Водоопреснительные установки
Водоснабжение морских судов. Нормальная эксплуатация любого судна обеспечивается при условии снабжения его достаточным количеством воды: забортной, питательной, пресной бытовой (питьевой и мытьевой), дистиллированной.
Забортная вода применяется для проточных систем охлаждения механизмов и конденсаторов, заполнения балластных цистерн, питания ВОУ и для различных санитарно-бытовых и технологических нужд. В морской воде содержатся в значительных количествах хлористые натрий NaCl и магний MgCl2, сульфаты магния MgSO4 и кальция CaSO4, кроме того, в небольших количествах хлористый калий КCl, бромистые калий КBr и натрий NaBr, карбонат кальция СаСO3, кремниевая кислота H2SiO3, соли алюминия и железа, а также газы: азот, кислород и углекислота.
Воды морей и океанов различаются по количественному содержанию растворенных в них солей. Для конкретного моря это содержание зависит от количества выпавших осадков и воды, вносимой реками, от испарения, таяния льдов и т. п.
Основными показателями морской воды являются соленость и жесткость. Соленость — общее количество всех твердых минеральных веществ в граммах, растворенных в 1 кг морской воды.
Выражается в тысячных долях — промилле, обозначаемых ‰. Средняя величина солености Мирового океана равна 34,71 °/00. Жесткость воды характеризуется содержанием солей кальция и магния. За единицу принимают содержание СаО 1 мг-экв/л = = 28 мг/л, MgO 1 мг-экв/л = 20 мг/л. Таким образом, если в 1 л воды содержится 40 мг СаО и 30 мг MgO, то общая жесткость воды составит 40/28 + 30/20 = 1,43 + 1,5 = 2,93 мг-экв/л. В океане средняя жесткость воды составляет 22,5 мг-экв/л.
Питательная (котельная) вода используется на судах для питания паровых котлов. Современные паровые котлы при их большой паропроизводительности имеют малый объем водяного пространства и содержат небольшое количество воды. Даже при незначительном содержании солей и примесей в питательной воде в условиях интенсивного парообразования их концентрация в котле возрастает, что существенно влияет на его работу. Поэтому в питательной воде допускается минимальное содержание вредных примесей. Чтобы уменьшить их содержание и улучшить качество питательной воды, ее подвергают специальной обработке.
Пресная бытовая вода применяется для приготовления пищи, питья, мытья посуды, подается в души, бани, прачечные, умывальники, используется в технологических процессах (например, в цехах рыбопереработки). Качество питьевой и мытьевой воды характеризуется органолептическими, химическими и бактериологическими показателями и должно соответствовать требованиям ГОСТ 2874—82. Органолептические показатели включают запах и привкус, мутность и цветность. Химические показатели характеризуют загрязненность воды органическими и неорганическими растворенными веществами. Бактериологические показатели определяют содержание в воде разнообразных микроорганизмов.
Питьевая вода должна быть чистой, без неприятного запаха и вкуса, вредных примесей и болезнетворных микробов, должна легко обрабатываться кипячением или фильтрацией. В то же время питьевая вода должна быть насыщена воздухом и содержать необходимые для организма минеральные соли. Чистая дистиллированная вода при систематическом употреблении обессоливает организм, что может привести к заболеваниям.
Мытьевая вода предназначается для бытовых нужд и санитарно-уборочных работ на судне. Мытьевая вода в бактериологическом отношении должна соответствовать питьевой, не иметь неприятного запаха и не быть мутной. Жесткость мытьевой воды должна быть в пределах 1,4—2,1 мг-экв/л. При большей жесткости мыло хуже растворяется в воде и его расход при стирке увеличивается на 120—150 г/м3 воды. Содержание железа в виде бикарбоната закиси Fe(HCO3)a не должно превышать 2 мг/л во избежание появления ржавчины на белье при стирке. Обычное содержание кислорода в холодной воде около 10 г/м3.
Дистиллированная (аккумуляторная) вода должна в наибольшей степени приближаться к химически чистому соединению Н2О. Повышенные требования обусловлены тем, что используемая для заливки аккумуляторов вода не должна содержать примесей, которые могут засорить поры пластин или вызвать саморазрядку батареи.
Морские суда получают пресную воду с берега от коммунальных водопроводов, с танкеров или плавбаз в море, из морской воды в ВОУ. В последнем случае для приготовления питьевой воды дистиллят подвергают бактериологической и вкусовой обработке.
Рассмотрим целесообразность применения ВОУ на судах морского флота на следующем примере.
Для 30-суточного рейса судна первой категории с численностью команды 45 чел., мощностью главной паровой машины 3700 кВт при среднем расходе пара 5,5 кг/(кВт-ч) определить, во сколько раз масса топлива для приготовления питьевой воды в ВОУ будет меньше массы воды, которую необходимо принять на борт.
Требуемое количество питьевой воды 30 сут X 45 чел. X 0,04 т/(сут- чел.) = = 54 т. Количество мытьевой воды 30 сут X 45 чел.Х 0,06 т/(сут-чел.) = 81 т. Количество питательной (добавочной) воды 3700 кВт X 30 сут X 24 ч.Х 5,5 кг/(кВт-ч) X 0,05 = 720 т, где: 0,05 — вода, добавляемая в систему, в количестве 5 % объема для компенсации утечек.
Всего требуется принять воды на борт или получить ее с помощью ВОУ 54 + 81 + 720 = 855 т.
Приняв низшую теплотворную способность топлива (мазута) равной 4,1868х X 10s Дж и КПД котла 0,75, определим его расход. Количество воды, которое может быть получено испарением от сжигания 1 кг топлива, составит 4,1868Х X 103 X 0,75/(314-104) = 10 кг, где 314-104 — количество теплоты, Дж, необходимой для испарения в ВОУ 1 кг воды. Запас топлива на 30-суточный рейс составит 855 : 10 = 85 т.
Таким образом, масса топлива, сжигаемого для испарения воды, в 10 раз меньше запаса воды, который следовало бы принять на судно.
Снижением запасов возимой воды можно увеличить полезную грузоподъемность судов, снабдив их ВОУ. Если учесть, что вкусовые качества питьевой и мытьевой воды ухудшаются при ее хранении более 7—10 сут, то возможность получения опресненной воды на судах, совершающих длительные по времени рейсы, увеличивает также автономность их плавания.