CHƯƠNG 3: XỬ LÝ NƯỚC LÒ HƠI

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 th
ể phân hũy thành ion như: Ca
2+
, Mg
2+
, Na
+
, K
+
,

3
HCO
, Cl
-
,
2
4
SO
,…
Nh
ững 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 c
òn đánh giá chất lượng của nước theo các chỉ
tiêu sau: Độ cứng, độ kiềm, độ khô kết,…
Độ cứng của nước l
à 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 l
à tổng hàm lượng các ion bicacbonat, hydrat là
nh
ững gốc muối của các axit yếu khác.
Độ khô kết l
à tổng hàm lượng các vật chất còn lại sau khi chưng cất
nước, được đo bằng mg/lit.
Nước được đưa vào l
ò tuy đã được xử lý nhưng vẫn còn một lượng nhất
định những chất tan v
à 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
thi
ết 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 vi
ệc 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 m

òn 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 y
êu cầu trên, nước cấp lò hơi cần đạt yêu cầu chỉ tiêu chất
lượng nhất định.
Xử lý nước trước khi cấp vào lò:
Nh
ững 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
Ch
ỉ dùng vôi
CaO + Na
2
CO
3
NaOH
NaOH + Na
2

CO
3
NaOH + CaO
Dùng vôi:
Ca(HCO
3
)
2
+ Ca(OH)
2
 2CaCO
3
+ 2H
2
O.
Mg(HCO
3
)
2
+ Ca(OH)
2
 Mg(OH)
2
+ CaCO3 + 2H
2
O.
MgCl
2
+ Ca(OH)
2

 Mg(OH)
2
+ CaCl
2
.
MgSO
4
+ Ca(OH)
2
 Mg(OH)
2
+ CaSO
4
.
CO
2
+ Ca(OH)
2
 CaCO
3
+ H
2
O.
Khi dùng vôi, d
ộ cứng bicacbonat được khử, độ cứng không cacbonat
không được khử m
à 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 Na
2

CO
3
:
Ca(HCO
3
)
2
+ 2NaOH  CaCO
3
+ Na
2
CO
3
+ 2H
2
O.
Mg(HCO
3
)
2
+ 2NaOH  MgCO
3
+ Na
2
CO
3
+ 2H
2
O.
MgCO

3
+ 2NaOH  Mg(OH)
2
+ Na
2
CO
3
.
MgCl
2
+ 2NaOH  Mg(OH)
2
+ 2NaCl.
CO
2
+ 2NaOH  Na
2
CO
3
+ H
2
O.
CaCl
2
+ Na
2
CO
3
 CaCO
3

+ 2NaCl.
CaSO
4
+ Na
2
CO
3
 CaCO
3
+ Na
2
SO
4
.
Ngoài nh
ững chất trên, người ta còn dùng natriphotphat Na
3
PO
4
,
baricacbonat BaCO
3
, barhidroxit Ba(OH)
2
, barialuminat BaAl
2
O
4
, …
 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 v
à không tạo thành cáu. Những chất này gọi là
cationit. Có 3 lo
ại cationit sau: Natri (NaR), hydro (HR), amôn (NH
4
R).
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(HCO
3
)
2
+ 2NaR  CaR
2
+ 2NaHCO
3
.
Mg(HCO
3
)
2
+ 2NaR  MgR
2
+ 2NaHCO
3
.

CaCl
2
+ 2NaR  CaR
2
+ 2NaCl.
MgCl
2
+ 2NaR  MgR
2
+ 2NaCl.
CaSO
4
+ 2NaR  CaR
2
+ Na
2
SO
4
.
MgSO
4
+ 2NaR  CaR
2
+ Na
2
SO
4
.
Khi dùng cationit Hydro:
Ca(HCO

3
)
2
+ 2HR  CaR
2
+ 2CO
2
+ 2H
2
O.
Mg(HCO
3
)
2
+ 2HR  MgR
2
+ 2CO
2
+ 2H
2
O.
CaCl
2
+ 2HR  CaR
2
+ 2HCl.
NaCl + HR
 NaR + HCl.
MgSO
4

+ 2HR  MgR
2
+ 2HCl.
Khi dùng cationit amôn:
Ca(HCO
3
)
2
+ 2NH
4
R  CaR
2
+ 2NH
4
HCO
3
.
Mg(HCO
3
)
2
+ 2NH
4
R  MgR
2
+ 2NH
4
HCO
3
.

CaCl
2
+ 2NH
4
R  CaR
2
+ 2NH
4
Cl.
MgSO
4
+ 2NH
4
R  MgR
2
+ (NH
4
)
2
SO
4
.
Na
2
SO
4
+ 2NH
4
R  2NaR + (NH
4

)
2
SO
4
. v.v…
Khi trao đổi cation natri toàn bộ độ cứng đều được khử, song độ kiềm và
các thành ph
ần 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 vi
ệc, 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 d
ịch NaCl có nồng độ từ 6-8%, cactionit hdro – dùng dung dịch H
2
SO
4
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 d
ùng 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 b
ình 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 nướ
c 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 (
ch
ọn 1 ngày hoàn nguyên 1 lần)
Để hoàn nguyên cationit natri, người ta d
ùng dung dịch muối NaCl
(n
ồng độ 6-8%). Đối với cationit hydro người ta dụng dung dịch acid H
2
SO
4
hoặc HCl. Trong đồ án này chọn acid HCl có nồng độ 1-1,5%.
Hoàn nguyên NaR:
CaR
2
+ 2NaCl  CaCl
2
+ NaR

MgR
2
+ 2NaCl  MgCl
2
+ NaR
Hoàn nguyên HR:
CaR
2
+ 2HCl  CaCl
2
+ HR
MgR
2
+ 2HCl  MgCl
2
+ HR