Очистка конденсированной воды связана с решением следующих проблем:
— удаление продуктов коррозии из цепи турбино-конденстаторного контура;
— удаление ионов, снова поступающих в сырую воду в результате утечки из конденсатора;
— удаление масел из конденсата в нефтехимической промышленности.
При очистке конденсата применяют различные комбинации фильтрации и деионизации. Сюда входят следующие процессы.
Фильтрация через тонковолокнистые или мелкозернистые материалы
Фильтрация через тонковолокнистые или мелкозернистые материалы, используемые в виде слоев толщиной несколько миллиметров на намывных фильтрах. На практике применяют:
- волокна целлюлозы длиной 40—100 мкм. Эти фильтры задерживают все взвешенные загрязнения, особенно оксиды металлов со средними размерами частиц около 0,5 мкм. Из материала фильтра выносятся растворимые загрязнения при температуре 60°С и выше, а при температуре выше 85 °С он разрушается;
- порошкообразные неполярные синтетические смолы, которые имеют преимущество перед целлюлозой и способны адсорбировать коллоиды, выдерживая температуру 100 °С. Когда очищенный конденсат свободен от углеводородов, скорость фильтрации на этих материалах обычно изменяется от 5 до 10 м/ч;
- диатомиты применяют для очистки воды, содержащей масла; вместо целлюлозы или смол предпочтительно использовать высокопористые диатомиты, которые наряду с фильтрующими свойствами имеют специфический адсорбционный эффект. Оптимальная температура для удаления масла зависит от типа масла и составляет от 50 до 80 °С.
Фильтроцикл может быть продлен, если в процессе очистки добавлять к намывному слою через регулярные промежутки времени определенные количества материалов, отличающиеся от материала первоначального слоя или идентичные ему.
В случае конденсирования воды, содержащей ароматические углеводороды, которые растворяются в воде в различной степени, слой должен состоять из активного угля или лучше из диатомита, а температура не должна превышать 50 °С.
При обработке конденсированной воды, содержащей масла, скорости фильтрации в любом случае будут ниже, чем для конденсатов, содержащих только продукты коррозии.
Деионизация с очень высокой скоростью фильтрования
Деионизация с очень высокой скоростью фильтрования (80—120 м/ч) через смешанную катионо-анионитовую загрузку. Этот вид обработки предназначен для задержки ионов железа, меди, никеля и кремнекислоты, а задержанные соли переносятся в конденсат при случайном поступлении сырой воды в конденсатор.
Смешанные загрузки действуют как фильтры с производительностью от 50 до 90% в зависимости от размера частиц и рабочих условий. Коллоиды на них практически не задерживаются.
Для того чтобы противостоять потерям напора, вызываемым сочетанием высокой скорости с засорением, применяют высокопрочные ионообменники; наиболее часто используются макропористые смолы.
В большинстве случаев смолы промываются и регенерируются в наружной системе очистных колонн; смолы переносятся в систему с помощью воды. Это гарантирует отсутствие кислот или соды, случайно проникающих при регенерации смолы.
Некоторыми заводами — изготовителями напорных водяных реакторов недавно введены очень строгие нормы относительно содержания в воде натрия. Он может попадать в воду, выходящую после очистки на ионообменниках со смешанной загрузкой, если эти ионообменники не были полностью регенерированы (т. е. ионы натрия присутствуют в катионообменнике после регенерации, и часть этого остатка переходит в анионообменник). Существуют различные эффективные методы борьбы с данным явлением.
Высокоскоростная деионизация на катионообменнике с последующей очисткой на смешанной загрузке
Когда конденсированная вода содержит значительное количество летучих аминов (аммиак, морфолин или циклогексиламин) и имеет только незначительное солесодержание вследствие утечек сырой воды, то после очистки на смешанной загрузке в воде нарушается баланс ионов. Количество катионов становится намного больше, чем анионов (имеются в виду все анионы кроме ОН-).
В связи с этим целесообразно перед стадией очистки воды на смешанной загрузке применить катионообменник, регенерируемый кислотой. В результате значительно уменьшается количество ионов NH4+ и ионов аминов, а также продлевается время работы смешанной загрузки.
Катионообменники хорошо задерживают продукты коррозии, вследствие чего смешанная загрузка выполняет только функцию деминерализации.
Сочетание фильтрования и деионизации
Эти процессы могут быть объединены в одной установке, если использовать очень мелкозернистые порошкообразные смешанные смолы (от 10 до 50 мкм) в намывных фильтрах, как рассмотрено выше.
Совмещенные процессы фильтрования и деионизации. А — ввод конденсата; 1 — фильтр с намывным слоем; 2 —свечи фильтра; 3 — устройство для крепления свеч; 4— вода; 5 — смолоуловитель; 6 — затворный бак для эксплуатации фильтра с намывным слоем; 7 — резервуар для приготовления намывного слоя; 8 — дозатор микросмолы; 9 — регулирующий бак; 10 — рециркуляционный насос; 11 — насос для подачи воды в фильтр с намывным слоем; 12 — насос для подачи намывного слоя; 13 — дифференциальный манометр.
При использовании этих процессов капитальные затраты снижаются, а эксплуатационные расходы значительно выше из-за высокой стоимости порошкообразных смол, которые приходится часто заменять (они загрязняются взвешенными веществами или вследствие повышенного солесодержания воды, вызываемого утечкой в конденсаторах).
Максимальная температура, применяемая в данном процессе, зависит от термической устойчивости используемых смол и необходимости удаления кремнекислоты и составляет от 40 до 50 °С.
Необходимо учитывать все указанные факторы, так как процесс фильтрования дает исключительно хорошие результаты.
Фильтрование через магнитные фильтры
Используя легко очищаемые высокопроизводительные скоростные магнитные фильтры, можно отфильтровывать некоторые оксиды металлов, находящиеся в конденсатах, при высоких температурах и без применения дорогостоящих намывных материалов.
В настоящее время нельзя рекомендовать какой-либо один способ, который будет предпочтительнее, чем другой. Смешанные слои не всегда могут обеспечивать полное фильтрование, зато они снабжены защитой на случай утечки конденсата. Комбинированные системы (намывные фильтры — смешанные загрузки или катионообменники — смешанные загрузки) более дорогие, но обеспечивают очистку во всех случаях.