Утилизационные водоопреснительные установки морских судов - Б.А. Павленко, Э.В. Корнилов [2010, PDF]

ОГЛАВЛЕНИЕ

Часть 1. Общие сведения.................................... 4
Часть 2. Конструктивные схемы водоопреснительных установок. 7
2.1. Водоопреснительная установка типа «Д»......... 7
2 2. Водоопреснительная установка "Атлас"......... 11
2 3 Водоопреснительная установка "Нирекс"......... 15
2.4. Адиабатные водоопреснительные установки.... 19
2.5. Опреснительные установки с использованием
принципа обратного осмоса.................... 22
Часть 3 Сепарационные устройства.......................... 27
Часть 4. Накипеобразование в водоопреснительных установках
и методы предотвращения и удаления накипи......... 30
Часть 5. Техническая эксплуатация водоопреснительных установок................................................... 39
5.1. Эксплуатационный контроль и регулирование ре-
жимов конденсатора водоопреснительной установки............................................ 42
Часть 6. Режим питания и продувания водоопреснительных установок................................................. 49
Часть 7. Особенности обслуживания водоопреснительных установок и их оборудования................................. 57
Часть 8. Характерные нарушения режима работы водоопреснительных установок....................................... 61

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Потребность в пресной воде на судне определяется ее расходом на нужды экипажа и пассажиров, энергетической установкой.
Суточный расход пресной воды для бытовых нужд составляет 150 - 200 литров на каждого члена экипажа, а при использовании пресной воды в санитарных системах суточный расход воды увеличивается на 30 - 50 литров на каждого члена экипажа в сутки.
Основным источником получения пресной воды на судне является морская вода с высоким солесодержанием (35 г различных солей на 1 л морской воды) и большой жесткостью.
Учитывая постоянство солевого состава морской воды и доминирующее в ней положение хлоридов, для характеристики общего со-лесодержания принято пользоваться только одним показателем - содержанием хлор-ионов, которое определяется значительно легче, чем общее солесодержание
В некоторых случаях соленость морской воды измеряют в градусах Брандта Один градус Брандта (Бр) соответствует содержанию в воде хлоридов, эквивалентных 10 мг/л - NaCI или 6,06 мг/л С1 (хлор ионов). В приложении 1 приведены соотношения между единицами измерения солесодержания разных стран.
Общая жесткость воды - это суммарное количество ионов кальция и магния 1 мг-экв/л эквивалентна 2,8° (градус жесткости), а Г соответствует содержанию в воде 10 мг/л СаО.
На теплоходах применяются (используются) утилизационные вакуумные водоопреснительные установки (ВОУ), в которых для испарения морской воды используется тепло охлаждающей воды главного двигателя и в некоторых случаях пар, отбираемый от утилизационного котла.
Сущность процесса опреснения заключается в следующем: в морской воде для простоты рассматриваемого процесса испарения примем, что в ней содержатся только ионы - Na + - и - CI ~ . Каждый из ионов окружен слоем молекул воды (см. рис. 1.1), которые являются диполями (два электрических заряда, равных по величине и противоположных по знаку) в силу асимметрии строения Н2 О Эти окружающие молекулы образуют так называемую гидратную оболочку иона. В то же время остальные молекулы, а их 90% от общего количества, свободны Если свободных молекул в растворе нет, то раствор будет насыщенным. Например, раствор - NaCI - достигает насыщения при концентрации 35,6 г - NaCI - на 100 г. Другими словами, если NaCI полностью диссоциирован (распадение молекул на составные части) то вокруг иона Na + должно быть пять, а вокруг иона CI ~ - восемь молекул
Молекулы гидратной оболочки удерживаются возле иона силами электрического притяжения.
Комплекс, образованный ионом и гидратной оболочкой, принято называть сольватом. Сольваты по своим размерами на порядок больше молекул воды, они громоздки, более тяжелы и поэтому менее подвижны. Именно на этой их особенности и основаны наиболее эффективные методы опреснения.
Рассмотрим состояние свободных молекул воды и сольватов в процессе нагрева воды. При повышении температуры воды отдельные свободные молекулы вследствие теплового движения приобретают определенную скорость, которая позволяет легко преодолевать силы межмолекулярного натяжения и вылетать через поверхность раздела между водой и паром. Сольваты менее подвижны в силу своей громоздкости и не могут получить такую же скорость, как молекулы воды, а следовательно и преодолеть поверхностное натяжение они не в состоянии. Поэтому поверхность испарения играет роль фильтра, через который проходят молекулы воды или даже целые конгломераты (механические соединения) ее молекул, но не могут пройти ионы растворенных солей
Другим методом опреснения морской воды является метод обратного осмоса, или гиперфильтрации Этот метод опреснения так же, как и предыдущий, обусловлен существованием сольватов. Сущность этого метода опреснения заключается в следующим - вода прокачивается под давлением 10,0 Мпа сквозь металлические трубы, облицованные внутри пленкой ацетат-целлюлозы. Специальная обработка, этой пленки позволяет создать в ней каналы проницаемые для молекул воды и непроницаемые для сольватов. Поэтому сольваты остаются внутри трубы, а вода проходит сквозь пленку и оказывается, таким образом, свободной от растворенных солей.
Аналогичным образом сольваты задерживаются полупроницаемыми ионитовыми мембранами при опреснения воды методом электродиализа
Однако из-за малого срока службы ионитовых мембран и больших размеров эти опреснители на судах не нашли широкого применения.