CHƯƠNG 3: XỬ LÝ NƯỚC LÒ HƠI

Ngoài độ Ph, người ta còn đánh giá chất lượng của nước theo các chỉ tiêu sau: Độ cứng, độ kiềm, độ khô kết,… Độ cứng của nước là tổng nồng độ các ion Canxi mà Magiê có trong nước.. Độ ki

CHƯƠNG 3: XỬ LÝ NƯỚC LÒ HƠI

3.1 Xử lý nước.

Chất lượng nước cung cấp cho lò hơi có ý nghĩa rất quan trọng đối với việc đảm bảo sự an toàn khi lò vận hành Nguồn nước cấp cho lò thường lẫn các tạp chất tan và không tan trong nước

Những chất tan trong nước: những chất này thường ở dạng lưỡng cực và

có thể phân hũy thành ion như: Ca2+, Mg2+, Na+, K+, 

3

HCO , Cl-, 2 

4

SO ,… Những chất không hòa tan làm cho nước bị đục Những hạt nhỏ có kích thước <0,0001mm hầu như không lắng đọng mà lơ lững trong nước

Đặc tính của nước:

Nước có: pH < 5,5 – nước có tính axit mạnh

pH = 5,5÷6,5 – nước có tính axit yếu

pH = 6,5÷7,5 – nước trung tính

pH = 7,5÷8,5 – nước có tính kiềm yếu

pH > 8,5 – nước có tính kiềm mạnh

Ngoài độ Ph, người ta còn đánh giá chất lượng của nước theo các chỉ tiêu sau: Độ cứng, độ kiềm, độ khô kết,…

Độ cứng của nước là tổng nồng độ các ion Canxi mà Magiê có trong nước Độ cứng có thể đo bằng milligram đương lượng trong một lít nước

Độ kiềm của nước là tổng hàm lượng các ion bicacbonat, hydrat là những gốc muối của các axit yếu khác

Độ khô kết là tổng hàm lượng các vật chất còn lại sau khi chưng cất nước, được đo bằng mg/lit

Nước được đưa vào lò tuy đã được xử lý nhưng vẫn còn một lượng nhất định những chất tan và không tan trong nước Trong quá trình làm việc, những chất này trở thành pha cứng tách ra khỏi nước dưới dạng cáu bám vào thiết bị, ảnh hưởng đến điều kiện làm việc của thiết bị

Hệ số dẫn nhiệt của cáu rất bé so với hệ số dẫn nhiệt của thép nên khi làm việc nhiệt độ vách ống tăng lên rất nhiều, sự hấp thụ nhiệt của lò hơi giảm đi, lượng tiêu hao nhiên liệu tăng Đồng thời cáu còn có tác dụng tăng

độ ăn mòn bề mặt

Vì vậy, để đảm bảo sự an toàn các thiết bị lò hơi cần:

 Ngăn ngừa tạo cáu bám trên các bề mặt đốt.

 Duy trì độ sạch của lò hơi ở mức cần thiết

 Ngăn ngừa quá trình ăn mòn trong đường ống nước và hơi

Để đảm bảo yêu cầu trên, nước cấp lò hơi cần đạt yêu cầu chỉ tiêu chất lượng nhất định

Xử lý nước trước khi cấp vào lò:

Những phương xử lý nước:

 Phương pháp lắng lọc: tùy theo hóa chất dùng mà ta có các phương pháp sau

Phương pháp xử lý Hóa chất dùng

Vôi hóa

Vôi – xôđa

Xút

Xút – Xôđa

Xút – Vôi

Chỉ dùng vôi CaO + Na2CO3 NaOH

NaOH + Na2CO3

NaOH + CaO Dùng vôi:

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 2CaCO3 + 2H2O

Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2 Mg(OH)2 + CaCO3 + 2H2O

MgCl2 + Ca(OH)2 Mg(OH)2 + CaCl2 MgSO4 + Ca(OH)2 Mg(OH)2 + CaSO4

CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O

Khi dùng vôi, dộ cứng bicacbonat được khử, độ cứng không cacbonat không được khử mà chỉ thay đổi vị trí giữa gốc canxi mà magie Để khử không cacbonat, người ta dùng xôđa Khi đó, trong nước chủ yếu là độ cứng canxi được tách ra nhờ Na2CO3 :

Ca(HCO3)2 + 2NaOH  CaCO3 + Na2CO3 + 2H2O

Mg(HCO3)2 + 2NaOH  MgCO3 + Na2CO3 + 2H2O

MgCO3 + 2NaOH  Mg(OH)2 + Na2CO3 MgCl2+ 2NaOH  Mg(OH)2 + 2NaCl

CO2 + 2NaOH  Na2CO3 + H2O

CaCl2 + Na2CO3 CaCO3 + 2NaCl.

CaSO4 + Na2CO3 CaCO3 + Na2SO4 Ngoài những chất trên, người ta còn dùng natriphotphat Na3PO4,

baricacbonat BaCO3, barhidroxit Ba(OH)2, barialuminat BaAl2O4, …

 Phương pháp trao đổi cation:

Quá trình làm mềm nước bằng trao đổi cation là quá trình trao đổi giữa các cation của các chất hoà tan trong nước có khả năng sinh cáu trong lò với những cation của những chất không hoà tan trong nước để tạo ra những chất mưois tan trong nước và không tạo thành cáu Những chất này gọi là

cationit Có 3 loại cationit sau: Natri (NaR), hydro (HR), amôn (NH4R) Trong đó: R là gốc của cationit không hoà tan trong nước, đóng vai trò của một anion

Khi dùng catinonit Natri, phản ứng xảy ứng như sau:

Ca(HCO3)2 + 2NaR  CaR2 + 2NaHCO3 Mg(HCO3)2 + 2NaR  MgR2 + 2NaHCO3 CaCl2 + 2NaR  CaR2 + 2NaCl

MgCl2 + 2NaR  MgR2 + 2NaCl

CaSO4 + 2NaR  CaR2 + Na2SO4 MgSO4 + 2NaR  CaR2 + Na2SO4 Khi dùng cationit Hydro:

Ca(HCO3)2 + 2HR  CaR2 + 2CO2 + 2H2O

Mg(HCO3)2 + 2HR  MgR2 + 2CO2 + 2H2O

CaCl2 + 2HR  CaR2 + 2HCl

NaCl + HR  NaR + HCl

MgSO4 + 2HR  MgR2 + 2HCl

Khi dùng cationit amôn:

Ca(HCO3)2 + 2NH4R  CaR2 + 2NH4HCO3 Mg(HCO3)2 + 2NH4R  MgR2 + 2NH4HCO3 CaCl2 + 2NH4R  CaR2 + 2NH4Cl

MgSO4 + 2NH4R  MgR2 + (NH4)2SO4

Na2SO4 + 2NH4R  2NaR + (NH4)2SO4 v.v…

Khi trao đổi cation natri toàn bộ độ cứng đều được khử, song độ kiềm và các thành phần anion khác có trong nước không thay đổi Khi dùng phương pháp trao dổi cation hydro, độ cứng và độ kiềm đều được khử nhưng anion của các muối đã tạo thành axit, nước xử lý là nước axit sẽ không thuận lơi cho việc cấp nước lò hơi Vì vậy, nên dùng phối hợp 2 phương pháp cation natri và hydro

Trong quá trình làm việc, các cationit dần dần bị kiệt hết cation Để khôi phục khả năng làm việc của cationit người ta cho chúng trao dổi với chất có khả năng cung cấp cation Quá trình này gọi là quá trình hoàn nguyên

cationit Để thực hiện quá trình hoàn nguyên cationit natri người ta dùng dung dịch NaCl có nồng độ từ 6-8%, cactionit hdro – dùng dung dịch H2SO4 hoặc HCl, cationit amôn – bằng muối amôn

 Phương pháp trao đổi anion:

Nguyên tắc giống như phương pháp trao đổi cation Ở đây, anion của muối và axit trao đổi với anion của anionit

3.2 Chọn hệ thống xử lý nước:

Trong đồ án này, chọn phương pháp xử lý nước kết hợp kiễu nối tiếp

2 phương pháp xử lý nước dùng catinonit Natri và cationit Hydro Nước sau khi qua xử lý đều được khử độ cứng và độ kiềm Đảm bảo chất lượng nước cấp cho lò hơi

3.3Mô tả quá trình

Nước từ bể cấp, cấp vào bình cationit natri nhờ bơm Tại đây độ cứng của nước được khử nhưng độ kiềm và các thành phần anion khác có trong nước không thay đổi

Do đó nước sau khi qua bình 1 tiếp tục cho qua bình cationit hydro để khử toàn bộ độ kiềm của nước

Nước sau khi xử lý được bơm vào bể nước cấp để cung cấp nước cho

là hơi hoạt động

Sau một thời gian xử lý, cationit sẽ dần bị cạn kiệt cation Để khôi phục cationit, sau khoảng thời gian cho trước ta tiến hành hoàn nguyên ( chọn 1 ngày hoàn nguyên 1 lần)

Để hoàn nguyên cationit natri, người ta dùng dung dịch muối NaCl (nồng độ 6-8%) Đối với cationit hydro người ta dụng dung dịch acid H2SO4 hoặc HCl Trong đồ án này chọn acid HCl có nồng độ 1-1,5%

Hoàn nguyên NaR:

CaR2+ 2NaCl  CaCl2+ NaR MgR2+ 2NaCl  MgCl2+ NaR Hoàn nguyên HR:

CaR2+ 2HCl  CaCl2+ HR MgR2+ 2HCl  MgCl2+ HR