в воде бикарбонатных ионов
- карбонатную ffl,K, определяемую по наличию в воде карбонатных ионов СО32-.
Между собой эти виды щелочности связаны уравнением
Щелочность воды в 1 мг-экв/кг соответствует: 40 мг/кг едкого натра; 84,02 мг/кг бикарбоната натрия; 53 мг/кг карбоната натрия.
На практике для оценки качества котловой воды используется относительная щелочность Щот, которая определяется по формуле, %
Часто на практике данные по качеству щелочности конденсата отсутствуют. В таких случаях ее принимают равной 0,05...0,1 мг-экв/кг.
Следует отметить, что относительная щелочность для паровых котлов давлением до 4 МПа со сварными барабанами и сварными соединениями труб с барабанами и коллекторами не нормируется.
Содержание кремниевой кислоты в воде характеризует концентрацию в ней различных соединений кремния, находящихся в молекулярной или коллоидной форме. Вредное влияние соединений кремния сказывается на работе парогенераторов с давлением пара более 7 МПа, т.к. только при этом давлении и выше кремниевая кислота начинает растворяться в паре.
Концентрация водородных ионов и содержание коррозионно-активных газов. Растворенные в воде агрессивные газы О2 и СО2 вызывают различные виды коррозии и характеризуют коррозионные свойства воды. При нагревании воды из нее начинают выделяться газы, общее количество которых можно определить, если довести воду до кипения и из нее выделятся все газы.
Важное значение для качества питательной воды имеет показатель концентрации в воде водородных ионов рН. При нейтральной реакции воды рН = 7, при рН < 7 реакция воды будет кислой, а при рН > 7 - щелочной.
