Woda kotłowa: Różnice pomiędzy wersjami

[wersja nieprzejrzana]

Usunięta treść Dodana treść

Jednokolumnowy

Wersja z 23:40, 21 maj 2009

Woda kotłowa jest to woda o małej twardości używana do zasilania kotłów parowych, kotłowni wodnych, chłodni kominowych, wież chłodniczych, urządzeń wyparnych, przemysłowych instalacji myjących i płuczących. Jej odpowiedni skład zapewnia bezawaryjną i ekonomiczną pracę kotła, pozwala uzyskać optymalną jakości pary oraz ma zastosowanie wszędzie tam, gdzie osadzanie się kamienia, korozja, częste odsalanie oraz wysokie zużycie środków do korekty chemicznej prowadzi do dużych strat ekonomicznych.

Konwencjonalne metody zmiękczania wody kotłowej

Na skale przemysłową wodę kotłową otrzymuje się trzema sposobami w odpowiednich instalacjach do zmiękczania:

Zmiękczanie za pomocą Ca(OH)₂ oraz NaHCO₃
- Twardość węglanową można usunąć na zimno za pomocą odmierzonej dawki wapna.
  - Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ → 2CaCO₃ + 2H₂O
  - Mg(HCO₃)₂ + 2Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂ + 2CaCO₃ +2H₂O
- Wyżej podane reakcje prowadzą z czasem do osadzenia się nierozpuszczalnych węglanu wapnia oraz wodorotlenku magnezu.
- Twardość niewęglanową usuwa się już na gorąco za pomocą mieszaniny sody oczyszczonej oraz wapna.
  - 2NaHCO₃ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + Na₂CO₃ + 2H₂O
  - CaSO₄ + Na₂CO₃ → CaCO₃ + Na₂SO₄
  - MgSO₄ + Na₂CO₃ → MgCO₃ + Na₂SO₄
- Przy czym węglan magnezu na gorąco ulega w znacznym stopniu hydrolizie i strąca się jako wodorotlenek.
  - MgCO₃ + 2H₂O → Mg(OH)₂ + CO₂ + H₂O
Zmiękczanie za pomocą NaOH
- Twardość węglanową można usunąć za pomocą wodorotlenku sodu.
  - Ca(HCO₃)₂ + 2NaOH → CaCO₃ + Na₂CO₃ + H₂O
  - Mg(HCO₃)₂ + 4NaOH → Mg(OH)₂ + 2Na₂CO₃ + H₂O
Zmiękczanie za pomocą Na₃PO₄
- Twardość węglanowa.
  - 3Ca(HCO₃)₂ + Na₃PO₄ → Ca₃(PO₄)₂ + 6NaHCO₃ i dalej
  - 6NaHCO₃ → 3Na₂CO₃ + 3CO₂ + 3H₂O
- Twardość niewęglanowa według następującej reakcji:
  - 3CaSO₄ + 2Na₃PO₄ → Ca₃(PO₄)₂ + 3Na₂SO₄

Wyżej wymienione procesy technologiczne muszą być poprzedzone analizą chemiczną wody (oznaczenie twardości), będące podstawą do określenia odpowiedniej ilości substancji zmiękczających. Przeprowadzenie powyższych procesów w niskiej temperaturze może doprowadzić wodę do twardości 5°n, w temperaturze do 80 do 100 °C do twardości 0,5°n. Wraz z wzrostem temperatury zwiększa się również szybkość reakcji oraz osadzanie strąconych soli. Zastosowanie fosforanu jest jeszcze skuteczniejsze.

Trochę inne podejście do tego zagadnienia mówi iż dozowanie fosforanu trójsodowego, nie daje zadowalających efektów. Utrzymanie działania fosforanu na pożądanym poziomie wymaga ścisłej kontroli nad pH wody (rygorystyczne dozowanie NaOH) – odchylenia od optimum znacząco osłabiają jego działanie. Poza tym, fosforan może najwyżej powstrzymać dalsze osadzanie się kamienia – ale nie jest w stanie usunąć kamienia już istniejącego. Rozwiązaniem jest zastosowanie polimerowych środków do usuwania twardości. W porównaniu z fosforanem ich działanie polega na modyfikacji przestrzennej struktury cząsteczki węglanu, dzięki czemu cząsteczki nie są w stanie uformować osadu. Zastosowanie odpowiedniej mieszaniny polimerów (wraz z dodatkami) daje oczekiwany efekt: usunięcie istniejących osadów, neutralizację twardości zawartej w wodzie i zgromadzenie się luźnego osadu w dolnej części kotła lub zbiornika wody uzupełniającej (do sprawnego odmulenia).

Zastosowanie jonitów do otrzymywania wody kotłowej

Do otrzymywania wody kotłowej stosuje się również kolumny wypełnione permutytem, gdzie zachodzi reakcja wymiany kationów wapniowych na sodowe w myśl równania reakcji:

2KtNa + Ca²⁺ → Kt₂Ca + 2Na²⁺
2KtNa + Ca(HCO₃)₂ → Kt₂Ca + 2NaHCO₃

Zużyty kationit regeneruje się następnie roztworem NaCl.

Kt₂Ca + 2NaCl → 2KtNa + Ca²⁺

Tym sposobem można obniżyć twardość wody nawet do 0.02 – 0.05°n.

Odgazowywanie wody kotłowej

Zmiękczona woda zawiera w sobie rozpuszczony dwutlenek węgla oraz tlen, które mogą reagować z instalacjami kotłowymi. W tradycyjnym sposobie otrzymywania wody kotłowej do związania wolnego CO₂ stosowano mleko wapienne lub roztwór sody kaustycznej. Obecnie stosuje się specjalistyczne urządzenia zwane odgazowywaczami. Urządzenia te mogą pracować jako:

odgazowywacze termiczne (woda zasilająca kotły)
odgazowywacze próżniowe (uzupełnianie wody w układach grzewczych)
desorber CO₂ w układach gdzie stosowane są jonity

Źródło: Eugeniusz Pijanowski, Mieczysław Dłużewski, Anna Dłużewska – Ogólna technologia żywności Wydawnictwa Naukowo Techniczne Warszawa 1984

@@ Linia 1: / Linia 1: @@
 '''Woda kotłowa''' jest to [[woda]] o małej [[twardość wody|twardości]] używana do zasilania [[kocioł parowy|kotłów parowych]], [[kotłownia|kotłowni]] wodnych, [[chłodnia kominowa|chłodni kominowych]], wież chłodniczych, urządzeń wyparnych, przemysłowych instalacji myjących i płuczących. Jej odpowiedni skład zapewnia bezawaryjną i ekonomiczną pracę kotła, pozwala uzyskać optymalną jakości [[Para wodna|pary]] oraz ma zastosowanie wszędzie tam, gdzie osadzanie się kamienia, [[korozja]], częste odsalanie oraz wysokie zużycie środków do korekty chemicznej prowadzi do dużych strat ekonomicznych.
-==Konwencjonalne metody zmiękczania wody kotłowej==
+== Konwencjonalne metody zmiękczania wody kotłowej ==
 Na skale przemysłową wodę kotłową otrzymuje się trzema sposobami w odpowiednich instalacjach do zmiękczania:
 # Zmiękczanie za pomocą Ca(OH)<sub>2</sub> oraz NaHCO<sub>3</sub>
 #* [[Twardość węglanowa|Twardość węglanową]] można usunąć na zimno za pomocą odmierzonej dawki [[wapno (spoiwo)|wapna]].
-#** Ca(HCO<sub>3</sub>)<sub>2</sub> + Ca(OH)<sub>2</sub> -> 2CaCO<sub>3</sub> + 2H<sub>2</sub>O
+#** Ca(HCO<sub>3</sub>)<sub>2</sub> + Ca(OH)<sub>2</sub> → 2CaCO<sub>3</sub> + 2H<sub>2</sub>O
-#** Mg(HCO<sub>3</sub>)<sub>2</sub> + 2Ca(OH)<sub>2</sub> -> Mg(OH)<sub>2</sub> + 2CaCO<sub>3</sub> +2H<sub>2</sub>O
+#** Mg(HCO<sub>3</sub>)<sub>2</sub> + 2Ca(OH)<sub>2</sub> → Mg(OH)<sub>2</sub> + 2CaCO<sub>3</sub> +2H<sub>2</sub>O
 #* Wyżej podane reakcje prowadzą z czasem do osadzenia się nierozpuszczalnych [[węglan wapnia|węglanu wapnia]] oraz [[wodorotlenek magnezu|wodorotlenku magnezu]].
 #* [[Twardość niewęglanowa|Twardość niewęglanową]] usuwa się już na gorąco za pomocą mieszaniny [[soda oczyszczona|sody oczyszczonej]] oraz [[Wodorotlenek wapnia|wapna]].
-#** 2NaHCO<sub>3</sub> + Ca(OH)<sub>2</sub> -> CaCO<sub>3</sub> + Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> + 2H<sub>2</sub>O
+#** 2NaHCO<sub>3</sub> + Ca(OH)<sub>2</sub> → CaCO<sub>3</sub> + Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> + 2H<sub>2</sub>O
-#** CaSO<sub>4</sub> + Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> -> CaCO<sub>3</sub> + Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
+#** CaSO<sub>4</sub> + Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> → CaCO<sub>3</sub> + Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
-#** MgSO<sub>4</sub> + Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> -> MgCO<sub>3</sub> + Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
+#** MgSO<sub>4</sub> + Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> → MgCO<sub>3</sub> + Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
 #* Przy czym [[węglan magnezu]] na gorąco ulega w znacznym stopniu hydrolizie i strąca się jako [[wodorotlenek]].
-#** MgCO<sub>3</sub> + 2H<sub>2</sub>O -> Mg(OH)<sub>2</sub> + CO<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>O
+#** MgCO<sub>3</sub> + 2H<sub>2</sub>O → Mg(OH)<sub>2</sub> + CO<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>O
 # Zmiękczanie za pomocą [[wodorotlenek sodu|NaOH]]
 #* Twardość węglanową można usunąć za pomocą [[wodorotlenek sodu|wodorotlenku sodu]].
-#** Ca(HCO<sub>3</sub>)<sub>2</sub> + 2NaOH -> CaCO<sub>3</sub> + Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> + H<sub>2</sub>O
+#** Ca(HCO<sub>3</sub>)<sub>2</sub> + 2NaOH → CaCO<sub>3</sub> + Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> + H<sub>2</sub>O
-#** Mg(HCO<sub>3</sub>)<sub>2</sub> + 4NaOH -> Mg(OH)<sub>2</sub> + 2Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> + H<sub>2</sub>O
+#** Mg(HCO<sub>3</sub>)<sub>2</sub> + 4NaOH → Mg(OH)<sub>2</sub> + 2Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> + H<sub>2</sub>O
 # Zmiękczanie za pomocą [[fosforan|Na<sub>3</sub>PO<sub>4</sub>]]
 #* Twardość węglanowa.
-#** 3Ca(HCO<sub>3</sub>)<sub>2</sub> + Na<sub>3</sub>PO<sub>4</sub> -> Ca<sub>3</sub>(PO<sub>4</sub>)<sub>2</sub> + 6NaHCO<sub>3</sub> i dalej
+#** 3Ca(HCO<sub>3</sub>)<sub>2</sub> + Na<sub>3</sub>PO<sub>4</sub> → Ca<sub>3</sub>(PO<sub>4</sub>)<sub>2</sub> + 6NaHCO<sub>3</sub> i dalej
-#** 6NaHCO<sub>3</sub>-> 3Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> + 3CO<sub>2</sub> + 3H<sub>2</sub>O
+#** 6NaHCO<sub>3</sub> → 3Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> + 3CO<sub>2</sub> + 3H<sub>2</sub>O
 #* Twardość niewęglanowa według następującej reakcji:
-#** 3CaSO<sub>4</sub> + 2Na<sub>3</sub>PO<sub>4</sub> -> Ca<sub>3</sub>(PO<sub>4</sub>)<sub>2</sub> + 3Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
+#** 3CaSO<sub>4</sub> + 2Na<sub>3</sub>PO<sub>4</sub> → Ca<sub>3</sub>(PO<sub>4</sub>)<sub>2</sub> + 3Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
-Wyżej wymienione procesy technologiczne muszą być poprzedzone analizą chemiczną wody (oznaczenie twardości), będące podstawą do określenia odpowiedniej ilości substancji zmiękczających. Przeprowadzenie powyższych procesów w niskiej temperaturze może doprowadzić wodę do twardości 5°n, w temperaturze do 80 do 100°C do twardości 0,5°n. Wraz z wzrostem temperatury zwiększa się również szybkość reakcji oraz osadzanie strąconych soli. Zastosowanie [[fosforan]]u jest jeszcze skuteczniejsze.
+Wyżej wymienione procesy technologiczne muszą być poprzedzone analizą chemiczną wody (oznaczenie twardości), będące podstawą do określenia odpowiedniej ilości substancji zmiękczających. Przeprowadzenie powyższych procesów w niskiej temperaturze może doprowadzić wodę do twardości 5°n, w temperaturze do 80 do 100 °C do twardości 0,5°n. Wraz z wzrostem temperatury zwiększa się również szybkość reakcji oraz osadzanie strąconych soli. Zastosowanie [[fosforan]]u jest jeszcze skuteczniejsze.
 '''Trochę inne podejście do tego zagadnienia''' mówi iż dozowanie fosforanu trójsodowego, nie daje zadowalających efektów. Utrzymanie działania fosforanu na pożądanym poziomie wymaga ścisłej kontroli nad pH wody (rygorystyczne dozowanie NaOH) – odchylenia od optimum znacząco osłabiają jego działanie.
 Poza tym, fosforan może najwyżej powstrzymać dalsze osadzanie się kamienia – ale nie jest w stanie usunąć kamienia już istniejącego.
 Rozwiązaniem jest zastosowanie polimerowych środków do usuwania twardości. W porównaniu z fosforanem ich działanie polega na modyfikacji przestrzennej struktury cząsteczki węglanu, dzięki czemu cząsteczki nie są w stanie uformować osadu.
 Zastosowanie odpowiedniej mieszaniny polimerów (wraz z dodatkami) daje oczekiwany efekt: usunięcie istniejących osadów, neutralizację twardości zawartej w wodzie i zgromadzenie się luźnego osadu w dolnej części kotła lub zbiornika wody uzupełniającej (do sprawnego odmulenia).
-==Zastosowanie [[jonit]]ów do otrzymywania wody kotłowej==
+== Zastosowanie [[jonit]]ów do otrzymywania wody kotłowej ==
 Do otrzymywania wody kotłowej stosuje się również kolumny wypełnione [[permutyt]]em, gdzie zachodzi reakcja wymiany [[kation]]ów wapniowych na sodowe w myśl równania reakcji:
-* 2KtNa + Ca<sup>2+</sup> -> Kt<sub>2</sub>Ca + 2Na<sup>2+</sup>
+* 2KtNa + Ca<sup>2+</sup> → Kt<sub>2</sub>Ca + 2Na<sup>2+</sup>
-* 2KtNa + Ca(HCO<sub>3</sub>)<sub>2</sub> -> Kt<sub>2</sub>Ca + 2NaHCO<sub>3</sub>
+* 2KtNa + Ca(HCO<sub>3</sub>)<sub>2</sub> → Kt<sub>2</sub>Ca + 2NaHCO<sub>3</sub>
 Zużyty [[kationit]] regeneruje się następnie roztworem NaCl.
-* Kt<sub>2</sub>Ca + 2NaCl -> 2KtNa + Ca<sup>2+</sup>
+* Kt<sub>2</sub>Ca + 2NaCl → 2KtNa + Ca<sup>2+</sup>
 Tym sposobem można obniżyć twardość wody nawet do 0.02 – 0.05°n.
-==Odgazowywanie wody kotłowej==
+== Odgazowywanie wody kotłowej ==
 Zmiękczona woda zawiera w sobie rozpuszczony dwutlenek węgla oraz tlen, które mogą reagować z instalacjami kotłowymi. W tradycyjnym sposobie otrzymywania wody kotłowej do związania wolnego [[dwutlenek węgla|CO<sub>2</sub>]] stosowano [[mleko wapienne]] lub roztwór [[wodorotlenek sodu|sody kaustycznej]]. Obecnie stosuje się specjalistyczne urządzenia zwane odgazowywaczami. Urządzenia te mogą pracować jako:
 * odgazowywacze termiczne (woda zasilająca kotły)
@@ Linia 49: / Linia 49: @@
 [[Kategoria:Inżynieria procesowa]]
-[[Kategoria:piece przemysłowe]]
+[[Kategoria:Piece przemysłowe]]
 [[Kategoria:Woda]]