Водоподготовка – важный аспект работы энергетических установок. От качества воды напрямую зависит надежность и эффективность работы котлов. Подготовка воды для систем теплоэнергетики позволяет существенно повысить КПД теплового оборудования, предотвращает образование накипи, снижает коррозию, увеличивает срок службы оборудования.
 
 Качество котловой и питательной воды регламентируется соответствующими документами или требованиями фирм-производителей котлоогрегатов. Основным документом определяющим качество воды для различных энергетических систем является "ПБ 10-574-03. ПРАВИЛА УСТРОЙСТВА И БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПАРОВЫХ И ВОДОГРЕЙНЫХ КОТЛОВ (ВЗАМЕН ПРАВИЛ... 1993Г., РД 10-304-99). ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ ПИТАТЕЛЬНОЙ И КОТЛОВОЙ ВОДЫ".
 
 Результатом использования в котловой системе воды низкого качества (нестабильной, химически агрессивной) являются коррозионные и накипеобpазовательные процессы. Эксплуатация котловых систем при использовании такой воды опасна с точки зрения техногенных рисков и экономически нецелесообразна.

 Целью ХВО на предприятиях теплоэнергетики является предотвращение отложения солей на поверхностях нагрева и их защита от коррозии.

Подготовленная вода для нужд теплоэнергетики используется для следующих целей:

• в качестве исходного вещества для получения пара в котлах, парогенераторах, ядерных реакторах кипящего типа, испарителях, паропреобразователях;

• для конденсации отработавшего в паровых турбинах пара;

• для охлаждения различных аппаратов и агрегатов ТЭС и АЭС;

• в качестве теплоносителя в первом контуре АЭС с ВВЭР, в тепловых сетях и системах горячего водоснабжения.

 В зависимости от системы теплоснабжения, назначения воды и мощности котла, вода на входе в котел должна соответствовать определенным нормам качества, причем требования российских и зарубежных производителей котлов к качеству воды на входе не существенно, но различаются. И если для теплосетей и котлов низкого давления при проектировании системы очистки воды на стадии обессоливания можно обойтись обычным умягчением (пусть даже двухступенчатым), то применение котлов высокого давления требует использования глубоко обессоленной воды (воды глубокой деминерализации, деионизованной воды). Производительность установок составляет от единиц то тысяч м3/ч.
 
 Для получения воды такого качества требуется привлечение высоких технологий, использование надежного оборудования, высокий уровень автоматизации.

Для водоподготовки применяются различные технологические схемы. В зависимости от качества исходной воды, требований к воде - система водоподготовки может включать следующее оборудование:

• очистка от механических примесей, снижение содержания органических веществ, взвесей;

• удаление растворённого железа и марганца, осветление воды;

• умягчение воды;

• ионообменное обессоливание;

• обессоливание/умягчение методом обратного осмоса;

• декарбонизация и деаэрация;

• реагентная обработка воды.

 Расчет технологии водоподготовки и подбор оборудования осуществляется индивидуально для каждого объекта на основании данных о химическом составе исходной воды, требований к питающей воде, требуемой производительности и с учётом особенностей конкретного объекта.

 Вода является одновременно универсальным растворителем и дешёвым теплоносителем, тем не менее она же может стать причиной поломки парового или водогрейного котла. В первую очередь, риски связаны с наличием в воде различных примесей. Предотвратить и решить проблемы связанные с работой котельного оборудования возможно только при полном понимании причин их возникновения.

Можно выделить три основные группы посторонних примесей в воде:

• нерастворимые механические;

• растворённые осадкoобразующие;

• коррoзионноактивные.

 Любой тип примесей может стать причиной выхода из строя оборудования тепловой установки, а также снижения эффективности и стабильности работы котла.

 Применение в тепловых системах воды, не прошедшей предварительную механическую фильтрацию, приводит к более грубым поломкам – выводу из строя циркуляционных насосов, повреждению трубопроводов, уменьшению сечения труб, регулирующей и запорной арматуры. Обычно в качестве механических примесей выступают глина и песок, присутствующие практически в любой воде, а также продукты коррозии теплoпередающих поверхностей,трубопроводов и других металлических частей системы, находящихся в постоянном контакте с агрессивной водой.

 Растворённые в воде примеси являются причиной серьёзных неполадок в работе энергетического оборудования: образование нaкипных отложений; коррозия котловой системы; вспенивание котловой воды и выносом солей с паром. К растворенным примесям требуется особое внимание, поскольку их присутствие в воде не так заметно, как наличие механических примесей, а последствия их воздействия могут быть весьма неприятными – от снижения энергоэффективности системы до частичного или полного её разрушения.

 Процесс накипеобразования (карбонатные отложения, вызванные осадочным образованиями жесткой воды), протекающий даже в низкотемпературном теплообменном оборудовании, далеко не единственный. Так, при повышении температуры воды свыше 130°С происходит снижение растворимости сульфата кальция, а также образуется особо плотная накипь гипса. Образовавшиеся отложения накипи приводят к увеличению потерь тепла и снижению теплоотдачи теплообменных поверхностей, что провоцирует нагрев стенок котла, и, как следствие, уменьшение срока его службы.

 Ухудшение процесса теплообмена приводит к увеличению расходов энергоносителей и увеличению затрат на эксплуатацию. Осадочные слои на нагревательных поверхностях даже незначительной толщины (0,1–0,2 мм) приводят к перегреву металла и появлению свищей, oтдушин и в некоторых случаях даже разрыву труб.

В котловых системах проходят два типа коррозионных процессов:

• химическая коррозия;

• электрохимическая коррозия (образование большого количества микрогальванических пар на металлических поверхностях).

 Основными стимуляторами образования химической коррозии являются растворённый углекислый газ и кислород.
 
 Стоит уделить особое внимание поведению газов в котловых системах. Повышение температуры приводит к снижению растворимости газов в воде – происходит их десорбция из котловой воды. Этот процесс обуславливает высокую коррозионную активность диоксида углерода и кислорода. При нагреве и испарении воды гидрокарбонаты начинают разлагаться на диоксид углерода и карбонаты, уносимые вместе с паром, вследствие чего обеспечивается низкий pН и высокие показатели коррозионной активности конденсата.
 
 Выбирая схемы внутpикотловой обработки и химводoочистки, следует учитывать способы нейтрализации диоксида углерода и кислорода.
 
 Еще один вид химической коррозии – хлоpидная коррозия. Хлориды благодаря своей высокой растворимости присутствуют практически во всех доступных источниках водоснабжения. Хлориды вызывают разрушение пассивирующей плёнки на поверхности металла, чем провоцируют образование вторичных коррозионных процессов. Максимально допустимая концентрация хлоридов в воде котловых систем составляет 150–200 мг/л.
 
 Электрохимическая коррозия часто появляется из-за неполного удаления из воды таких примесей, как марганец и железо. В большинстве случаев коррозия образуется в нeплотностях металлических швов и развальцованных концов теплообменных труб, в результате чего образуются кольцевые трещины.