Декарбонизация на водата

По време на експлоатацията на системите за водоснабдяване и топлоснабдяване най-острият проблем е вътрешната корозия, което води до намаляване на живота на оборудването и тръбопроводите под въздействието на циркулираща в тях вода, съдържаща разтворени газове. Най-често срещаните и опасни корозивни газове включват CO2 (в литературата можете да намерите имената: въглероден диоксид, въглероден диоксид, свободен въглероден диоксид и др.).

Голямо количество CO2, много по-високо от равновесното, се образува поради разрушаването на бикарбонатните йони по време на омекотяване или деминерализация на водата чрез Н-катионизация, подкисляване или обратна осмоза.

Декарбонизацията на водатае процесът на отстраняване на CO2 от нея до остатъчна концентрация, близка до равновесната в системата вода-въздух.

Тъй като парциалното налягане на CO2 във въздуха е много по-малко от равновесното налягане на този газ във вода, CO2 може да бъде десорбиран (освободен) от водата във въздуха. Колкото по-голяма е контактната повърхност на фазата вода/въздух, толкова по-ефективна е десорбцията на CO2.

Принципът на работа на калцинаторае да осигури голяма повърхност на контакт между фазите вода/въздух и десорбция на CO2 от вода във въздух.

Като калцинатори може да се използва почти всяко устройство, което осигурява висока степен на дисперсия на изходната вода и голяма площ на нейния контакт с въздуха (противоток или преден поток).

Калцинаторите често се класифицират според начина, по който фазите вода/въздух влизат в контакт:

1. филм (с подредена или неподредена дюза),

2. бълбукане, капене (вакуумно изхвърляне или спрей),

Изчисляването на параметрите на процеса на декарбонизация и изборът на типа апарат винаги са индивидуални, т.к.изходните данни и граничните условия във всяка отделна технологична схема варират, например:

Първоначална концентрация на CO2 (Ежекторите с водна струя с един ток не са ефективни, когато концентрацията на CO2 във водата е повече от 20 mg/l, а често е с порядък по-висока)
Необходима остатъчна концентрация на CO2 (Постигането на остатъчна концентрация на CO2 от 3-5 mg/l е възможно само с калцинатори с обратен поток).
Необходима ефективност на енерго- и масообмен (дюзите с противотоци са 4-6 пъти по-енергийно ефективни от тези с директен поток) и др.

Най-разпространеният тип калцинатори за вода са противопоточни филмови апарати с произволно опаковане, които имат висока ефективност на масопренос и ниски оперативни разходи.

Спрей калцинаторите с директен поток се използват по-рядко - в случаите, когато е трудно да се осигури работата на филмови апарати без запушване на дюзата и в пречиствателни станции на котелни с висока алкалност на водата след Н-катионобменни филтри, когато изискванията за остатъчната концентрация на CO2 преди вакуумна деаерация са относително малки.

Други видове калцинатори се използват много по-рядко и обосновката за избора им по правило е индивидуална.

Калцинатори с противопоточен филм с произволно опаковане.

Това са цилиндрични устройства, пълни с т. нар. „накрайник“ – специални обемни фигури от неръждаем материал, които имат голяма специфична повърхност (керамични пръстени

Седла Rashiga, Pall, Intalox и др.)

В такъв калцинатор първоначалната вода навлиза в горната част, където равномерно пада на струи върху дюзата, по повърхността на която тече в тънък филм към долната част.апарат. От дъното на апарата към водния поток се подава въздух, който увлича отделения от водата въглероден диоксид и излиза през горните дюзи.

Остатъчната концентрация на CO2 в течната фаза зависи от температурата, скоростта на водния поток, вида и обема на опаковката и въздушния поток.

Калцинатори с еднотоков спрей.

При разработването на спрей калцинатори с директен поток се предполагаше да се създадат апарати, които се различават от опакованите калцинатори по по-малки размери и консумация на материал.

С голямо разнообразие от дизайни на тези устройства, всички те се основават на създаването на високоскоростен поток от водни капки в ежекторно устройство, за да се осигури контакт на водата с голямо количество въздух.

Принцип на действие (на фигурата е показан двустранен двусекционен апарат): Обработената вода се впръсква от дюзи в прорезната работна зона, изхвърляйки въздух зад нея и осигурявайки голяма повърхност на фазово взаимодействие. CO2 се десорбира от водата във въздуха. Освен това обработеният вход влиза в акумулатора и се изпраща до потребителя, а въздухът, заедно с CO2, се разсейва в атмосферата през капкоотстранителя.