Введение
 
        Вода - 
ценнейший природный ресурс. Огромное 
значение вода имеет в промышленном и 
сельскохозяйственном производстве. Для 
удовлетворения разнообразных требований 
к качеству воды, потребляемой при выработке 
электрической и тепловой энергии, возникает 
необходимость специальной физико-химической 
обработки её. Качественная  водоподготовка, 
рациональный водно-химический режим 
– это:
1. Гарант надёжности, экономичности, 
безаварийности теплоэнергетического 
оборудования и тепловых сетей.
2. Обеспеченность предупреждения 
образования всех видов отложений и коррозионных 
повреждений на внутренних поверхностях 
теплоэнергетического оборудования, элементах 
трассы сетевой воды, включая отопительные 
приборы;
3. Экономия сжигаемого топлива, так 
как образующиеся отложения на поверхности 
нагрева обладают высоким термическим 
сопротивлением, что вызывает большие 
потери топлива. 
4. Уменьшение сбрасываемых экологических 
загрязнителей от теплоэнергетических 
объектов в биосферу, отрицательно влияющих 
на здоровье населения (экологическая 
безопасность).
Одновременно с очисткой природной воды 
на электростанциях необходимо решать 
комплексно вопросы, связанные с утилизацией 
различными методами образующихся при 
этом сточных вод. Такое решение является 
мерой защиты от загрязнения природных 
источников питьевого и промышленного 
водоснабжения.
    Выбор метода 
обработки воды, составление общей 
схемы технологического процесса 
при применении различных методов, 
определение требований, предъявляемых 
к качеству её, существенно зависят от 
состава исходных вод, типа электростанции, 
применяемого основного оборудования.
       На тепловых 
электростанциях применяются различные 
методы обработки воды, однако в основном 
их можно разделить на безреагентные, 
или физические методы и методы в которых 
используются различные препараты  
(химические реагенты). Безреагентные 
(физические) методы  применяются как 
отдельные этапы в общем технологическом 
процессе обработки воды, и как самостоятельные 
методы, обеспечивающие получение воды 
требуемого качества. Применяя химическую 
обработку (включая также методы ионного 
обмена), можно получить как умягчённую, 
так и глубокообессоленную воду.
1.Выбор источника и производительности 
водоподготовки
 
      На ТЭС с производственными 
отборами наряду с внутренними потерями 
существуют потери пара и конденсата в 
технологических процессах у потребителей 
теплоты. Эти потери должны восполняться 
добавочной водой, подготавливаемой на 
ВПУ, по качеству сопоставляемой с качеством  
питательной воды котлов.  ВПУ для подпитки 
тепловых сетей. Для приготовления добавочной 
и подпиточной вод на электростанциях 
применяют: 
  - Воды поверхностных источников
 
  - Воды артезианских скважин
 
  - Воды прямоточных и циркуляционных 
  систем охлаждения конденсаторов турбин;
 
     Так, если водоисточником 
является артезианская вода, в которой 
практически отсутствуют ГДП и органические 
вещества, то отпадает необходимость в 
предварительной ее коагуляции. Однако 
такая вода обычно содержит большое количество 
ионов двухвалентного железа, что приводит 
к  необходимости применять методы 
предварительного его удаления из воды 
перед последующей обработкой. Преимуществом 
артезианской воды перед поверхностной 
является ее стабильный состав во все 
времена года, что в значительной степени 
облегчает эксплуатацию водоподготовительной 
установки. При заборе воды из поверхностного 
источника следует учитывать, что качество 
воды в нем меняется не только по сезонам, 
но и по годам. Так, весной и осенью в такой 
воде возрастают 
концентрации ГДП и органических 
веществ и уменьшается 
солесодержание, в летние и 
зимние месяцы — наоборот. Эти обстоятельства 
следует учитывать при проектировании 
схемы обработки воды из поверхностных 
источников, так как водоподготовительная 
установка (ВПУ) рассчитывается применительно 
к максимальным концентрациям того или 
иного вещества в природной воде. В некоторых 
случаях при соответствующем технико-экономическом 
обосновании возможно использование в 
качестве исходной для ВПУ воды из прямоточных 
или оборотных систем водоснабжения, а 
также очищенных сточных вод ТЭС . Место 
забора воды следует располагать по возможности 
дальше от места сброса сточных вод соседних 
предприятий. Производительность ВПУ 
должна быть достаточной для покрытия 
потерь воды и пара в схеме ТЭС, а также 
для расхода воды и пара на различные технологические 
нужды 
электростанции
2 Показатели качества воды
 
Качество воды характеризуется 
прозрачностью (содержанием взвешенных 
веществ), сухим остатком, жесткостью, 
щелочностью, окисляемостью.
Сухой   остаток   
содержит   общее    количество 
растворенных  в  воде   веществ: 
кальция, магния, натрия, аммония, железа, 
алюминия и др., которые остаются после 
выпаривания воды и высушивания остатка 
при 110°С. Сухой остаток выражают  в  
миллиграммах на килограмм или в микрограммах 
на килограмм.
Жесткость воды характеризуется 
суммарным содержанием в воде солей кальция 
и магния, являющихся накипеобразователями. 
Различают жесткость общую, временную 
(карбонатную) и постоянную (некарбонатную).
Общая жесткость представляет 
собой сумму величин временной и постоянной 
жесткости и характеризуется суммой содержания 
в воде кальциевых и магниевых солей: сернокислых 
(СаSО4 и МgSО4), хлористых 
(СаС12 и МgС12), азотнокислых 
(Са(NО3)2 и Мg(NО3)2), кремнекислых 
(СаSiO3 и МgSiO3), фосфорнокислых 
(Са3(РО4)2 и Мg(РО4)2), двууглекислых 
(Са(НСО3)2 и Мg(НСО3)2).
Временная жесткость характеризуется 
содержанием в воде бикарбонатов кальция 
и магния Са(НСО3)2 и Мg(НСО3)2. Постоянная 
жесткость обусловливается содержанием 
указанных выше солей кальция и магния, 
за исключением двууглекислых.
Для определения величины жесткости 
в настоящее время установлена единица 
показателя жесткости — миллиграмм-эквивалент 
на 1 кг раствора (мг-экв/кг) или микрограмм-эквивалент 
на 1 кг раствора (мкг-экв/кг); 1 мг-экв/кг 
жесткости соответствует содержанию 20,04 
мг/кг иона кальция Са + или 12,16 мг/кг 
иона магния Мg2 +.
Щелочность воды характеризуется 
содержанием в ней щелочных соединений. 
Сюда относят гидраты, например NаОН — 
едкий натр, карбонаты Nа2СО3 — кальцинированная 
сода, бикарбонаты NаНСО3, Na3РО4 и др. Величина 
щелочности воды равна суммарной концентрации 
в ней гидроксильных, карбонатных, бикарбонатных, 
фосфатных и других анионов слабых кислот, 
выраженной в эквивалентных единицах 
(мг-экв/кг или мкг-экв/кг). В зависимости 
от преобладающего наличия в воде анионов 
тех или иных солей различают щелочность: 
гидратную (концентрация в воде гидроксильных 
анионов ОН), карбонатную (концентрация 
карбонатных анионов CO3²¯) и бикарбонатную 
(концентрация бикарбонатных анионов 
НСОз³¯.).
Окисляемость воды характеризуется 
наличием в воде кислорода и двуокиси 
углерода, выраженных в миллиграммах или 
микрограммах на килограмм.
В зависимости от характера использования 
воды различными потребителями определяются 
и показатели, необходимые для качественной 
и количественной характеристики воды.
Важнейшими показателями качества воды 
для использования ее в теплоэнергетике 
являются;
– концентрация грубодисперсных 
веществ (ГДП);
– концентрация истинно-растворимых 
примесей (ионный состав);
– концентрация коррозионно-активных 
газов;
– концентрация ионов водорода;
– технологические показатели, в которые 
входят сухой и прокаленный остаток, окисляемость, 
жесткость, щелочность, кремнесодержание, 
удельная электропроводность и т.д.
Рассмотрим 
воду реки Шексна г.Череповец со следующими 
показателями
ГДП мг/дм3 15 
Содержание ионов:  Na++K+  = 9.2мг/дм3 ,=97.62мг/дм3, =2 мг/дм3
=0 мг/дм3, SiO2 +=6.9 мг/дм3  
Сухой остаток 288 мг/дм3
Окисляемость ---0
Щёлочность 2мг-экв/дм3
Жёсткость Ж0=3,9мг-экв/дм3, ЖСа=2,7мг-экв/дм3
 
    Если очистка воды 
от тяжёлых ГДП может быть принципиально 
осуществлена обычным отслаиванием, время 
которого определяется размером и удельной 
массой частиц, то коллоидные примеси 
за счёт их особого свойства(агрегативной 
устойчивости) могут быть выделены из 
воды только методом коагуляции.
 
3 Методы очистки воды
 
       Разнообразие примесей, 
которые должны быть удалены из воды, а 
также методов, применяемых при ее обработке 
на котельных и ТЭС, усложняют поиск оптимальных 
решений при выборе схем и аппаратов в 
каждом конкретном случае.
Поэтому очевидна необходимость 
классификации методов очистки и удаляемых 
примесей. Наиболее известны классификации 
Л.А. Кульского и М.И. Лапшина. В основе 
классификации Л.А. Кульского лежит различие 
характера удаляемых примесей. Загрязненные 
воды представляют собой гомогенные или 
гетерогенные системы, которые соответственно 
подразделяются на ионные, молекулярные, 
коллоидные растворы и взвеси. К каждой 
из четырех групп вод (систем) подобраны 
соответствующие наиболее эффективные 
методы очистки воды, области их применения, 
состав очистных сооружений и т.д. Однако 
в этой классификации не учитывается характер 
отдельных примесей.
В классификации М.И. Лапшина, 
наоборот, основным классификационным 
признаком является характер и состояние 
удаляемых при очистке примесей; при этом 
методы очистки подразделяются на следующие 
группы:
  методы непосредственного выделения 
  примесей, например отстаивание;
 
  методы выделения примесей 
  с изменением фазового состояния воды 
  или примеси, например деаэрация;
 
  методы превращения примесей, 
  например образование труднорастворимых соединений (известкование);
 
Обе 
классификации имеют достоинства и недостатки, 
но дополняя друг друга, помогают выбору 
оптимального решения схем ВПУ на котельных 
и ТЭС с точки зрения как повышения эффективности 
очистки воды, так и возможности утилизации 
извлеченных из нее при очистке примесей 
для предотвращения загрязнений окружающей 
среды. Многообразие примесей в природной 
воде служит причиной того, что очистка 
добавочной воды для подпитки котлов организуется 
в несколько стадий на ВПУ.
На начальном этапе из воды 
выделяются  грубодисперсные и коллоидные 
вещества, а также снижается бикарбонатная 
щелочность этой воды. На дальнейших этапах 
производится очистка воды от истинно-растворимых 
примесей.
Начальный этап очистки воды.
3.1 Предочистка
 
 Необходима для улучшения 
технико-экономических показателей последующих 
этапов очистки воды, а также потому, что 
при отсутствии предочистки применение 
многих методов на последующих ступенях 
очистки встречает значительные затруднения. 
Так, наличие в воде органических веществ 
приводит к изменению технологических 
свойств анионитов, способствует их старению, 
а следовательно, к резкому (в 4–8 раз) снижению 
срока службы. Присутствие в воде ионов 
железа в концентрации свыше 50 мкг/дм3 вызывает 
отравление мембран при очистке воды электролизом. 
Неудовлетворительная очистка воды от 
грубодисперсных и коллоидных примесей 
является одной из причин образования 
накипей на поверхностях нагрева и ухудшению 
качества пара. Поэтому в настоящее время 
предочистке  воды в схемах подготовки 
добавочной и подпиточной воды придается 
важное значение.
Предочистка-воды может 
быть осуществлена в основном методами 
осаждения, при применении которых примеси 
выделяются из воды в виде осадка.  Эти 
методы называются также реагентными, 
так как для выделения примесей в воду 
дозируются специальные реагенты. К процессам 
осаждения, применяемым в настоящее время 
при предочистке воды, относятся;         коагуляция, известкование, 
магнезиальное обескремнивание. Как 
правило, эти процессы совмещаются и проводятся 
одновременно в одном аппарате – осветлителе, 
что целесообразно как для улучшения суммарного 
технологического эффекта процесса очистки 
воды, так и для снижения капитальных и 
эксплуатационных затрат.
Первичное осветление воды 
производится в осветлителях, а окончательно 
очистка от осадка осуществляется при 
помощи процесса фильтрования, который 
также относится к предочистке воды, но 
является безреагентным методом.
 
3.2 Коагуляция коллоидных примесей 
воды
 
         Коагуляция – это физико-химический 
процесс слипания коллоидных частиц под 
действием сил молекулярного притяжения 
с образованием грубодисперстной  макрофазы(флоккул) 
и с последующим выделением её из воды. 
В практике водоподготовки под коагуляцией 
понимают очистку воды от коллоидных веществ 
с одновременной очисткой от грубодисперстных 
примесей и обесцвечивание воды путём 
дозировки в обрабатываемую воду специального 
реагента – коагулянта. Который образует 
новую дисперстную систему со знаком заряда 
частиц, противоположным знаку заряда 
каллоидов природных вод (обычно зараженных 
отрицательно). При этом происходит взаимная 
коагуляция разноимённых заряженных коллоидов 
при их взаимодействии с дестабилизированными 
участками поверхности, называемая гетерокоагуляцией. 
В дальнейшем микрохлопья сцепляются, 
захватывая грубодисперстные примеси 
и воду, и образуют коагуляционную структуру 
в виде хлопьев (флоккул) размером 0,5-3мм. 
Макрофаза затем выделяется из воды в 
аппаратах для коагуляции- осветлителях 
и далее в пористой загрузке осветлительных 
фильтров. В качестве коагулянтов применяют 
; сульфат алюминия AL2(SO4)2 *18H2O или сульфат 
двухвалентного железа FeSO4*7H2O  , причём 
последний используют при совмещении 
процессов коагуляции и известкования 
в осветлителях. Процесс коагуляции требует 
для своего завершения время (4-5минут). 
Хлопья, вначале невидимые, постепенно 
соединяются в крупные комплексы, вызывая 
помутнение воды. Затем образуются более 
крупные рыхлые хлопья, захватывающие 
ГДП и воду. Режим потока воды влияет на 
формирование хлопьев. Скорость воды в 
зоне формирования не должна превышать 
1,5мм /сек. Температура 30-40 и перемешивание  
вызывает более частые и сильные столкновения 
коагулируемых частиц, приводящие к их 
слипанию. Дозировка коагулянта определяется 
составом коллоидных примесей и солесодержанием 
обрабатываемой воды. Обычно 0,3-0,8мг-экв/дм3. Значение 
рН среды оказывает влияние на скорость 
гидролиза коагулянта,а также на состояние 
удаляемых из воды примесей. При коагуляции 
сернокислым алюминием оптимальное значение 
рН, устанавливаемое экспериментально 
находится в пределах 5,5-7,5.