Вимоги до якості води для котлів високого тиску та енергетичних установок суттєво відрізняються від стандартів побутової водопідготовки. Наявність розчинених солей у теплоносії є неприпустимою, оскільки це призводить до корозії, утворення відкладень та зниження ефективності теплообміну. Ключовим етапом у схемі повної демінералізації води є аніонування, де основним робочим матеріалом виступає аніоніт — іонообмінна смола, здатна вилучати з водного розчину аніони кислот. Застосування цього методу дозволяє досягти показників води, що відповідають вимогам діючих нормативів для енергетичних котлів.
Відмінність знесолення від пом’якшення
У промисловій практиці часто розмежовують процеси пом’якшення та знесолення. При стандартному натрій-катіонуванні відбувається лише заміна іонів жорсткості (кальцію та магнію) на іони натрію. При цьому загальний солевміст (TDS) та електропровідність води залишаються на високому рівні. Аніони хлоридів (Cl⁻), сульфатів (SO₄²⁻) та нітратів продовжують циркулювати в системі.
Для парових котлів з тиском понад 4,0 МПа наявність цих домішок є критичною. Вони підвищують корозійну активність середовища та сприяють спінюванню води в барабані котла, що призводить до “закидання” солей у пароперегрівники та турбіни. Технологія хімічного знесолення вирішує цю проблему шляхом повного вилучення всіх розчинених іонів.
Фізико-хімічні основи процесу
Схема глибокого знесолення зазвичай реалізується у два послідовні етапи:
- Н-катіонування. На першій стадії вода проходить через фільтри з катіонітом, де катіони солей обмінюються на іони водню (H⁺). На виході утворюється вода з кислим середовищем, що містить вільні мінеральні кислоти та вуглекислий газ.
- ОН-аніонування. На другому етапі кисла вода подається на фільтри, завантажені аніонітом. Під час контакту з гранулами смоли аніони кислот (SO₄²⁻, Cl⁻, SiO₃²⁻) заміщуються на гідроксильні групи (OH⁻).
У результаті реакції іонів водню (від катіонування) та гідроксильних груп (від аніонування) утворюються молекули хімічно чистої води (H₂O).
Видалення сполук кремнію
Окремим завданням водопідготовки на ТЕЦ є контроль вмісту кремнекислоти. Діоксид кремнію (SiO₂) при високих параметрах пари має здатність розчинятися та переноситися по паровому тракту, осідаючи на лопатках турбін у вигляді щільних відкладень. Це викликає дисбаланс ротора та знижує ККД установки.
Слабкоосновні аніоніти здатні видаляти лише аніони сильних кислот (сірчаної, соляної). Для вилучення кремнієвої кислоти, яка є слабкою, необхідно використовувати сильноосновні аніоніти. Вони забезпечують глибоке знекремнювання, знижуючи концентрацію SiO₂ до безпечних значень (рівень мкг/л).
Експлуатаційні характеристики та регенерація
Аніоніти є більш чутливими до умов експлуатації порівняно з катіонітами. На їх ефективність впливають:
- Органічні забруднення. Гумінові речовини можуть незворотно сорбуватися на матриці аніоніту, блокуючи обмінні центри («отруєння» смоли).
- Температурний режим. Сильноосновні аніоніти мають обмеження по температурі (зазвичай до 60°C), перевищення якої призводить до деградації функціональних груп.
Відновлення обмінної ємності матеріалу (регенерація) здійснюється розчином їдкого натру (NaOH). Економічна ефективність роботи ділянки хімводоочищення залежить від механічної міцності гранул та їх хімічної стійкості (здатності витримувати багаторазові цикли «виснаження-регенерація» без руйнування).
Вимоги до якості іонообмінних матеріалів
Стабільність роботи водопідготовчих установок залежить від якості використовуваних іонообмінних смол. Використання несертифікованих матеріалів може призвести до проскоку солей у тракт котла, підвищеної витрати реагентів на власні потреби та передчасної заміни фільтруючого завантаження.
Підприємствам енергетичного комплексу рекомендовано закуповувати сировину у перевірених дистриб’юторів, що можуть надати необхідну технічну документацію. Придбати промислові аніоніти різних марок, а також супутні реагенти для водопідготовки можна на ресурсі Soda.kiev, який спеціалізується на оптовому постачанні хімічної продукції.
Дотримання регламенту експлуатації та використання якісних іонообмінних матеріалів дозволяє мінімізувати корозійні процеси, запобігти утворенню накипу та оптимізувати витрати на виробництво теплової та електричної енергії.
