Apă industrială

CAP. I GENERALITATI

Alimentarea cazanelor de abur cu apa corespunzatoare din punct de vedere chimic constituie una din principalele probleme ale exploatarii acestora.

In centralele termoelectrice echipate cu turbine cu condensatie, cazanele se alimenteaza, in principal, cu condensate de la turbine (in proportie de 95-99%). Pierderile prin purjari, scapari de aburi si de condensat in circuitul termic al centralei trebuie compensate cu apa de adaos, obtinuta din surse naturale (rauri, lacuri, puturi). In centralele de termoficare si in centralele termice (destinate producerii de abur tehnologic sau pentru incalzire), cantitatea de condensate returnata de la consumatori este numai o parte din cantitatea de abur livrata, astfel incat proportia de adios in apa de alimentare a cazanelor este mult mai mare.

Apa din sursele naturale, avand proprietati de solvent, nu se gaseste niciodata in stare pura. Impuritatile din apa pot fi clasificate in doua mari categorii:

- impuritati in suspensie, nedisociabile electrolitic;

- impuritati dizolvate, disociate electrolitic, adica in stare de ioni (atomi, molecule sau combinatii de atomi, avand sarcina electronica negativa, datorita unor electroni suplimentari pe care ii poseda molecula, sau avand sarcina electronica pozitiva, datorita absentei unor electroni din molecula).

Impuritatile nedisociabile electrolitic au un grad de dispersie (adica o marime a particulelor izolate) de la macromolecula pana la particule vizibile. Starea macromoleculara sau coloidala cuprinde particule cu dimensiuni intre 0,000001-0,0001 mm. Suspensiile sunt formate, in principal, din particule minerale provenite din erodarea solului si din microorganisme; in stare coloidala apar atat substante anorganice (sicile, sulfuri, hidroxizi) cat si substante organice (uleiuri, grasimi, albumine).

Impuritatile dizolvate sunt constituite, in principal, din substante anorganice, care provin din descompunerea straturilor solului prin care trece apa, din gaze dizolvate si din procesele vitale sau de descompunere ale florei si faunei acvatice.

In apele naturale se gasesc, in cantitati variabile, cationi Na‾¹, Ca‾², Mg‾², Fe‾³, Al‾³, H‾ si anioni Cl‾¹, HCOO‾3, CO3‾², SO‾². Acesti ioni sau grupe de ioni se pot asocial in anumite conditii de concentratie, de temperatura si de prezenta a altor ioni, dand saruri.

Sarurile se precipita atunci cand se depaseste limita de solubilitate, in care caz solutia este saturata cu sarea respectiva. Solubilitaea unei sari poate fi micsorata prin introducerea in solutie a unei alte sari cu care prima are ioni comuni. De exemplu, solubilitatea carbonatului de calciu scade daca se introduce in apa carbonat de sodium, deoarece in acest fel creste concentratia de ioni de CO3‾². In procesul de precipitare a sarurilor intervine si hidroliza, datorita careia se modifica concentratiile unor ioni si apar ioni noi de OH‾ si dispar ioniide CO3‾².

Prin precipitare se formeaza particule solide care constituie centre de cristalizare. Sarurile precipitate se depun sub forma de straturi tari sau namol, formand depunerile primare.

Sub efectul temperaturii, substantele precipitate pot sa reactioneze intre ele, formand depuneri secundare.

Substantele, care au proprietatea de a cristaliza pe suprafetele de incalzire fomeaza depuneri aderente. Acelea care se depun in masa apei formeaza aglomerari afinate de namol.

Carbonatul de calciu si carbonatul de magneziu se depun dupa conditiile din cazan in diferite feluri. In locurile unde apa nu fierbe (economizor), carbonatii dau nastere la depuneri dense si tari. In interiorul cazanului, unde apa fierbe, se depun de obicei sub forma de namol.

Sulfatul si silicatul de calciu, silicatii de fier si de aluminium si fosfatii de sodium si fier formeaza depuneri tari. Fosfatii de calciu, silicatul si hidroxidul de magneziu formeaza depuneri de namol.

Formarea depunerilor depinde de temperatura deoarece solubilitatea sarurilor dizolvate variaza cu temperatura solutiei.

Impuritatile pot sa fie introduse in circuitul de alimentare al cazanelor de apa de adaos, prin patrunderi de apa de raciere in condensatul rezultat in condensator, prin condensatul returnat de la consumatorii termici si prin patrunderile de apa de retea in condensatul secundar al boilerelor de termoficare. Apa din cazan fiind supusa vaporizarii, se concentreaza in saruri si de aceea, are un continut mult mai mare de impuritati decat apa de alimentare.

CAP. II INDICII CARACTERISTICI AI APEI DE ALIMENTARE SI AI APEI DE CAZAN

Calitatea apei din diferitele zone ale circuitului sau este urmarita prin determinarea continua sau periodica a principalilor indici caracteristici. Pentru exprimarea numerica a componentilor unei solutii se utilizeaza cateva notiuni de baza. Se numeste echivalent, masa unui element capabila de combinare cu 1 gram de hidrogen. Numarul de atomi de hidrogen, care poate fi combinat cu un atom dintr-un

element considerat, constituie valenta acestui element. Prin urmare echivalentul se obtine impartind greutatea atomica cu valenta elementului considerat. In practica se utilizeaza ca unitate miliechivalentul pe dm³ (mval/dm³)care este o cantitate din echivalentul acestuia. O alta unitate utilizata este ppm (parti de milion) exprimata si prin mg/dm³ saug/m³. De asemenea se utilizeaza si gradul pentru masurarea duritatii, definitia acestei marimi avand insa valori deosebite in diferite tari.

Indicii folositi pentru aprecierea calitatii apei caracterizeaza comportarea impuritatilor in cazan si efectul lor asupra suprafetelor de incalzire.

Duritatea. Duritatea reprezinta continutul apei in compusi de calciu si magneziu, deosebindu-se duritatea temporara (carbonatica sau trecatoare), duritatea permanenta (necarbonatica) si duritatea totala.

Duritatea temporara este constituita din bicarbonat de calciu si magneziu Ca(HCO3)2, Mg(HCO¬3)2 sau mai corect, din ionii Ca‾² si Mg‾² care se asociaza in cantitati echivalentecu ionii CO‾² (proveniti din descompunerea ionilor de HCO3‾²). Aceste substante se descompun prin incalzire in carbonatii respectivi si in bioxid de carbon.

Carbonatii mai putin solubili in apa se depun sub forma de crusta tare in economizor si sub forma de namol in zonele in care se produce vaporizarea.

Duritatea permanenta este constituita din clorurile, sulfatii si azotatii de calciu si de magneziu. Acesti compusi sunt termosolubili si precipita la incalzire, formand depuneri tari. Duritatea totala este suma duritatii temporare si a duritatii permanente. Unitatea de masura mai veche pentru duritate este gradul de duritate, a carui definire este deosebita in diferite tari.

In tara noastra se utilizeaza gradul german de duritate care corespunde unui continut de 10mgCaO/dm³si care se noteaza cu ºd 56mg/2dm³ CaO=28mg/dm³CaO reprezinta 1, mval/dm³ care corespunde cu 2,8ºd.

Indicele de alcalinitate. Indicele de alcalinitate este folosit pentru aprecierea alcalinitatii apei din cazan, si se exprima in ppm de NaOH. Mentinerea unei anumite alcalinitati a apei din cazan este necesara pentru evitarea depunerilor tari si a coroziunii. In ultimul timp se extinde functionarea in regim chimic neutru al apei din cazan.

Continutul de suspensii. In stare coloidala, ele precipita din apa, partial sau total, sub forma de namol pe suprafetele de incalzire ale cazanului.

Continutul de gaze dizolvate. Dintre gazele dizolvate intereseaza continutul de oxigen si de bioxid de carbon liber. Oxigenul este foarte solubil in apa si produce coroziunea metalului suprafetelor de incalzire. Continutul de bioxid de carbon liber se compune dintr-o parte necesara pentru mentinerea bicarbonatului de calciu in solutie (numita bioxid de carbon aferent) si dintr-o parte in exces (numita bioxid de carbon agresiv)