ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФУЛЛЕРЕНСОДЕРЖАЩИХ САЖ В ПРОЦЕССАХ ХИМИЧЕСКОГО УМЯГЧЕНИЯ КОТЛОВОЙ ВОДЫ.

Метки: газ

 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФУЛЛЕРЕНСОДЕРЖАЩИХ САЖ В ПРОЦЕССАХ ХИМИЧЕСКОГО УМЯГЧЕНИЯ КОТЛОВОЙ ВОДЫ.

 

При организации водно-химического режима котлоагрегатов актуальна проблема выбора катионита. В качестве катионитных материалов предлагается использовать модифицированные углеродные каноматериалы, получаемые на основе коаксиальных углеродных канометровых трубок, фуллеренсодержащих саж и других форм полимерного углерода.

 

Безаварийная и экономичная работа котельных установок обусловлена качеством подготавливаемой воды. Необработанная вода из различных источников (артезианская, поверхностная) содержит растворенные минеральные соли, различные механические и органические примеси, а также кислород и углекислый газ. Состав и количество примесей зависят от физико-химических свойств пород, с которыми контактирует вода, а также от количества и состава сбросов.

 

Для питания котельных установок в ООО "Баштрансгаз" в основном используется артезианская вода, в которой почти нет механических примесей (взвешенные вещества) и сравнительно мало органических примесей. Однако вода обычно содержит большое количество растворенных солей. Основными накипеобразующими примесями необработанной воды являются ионы солей кальция, магния и железа, концентрация которых определяет величину показателя жесткости воды.

 

Наличие указанных примесей не позволяет применять исходную (сырую) воду для питания котлов без предварительной обработки, поскольку при нагреве и испарении воды на внутренних поверхностях труб и барабанов котлов осаждаются соли, образующие накипь и шлам. Ввиду того, что накипь - плохой проводник теплоты (в 40 раз хуже, чем аустенитная сталь), в местах ее отложения происходит местный перегрев металла, образуются отдулины и трещины.

 

Несоблюдение водно-химического режима может также привести к преждевременному износу котловых труб, их коррозии и, следовательно, к выходу из строя котлоагрегатов, трубопроводов тепловых сетей, приборов отопления; обусловить необходимость частых ремонтных работ по замене экранных трубок водогрейных котлов из-за неплотностей сварных соединений в результате прогара.

 

Выбор режима работы водоподготовительной установки (ВПУ) зависит от показателей качества исходной воды. Системы ВПУ на обслуживаемых объектах 000 "Баштрансгаз" позволяют проводить химическую (Nа-катионитную) очистку от ионов солей жесткости с 8,5 до 0,2 мг-экв/л (на катионитах марки DOWEX). Выбранный водно-химический режим котельных обеспечивает работу оборудования без вышеперечисленных повреждений и снижения экономичности.

 

Опыт эксплуатации систем докотловой подготовки воды (ультразвуковая импульсная установка "Волна" и установка электромагнитной обработки воды ЭМА-20), принцип действия которых основан на применении только физических методов, показывает, что эти системы не обеспечивают доведения качества воды до требуемого нормативного значения показателя жесткости ( 0,7 мг-экв/л) [1]. Применение их ограничено, поскольку механизм действия данных установок не предусматривает химического снижения концентрации ионов солей жесткости в котловой воде.

 

При организации водно-химического режима котлоагрегатов не менее актуальна проблема выбора катионита, который должен обеспечивать оптимальное соотношение качественных и стоимостных характеристик. К сожалению, не все последние отечественные разработки, касающиеся промышленного апробирования известных катионитов и поиска новых альтернативных катионитных материалов, выдерживают конкуренцию с западными аналогами.

 

По мнению авторов, заполнить образовавшийся вакуум в создании новых отечественных катионитных материалов позволят модифицированные углеродные наноматериалы, получаемые на основе коаксиальных углеродных нанометровых трубок, фуллеренсодержащих саж и других форм полимерного углерода, обладающих новыми уникальными и воспроизводимыми свойствами [2-4]. Приведем сравнительные результаты лабораторных испытаний углеродных образцов, полученных по методике [2], в качестве катионитов.

 

В результате испытаний определяли следующие технологические показатели: ионообменную способность (характер поверхностных функциональных групп), фракционный состав, насыпную плотность, коэффициент набухания и рабочую емкость катионита. Эти показатели являются основными при выдаче рекомендаций по пригодности использования данного материала для химической подготовки воды с соблюдением водно-химического режима работы водогрейных котлов.

 

Углеродные образцы, полученные по методике [2], представляли собой мелкодисперсные порошки черного цвета фракционного состава 215-500 мкм (образец 1) и 500-1000 мкм (образец 2).

 

При проведении испытаний по ионообменной способности для сравнения использовали катиониты следующих марок: сульфоуголь, получаемый путем обработки серной кислотой каменного коксующегося угля; синтетические отечественные (КУ-2, эсаптит-1, вофатит С и К) и зарубежные (DOWEX, DOWEX "HCR-S(H)") материалы.

 

Способность представленных углеродных образцов 1 и 2 к ионному обмену обусловливается наличием в их структуре химически активных функциональных групп, содержащих водород, который может замещаться другими катионитами. Определение характера функциональных групп осуществлялось поляриметрическим методом анализа на приборе П-161.

 

Поскольку перед испытаниями углеродные образцы не подвергались графитации (термической обработке), на их поверхности поляриметрически были обнаружены карбоксильные и гидроксильные группы. Данные функциональные группы отличаются слабыми кислотными свойствами (в водном растворе слабо диссоциируют) и участвуют в обменных реакциях как при Na-, так и при Н-катионировании.

 

Следовательно, образцы 1 и 2 могут использоваться в обоих процессах умягчения воды без модифицирования соответствующими добавками. Подобными свойствами обладают катиониты вофатит С и DOWEX. Сульфоуголь и КУ-2 также применяются в обоих процессах умягчения воды, но при этом имеют в своем составе не только карбоксильную, но и сульфогруппу. Катиониты эсаптит-1, вофатит К и DOWEX "HCR-S(H)" применяются только при Н-катионировании, так как содержат сульфогруппу.

 

Для определения фракционного состава образцов 1 и 2 применяли ситовой и гранулометрический анализ. Фракционирование осуществляли путем просеивания образцов через набор штампованных сит с определенными размерами отверстий и последующего взвешивания полученных фракций.

 

Определение насыпной плотности образцов 1 и 2 заключалось в заполнении мерного цилиндра вместимостью 100 мл исследуемым веществом, уплотнении (пятикратном постукивании цилиндра с образцом о деревянную подставку) и последующем взвешивании. Насыпную плотность определяли для сухого и влажного образца, поскольку при погружении в воду катиониты набухают, т. е. увеличиваются в объеме. Степень этого увеличения определяется значением коэффициента набухания. В связи с этим следует различать насыпную плотность катионита в воздушно-сухом и во влажном состояниях. В последнем случае имеется в виду масса 1 м3 влажного катионита после высушивания его до воздушно-сухого состояния.

 

Определение рабочей емкости катионитов и образцов 1 и 2 осуществляли трилонометрическим титрованием в присутствии соответствующих буферных растворов. Технологические характеристики испытанных углеродных образцов 1 и 2 и сравниваемых катионитов приведены в таблице.

 

Исследованные углеродные образцы пригодны для использования в процессах химического умягчения (Na- или Н-катионирования) котловой воды. Образцы 1 и 2 характеризуются относительно высокой рабочей емкостью (630-720 г-экв/м3), малой насыпной плотностью (0,55-0,7 т/м3) и средним размером зерен (0,2-1,0 мм). При этом они имеют развитую поровую структуру. Рекомендовано применять их в качестве катионита в водоподготовительных установках, подготавливающих воду для водогрейных котлов типа КСВа-1.0, КВГ-2.5, ВК-21 и ВВД, которые эксплуатируются в настоящее время службами энерговодоснабжения (ЭВС) и ЖКХ ЛПУ МГ ООО "Баштрансгаз".

 

 

  • Узнавать новости по rss

    Подписаться Подписаться на новости
  • Дополнительно о других моторных топливах

    Поиск


    Ключи

    Ваше мнение!

    Защита газопроводов откоррозии

    Какая защита от коррозии газопроводов эффективнее

    активная
    пассивная


    Результаты опроса

    Статистика

    fuel.megapaskal.ru/fuel-gas