В природной и водопроводной воде обычно содержатся различ­ные газы, соли, коллоидные вещества, механические взвеси и т. п.,. которые вызывают внутреннюю коррозию оборудования и трубопро­водов, что уменьшает срок их службы, а также приводят к образо­ванию шлама в воде и отложений (накипи) на поверхностях. В ре­зультате этих процессов уменьшается проходное сечение труб, ухуд­шается теплопередача в теплообменных аппаратах, происходят ло­кальные пережоги трубок в котлах и др. Во избежание отмеченных явлений восполнение потерь и разбора воды, пара и конденсата в си­стемах теплоснабжения и в циклах ТЭЦ и котельных производится специально подготовленной подпиточной водой.

Качество подпиточной воды, т. е. допустимое содержание в ней различных примесей, должно удовлетворять определенным техниче­ским, а для тепловых сетей дополнительно и санитарно-гигиениче­ским требованиям.

С технических позиций качество подпиточной воды должно быть таким, чтобы не происходили процессы коррозии металла и накипе - образования на поверхности. Это возможно только при полном от­сутствии примесей в воде. Однако полностью устранить все примеси б воде весьма сложно и дорого, поэтому на практике воду очищают только до определенных пределов, которьїе в заданных конкретных ус­ловиях являются экономически целесообразными.

Допустимая с технико-экономических позиций степень очистки воды зависит от условий водно-химических режимов в подпитывае­мых контурах: чем выше температура и давление в них, тем более интенсивно протекают процессы коррозии и накипеобразования, а также от характера вредных последствий от накипеобразований. Последнее связано с тем, что слой накипи на поверхности металла в определенных условиях, например в трубопроводах тепловых сетей,, может выполнять и положительные функции — предохранять металл от коррозии.

'Отложение солеи в виде накипи на поверхностях и ооразование шлама в воде при существующем уровне температур в тепловых сетях происходит в основном вследствие 'разложения содержащихся в воде бикарбонатов — двууглекислых солей кальция и магния по уравнениям:

Са (НС03)2 = СаС03-НН20 + С02; (14.1)

Mg (HC03)2 = MgC03 + H20 + C02. (14.2)

4 %

Монокарбонаты 'СаС03 и MgC03 выпадают в виде осадков и от­лагаются на поверхностях в виде твердых корок — накипи. Особен - но твердую корку дает углекислый кальций СаСОз.

По содержанию солей кальция и магния в воде характеризуете» жесткость воды, которая подразделяется на карбонатную (времен­ную), некарбонатную (постоянную) и общую (суммарную).

Карбонатная (временная) жесткость определяется по содержанию - в воде легко разлагающихся при нагревании солей кальция и маг­ния, т. е. по содержанию бикарбонатов Са(НСОз)2 и Mg(HCOa)2. Некарбонатная (постоянная) жесткость определяется по содержанию других солей кальция и магния (CaS04, MgS04, СаС12, MgCb, СаБіОз, MgSiOe и др.), которые трудно растворяются в воде. Общая (суммарная) жесткость определяется по суммарному содержанию всех солей кальция и магния в воде.

Жесткость воды измеряется в мг-экв/кг и мкг-экв/кг или мг-экв/л и мкг-экв/л, которые характеризуют массовое содержание, мг или мюг катионов кальция и магния в 1 кг или 1 л воды Например, если в 1 кг воды содержится 50 мг катионов кальция и 40 мг катионов магния, то жесткость воды составит:

Ж ж 4-жлт gca2+ , gmg2+ 50 40

Жв = Жса+Жм8= 20)04 + 12,16 = 20,04 +"12716" =5,8 мг-экв/кг,

Где G с, і и G „, — массовое содержание (концентрация) в воде катионов Ca

Кальция и маїния, мг/кг, 20,04 и 12,16 — эквивалентная масса кальция и магния

(молекулярный вес, деленный на валентность). '

Коррозия стальных трубопроводов и оборудования в тепловых сетях вызывается в основном растворенными в воде газами: кисло­родом 02 и двуокисью углерода С02, а также солями серной R2S04 и соляной RC1 кислот, которые являются и катализаторами кисло­родной и углекислотной коррозии.

Кислород, содержащийся в воде, при контакте с металлом соеди­няется с ним, вследствие чего корродируются стальные трубы. Чем выше концентрация кислорода в воде, тем больше коррозия металла.

Агрессивные качества воды, зависящие от содержания в ней дву­окиси углерода СОг, оцениваются индексом насыщения воды карбо­натом кальция, который определяется по - уравнению

/ = pH-pHs,

Где рН — фактическая величина показателя концентрации ионов водорода в воде (де­сятичный логарифм величины концентрации ионов водорода, взятый с обратным зна­ком, рН = —lg Сн+); рН8 — значение рН в состоянии равновесного насыщения воды карбонатом кальция.

Чем больше содержится в воде СОг, тем ниже концентрация ионов водорода в воде. Поэтому, если pH<pHs, т. е. /<<0, то содер­жание С02 в воде избыточно. Это препятствует протеканию реакций по уравнениям (14.1) и (14.2), т. е. образованию на поверхности труб защитной карбонатной пленки. Вода имеет непосредственный контакт с металлом, что ведет к усиленной коррозии. Следовательно,, такая вода является коррозионно-агрессивной.

Если pH>pHs, т. е. />0, то содержание СО$ в воде меньше равновесной концентрации. Это способствует разложению бикарбо­натов Са(НС03)2 и Mg(HCOa)2 и образованию на поверхности труб слоя накипи, защищающей от коррозии. Следовательно, такая вода является коррозионно-неагрессивной.

Хлориды и сульфаты, как указывалось выше, также вызываюг коррозию металла и являются катализаторами процессов коррозии. Кроме того, они разрушают карбонатную пленку. на поверхности груб, что интенсифицирует процессы кислородной и углекислотной коррозии. Например, при наличии в воде NaCl происходит разруше­ние пленки СаС03 по уравнению:

СаСОз - f 2 NaCl + Н20 = СаС12 + С02 + 2 NaOH.

Технические условия на качество подпиточной воды для различ­ных водных режимов в подпитываемых контурах регламентируются нормами ПТЭ (правила технической эксплуатации ТЭС и сетей).. Основные показатели качества подпиточной воды тепловых сетей приведены в табл. 14.1.

Наряду с техническими требованиями подпиточная вода тепловых сетей должна удовлетворять санитарно-гигиеническим требованиям: в ней не должны присутствовать вредные для здоровья человека примеси, а в системах с непосредственным водоразбором показатели ^е должны соответствовать показателям питьевой воды.

Показатели питьевой воды (химический состав, вкус, прозрач­ность, запах и цвет) регламентируются ГОСТ 2874—73. В соответст­вии с ним, в питьевой воде допускается содержание взвешенных ве­ществ не более 1,5 мг/л, минеральных солей от 100 до 1000 мг/л, железа до 0,3 мг/л, хлоридов до 350 мг/л, сульфатов до 500 мг/л, солей кальция и магния на уровне общей жесткости до 7 мг-экв/л. Не разрешается применение дистиллированной (лишенной солей) воды, так как она нарушает пищеварение и деятельность желез внутренней секреции. Строго регламентируется и предельно допусти­мое содержание в питьевой воде различных токсических веществ и добавок, применяемых для очистки и осветления воды.