Как подготовить воду для котельной

Особенности водоподготовки паровых и водогрейных котельных

Specifics of Water Treatment for Steam and Hot Water Boiler Plants

Keywords: water treatment, steam boiler, hot water boiler, corrosion

Water treatment for operation of boiler plant equipment facilitates reduction of thermal energy losses, extension of service its life and uninterrupted service. This way you can achieve improvement of the economic efficiency of boiler plants, where equipment is operating for extended time in severe conditions with relatively low qualification level of the service personnel.

Водоподготовка при эксплуатации котельного оборудования обеспечивает сокращение потерь тепловой энергии, увеличение ресурса и обеспечение его бесперебойной работы. Таким образом решается задача повышения экономической эффективности котельной, оборудование которой работает длительное время в тяжелых условиях и при относительно низкой квалификации обслуживающего персонала.

Особенности водоподготовки паровых и водогрейных котельных

Водоподготовка при эксплуатации котельного оборудования обеспечивает сокращение потерь тепловой энергии, увеличение ресурса и обеспечение его бесперебойной работы. Таким образом решается задача повышения экономической эффективности котельной, оборудование которой работает длительное время в тяжелых условиях и при относительно низкой квалификации обслуживающего персонала.

Требования и нормы подготовки воды для котельного оборудования стоят в одном ряду с необходимыми эксплуатационными требованиями по правилам устройства электроустановок, норм по питающему напряжению и электромагнитной совместимости электрооборудования, обеспечения функционирования в заданных климатических условиях и т.п.

Основные этапы процесса подготовки воды для котельного оборудования:

• предотвращение отложений на теплопроводящих поверхностях – обеспечивает экономию энергии, материалов и деталей установки;
• предотвращение коррозии по всей системе – дает снижение затрат на ремонт и обслуживание;
• финишная корректировка химического состава котловой и подпиточной воды – максимальная экономичность работы котельного оборудования.

Отложения в котлах и нагревательной системе

В основе процесса образования отложений на поверхностях котельной системы лежат процессы образования карбонатных солей щелочноземельных металлов, образующих основу так называемой «временной жесткости» воды. Ионы кальция и магния взаимодействуют с содержащейся в воде питающего источника двуокисью углерода с образованием нерастворимых солей.

Этот процесс значительно интенсифицируется по мере возрастания температуры. Соли других кислот – сульфаты и т.п., образующие «постоянную жесткость», напротив, при повышении температуры растворяются и могут быть устранены только в дальнейшем, например, путем применения фильтров нанодиапазона или установок обратного осмоса.

Карбонаты (преимущественно карбонат кальция) осаждаются на стенках греющих труб и теплопередающей системы в виде известковых отложений, очень плохо передающих тепло. Здесь же концентрируется и шлам, образующийся из продуктов окисления железа и марганца и механических примесей, проникающих в систему. Для определения концентрации соли в водном растворе возможно применение датчиков проводимости воды, таких как AnaCONT LCK. Это аналитический датчик, который по параметрам электропроводности и значению pH определяет показатели для дозировки реагентов.

Известно, что подавляющая часть теплопередачи – около 80 % – осуществляется через относительно небольшую часть теплопередающей поверхности вблизи зоны пламени котловой горелки. Здесь и образуются наибольшие известковые отложения, затрудняющие теплопередачу и снижающие эффективность работы системы. Отложения толщиной порядка 0,5 мм приводят к снижению КПД потока до 9…10 %. При этом возникает значительный градиент температуры нагрева между различными участками теплопередающей системы, что может приводить к деформациям и даже возникновению трещин и повреждений отдельных деталей.

Появление отложений на стенках труб приводит к уменьшению их рабочего сечения, повышает сопротивление потоку воды, вынуждая повышать нагрузку на насосы системы. Также повышается и уровень шума установки.

Необходимые мероприятия водоподготовки для уменьшения отложений в котельной системе:

1) удаление механических примесей с помощью сетчатых фильтров;

2) удаление железа и марганца с помощью каталитических фильтров;

3) умягчение воды с помощью ионообменных установок;

4) обессоливание воды (при необходимости) на установках обратного осмоса.

Коррозия в котлах и нагревательной системе

Корпуса котельного оборудования, нагревательные элементы и прочие составляющие системы изготавливаются из металлов. Долговечность, неподверженность металлических частей коррозии в значительной мере зависят от кислотности среды и количества растворенного в воде кислорода и двуокиси углерода.

Из опыта проектирования и эксплуатации котельных установок известно, что поддержание показателя кислотности воды на уровне pH ≥ 8,5 позволяет значительно снизить коррозию корпусов и труб котельного оборудования, запорной арматуры, циркуляционных насосов, датчиков и т.п. С повышением температуры процесса снижается растворимость в воде свободного кислорода, требования к его содержанию значительно ужесточаются при повышении рабочего давления системы. Для измерения концентрации кислоты, едких (каустических) или солевых веществ в системах рекомендуется применять датчики проводимости/концентрации CombiLyz AFI4/AFI5. Это прибор для кондуктометрического измерения проводимости и концентрации жидких продуктов. Он определяет концентрацию различных кислот, а также солевых и едких каустических составляющих в водной среде.

Необходимые мероприятия водоподготовки для уменьшения коррозии элементов системы котельного оборудования:

1) корректировка значения кислотности воды рН. Рекомендуем проводить с помощью анализатора растворенного в воде кислорода;

2) дозирование в воду замедлителей коррозии (ингибиторов);

3) удаление из воды кислорода посредством добавления средств, связывающих избыточный кислород, либо подвергнув воду дегазации в специальных устройствах.

В каждом конкретном случае проектирования комплекса котельного оборудования важно правильно подобрать систему очистки воды.

Для корректировки и поддержания значений параметров воды, используемой в котельном оборудовании, необходимо непрерывно контролировать следующие величины:

карбонатную жесткость при различных pH,

Примерная структура системы водоподготовки для водогрейного котла

При работе парового котла непрерывно накапливаются солесодержащие вещества вследствие упаривания воды. Так как в паре соли не присутствуют, то все они остаются в котловой воде. Солесодержание может достигнуть критического значения, когда происходят вспенивание воды и резкое снижение качества пара. Но при этом в процессе роста рабочего давления котла значительно снижается величина порогового солесодержания. Поэтому для котлов с высокими рабочими давлениями необходима чрезвычайно тонкая очистка подпиточной воды, и для контроля вводятся два дополнительных параметра:

1) электропроводность воды – для оценки общей минерализации воды;

2) содержание некоторых видов солей.

В качестве примера приведем таблицу предельных параметров качества подпиточной и котловой воды для паровых котлов по приложению 3 «Правил промышленной безопасности производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением».

Есть определенные нормативы качества подпиточной воды для котлов с системой естественной и многократной принудительной циркуляции с паропроизводительностью в пределах 0,7 т/час для высоконапорных котлов парогазовых установок.

На входе системы помещается механический фильтр для промывки водной среды обратным током. Фильтр отсеивает механические примеси. Для снижения содержания в воде железа и марганца устанавливается система обезжелезивания. Уровень содержания железа и жесткости воды производится специальным аналитическим прибором.

Дозирующая станция по сигналу водосчетчиков осуществляет подачу окислителя пропорционально величине потока воды. Продукты окисления железа и марганца собираются в осадочном фильтре. Дозирующей станцией могут подаваться реагенты различного назначения: кислородосвязующие вещества с катализаторами, стабилизаторы остаточной жесткости, корректоры pH, поэтому такие устройства используются на разных стадиях процесса водоподготовки.

Для решения проблемы солесодержания котловой воды для установок небольшой производительности или при достаточно больших объемах возвращаемого конденсата вода смягчается методом натрий-катионирования через специальную установку.

Существенным недостатком при этом является появление большого объема экологически вредных отходов, требующих специальных разрешений на утилизацию, а также дорогих реагентов.

В котельных с высоким рабочим давлением пара и повышенным использованием подпиточной «вспомогательной» воды с высокой степенью очистки и деминерализации применяются установки обратного осмоса, позволяющие получить воду практически любой чистоты.

Такое оборудование применяют в парогазовых энергетических установках, котлах сверхкритического давления и т.п. При этом необходимо наличие вспомогательной безнапорной емкости и питательной насосной станции.

Для получения водной среды с заданными характеристиками используют мембраны с различной пропускной способностью. После установки обратного осмоса производится корректировка параметров воды до необходимых уровней в отношении pH, солесодержания и содержания растворенных газов. Дозированные добавки кислородосвязующих веществ и ингибиторов коррозии решают ситуацию только в установках относительно небольших размеров и производительности. По мере возрастания рабочего давления котла ужесточаются требования к содержанию в воде растворенного кислорода. В таких случаях применяются установки термической дегазации или деаэрации атмо-сферного или вакуумного типа. Остаточная концентрация газов в воде после таких мер практически ничтожна. После окончательной корректировки химсостава и pH воды путем дозирования реагентов процесс водоподготовки для паровых котлов можно считать законченным.

Особенности водоподготовки водогрейных котлов

Для обеспечения большого ресурса и без-аварийной работы водогрейных котлов при разработке и проектировании котельного оборудования, кроме технических характеристик оборудования, необходимо также иметь отчетливое представление о следующих параметрах воды источника питания котельной:

• жесткость,
• содержание железа,
• присутствие нефтепродуктов,
• уровень растворенного кислорода,
• уровень pH.

Система водоподготовки котла обеспечивает изменение исходных параметров до необходимых показателей, оговариваемых федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности. В качестве примера приводится таблица из приложения № 3 «Правил промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением».

Входной фильтр с промывкой фильтрующего элемента предназначен для очистки воды от механических примесей (песок, окалина и т.п.). При необходимости осуществляется обезжелезивание воды путем дозирования окислителя (выполняется дозирующей станцией по сигналу датчиков расхода воды) и последующего осаждения окислов железа и марганца в фильтрах. Непрерывный контроль жесткости осуществляется автоматическим измерителем.

Следующая стадия – умягчение воды методом натрий-катионирования, в зависимости от режима работы котельной, установкой непрерывного или периодического действия.

Поскольку в водогрейных системах, как правило, нет необходимости в очень высокой степени очистки воды, установки обратного осмоса не применяются. Системы умягчения воды позволяют довести параметры воды до любого необходимого уровня, достаточно пропускать воду через такие установки несколько раз. В этой же системе наблюдается и самая высокая скорость водоподготовки. Дозирующие устройства на конечном этапе обеспечивают нужные значения параметров pH, солесодержание и содержание растворенного кислорода в воде. Реагенты обеспечивают подщелачивание воды, связывание остаточного кислорода и нужную жесткость.

Применение датчиков в системах водоподготовки. Рекомендации

Следует отметить, что стандартной схемы водоподготовки не существует, так как требования заказчика индивидуальны и рассчитаны на определенные условия эксплуатации, индивидуальны местные условия эксплуатации, режимы и сезонность работы котельной, свойства исходной воды. Все это делает очень широким выбор используемого дополнительного оборудования систем водоподготовки: оборудования для аэрации и дегазации воды, накопительных емкостей и насосных станций, статических смесителей, дозаторов специальных реагентов (ингибиторов, коагулянтов т.п.), различных фильтров и установок обратного осмоса. Поэтому здесь не рассматриваются многочисленные датчики чисто технологического предназначения – датчики уровня, температуры, расходомеры и другие, обеспечивающие работу этого оборудования. Описаны только датчики «аналитического» направления, позволяющие определять параметры котловой и питательной воды котельной установки.

Статья предоставлена компанией «РусАвтоматизация».

Поделиться статьей в социальных сетях:

Источник

Эффективная водоподготовка котельной

Водоподготовка котельных установок на сегодняшний день является обязательным атрибутом в рабочем процессе любой отдельно взятой котельной.

Система водоподготовки котельной устанавливается для того, чтобы предотвратить формирование минеральных отложений, которые накапливаются внутри водонагревательных котлов.

Станция водоподготовки, блочно модульная

Несомненно, качественная водоподготовка для котлов является гарантией эффективного и безаварийного функционирования всего оборудования в течение отопительного сезона.

1 Зачем нужно очищать воду для котельной?

Водоподготовка для паровых котлов представлена в виде процесса, который заключается в том, что перед подачей воды в котельную производится ее предварительная обработка.

Очистка воды происходит благодаря применению многоступенчатых блоков-фильтров. В процессе обработки воды для водогрейных и судовых котлов, встроенное оборудование из жесткой рабочей среды, в процессе умягчения, преобразовывает ее исходные свойства.

Оборудование, обеспечивающее умягчение воды для водогрейных систем и систем газового отопления эффективно производит умягчение жесткой воды.

В процессе умягчения и последующей очистки, из жесткой воды оборудование удаляет большинство растворенных в ней загрязнителей.

Причинами жесткой рабочей среды являются концентрированные минеральные соли и механические примеси грубодисперсного типа.

Водоподготовка котельной, фильтры первичной очистки

Первичный этап умягчения и дальнейшего процесса водоподготовки в водогрейных и судовых котлах, а также ее очистка не представляет высокой сложности.

Очистка жесткой воды производится с применением обычного набора методов физической обработки, с помощью средств механической фильтрации.

Второй этап процесса водоподготовки более сложен и трудоемок. Для того чтобы очистка жесткой воды и ее последующее умягчение прошло как можно более эффективно, необходимо позаботиться об удалении растворенных в рабочей среде минеральных солей.

Умягчение и поэтапная очистка судовых и водогрейных котлов, а также газового оборудования производится с применением наиболее современного и высокоэффективного метода тонкой очистки воды.

Он основан на включении специальных мембранных технологий, обеспечивающих умягчение и последующую очистку судовых и водогрейных котельных.

Смягчители здесь не употребляются ввиду применения методов обратного осмоса и ультрафильтрации.
к меню ↑

2 Расчет системы

Водоподготовка, очистка и умягчение водогрейных систем производится после того, как будет проведен предварительный расчет.

Водоподготовка котла, установка удаления накипи из воды

Расчет включает в себя сбор и систематизацию данных о протяженности судовых водонагревательных систем, и степени их засоренности.

Водоподготовка котельных и последующая очистка системы транспортировки теплоносителя подразделяется на несколько основных этапов. Это:

• Начальная очистка от взвесей, коллоидов и органики;
• Процесс смягчения (деминерализации);
• Аннигиляция агрессивных газов СО2 и О2;
• Коррекционная постобработка и расчет следующей очистки.

Даже в тех системах теплоснабжения, где применяется современное оборудование и производится расчет всех параметров работы, происходит непланомерная утечка теплопередающего вещества.

В тех котельных, оборудование которых представлено в виде стальных и чугунных котлов утечка компенсируется так называемой подпилочной водой.

Эта вода проходит обязательный этап предварительной подготовки, в процессе которой применяются смягчители.

Смягчитель находится в установках, обеспечивающих химическую водоочистку. В них включены осветлительные и коагуляционные аппараты и многоступенчатые водоумягчительные фильтры.

Магнитный фильтр, удаляет накипь в воде

В большинстве случаев, котельные, которые обеспечивают отопление, снабжаются водой из водопровода, которую уже не нужно подвергать очищению.

Эта вода лишь подвергается смягчению и дегазации. Дело в том, что водопроводная вода наполнена высоким содержанием солей и газов.

В процессе ее постепенного нагревания соли трансформируются в осадочные отложения. Они выпадают в осадок и накапливаются на внутренней рабочей поверхности стенок котлов.

В процессе увеличения слоистых отложений накипи, существенно понижается коэффициент теплоотдачи.

Впоследствии это приводит к значительному перерасходу топлива. Кроме того, осадки в виде накипи, могут спровоцировать аварийную ситуацию, вызванную перегревом стенок котла.

Растворенные в виде газообразных примесей кислородные и углекислотные соединения провоцируют интенсивное развитие вредоносных коррозийных процессов.

Ввиду того, что котлы, выполненные с применением чугуна, практически не повержены возникновению коррозии кислород и углекислоты представляют опасность лишь для стальных агрегатов.

Система фильтрации, промышленная

Во избежание формирования накипи на котлах нужно применять воду, обладающую нужной степенью жесткости, или же подвергать ее смягчению и дальнейшей дегазации.

Дегазация производится посредством вакуумдеаэрации. Умягчитель воды для котлов имеет несколько разновидностей, каждая из которых обладает собственными особенностями и характеристиками.

Смягчитель может быть представлен в виде химического фильтра, содержащего полифосфатные соли.

Важно производить своевременную засыпку смягчающего вещества, при этом следует учитывать, что жидкость, которая будет образовываться на выходе, не пригодна для питья.

Ионообменные смягчители несколько дороже, но способны проработать продолжительное время на одной загруженной порции вещества.

Могут входить в состав оборудования, в котором все этапы промывки и регенерации подвержены полной автоматизации.

Магнитные смягчители для котлов представлены в виде универсальных систем и способны оказывать воздействие на воду на большом расстоянии.

Наибольшую эффективность демонстрируют установки, работающие с применением электромагнитного генератора.

Умягчитель воды для котла, со сменным фильтром

В настоящее время не существует жестко установленных норм, которые определяют качество питательной и подпиточной воды для котлов. Ранее установленная норма жесткости составляла 300 мкг-экв/л.

2.1 Какие способы водоподготовки котельной?

В настоящее время способов водоподготовки котельных существует немало. Каждый из них обладает собственными технологическими особенностями и тонкостями. Это:

• Осаждение;
• Химические способы (коагуляция, флокуляция, адсорбация);
• Обратный осмос;
• Ионный обмен;
• Безреагентная водоподготовка.

При осаждении все твердые частицы, взвешенные в воде, оседают на фильтрующей поверхности устройства и внутри его.

Фильтр очистки, магнитный, съемный

Осаждение протекает благодаря включению в состав воды специальных реагентов. Данный способ отлично зарекомендовал себя при выведении каллоидных и взвешенных частиц.

Является наиболее быстрым, простым и эффективным методом смягчения и очистки. Обратный осмос протекает с помощью включения в систему очистки специальной мембраны.

Она способно производить эффективную фильтрацию практически всех находящихся воде примесей, имеющих органическое происхождение.

Эта же мембрана может неплохо отфильтровывать вирусы и бактерии. Обратный осмос слишком тщательно производит очистку воды, потому она обедняется.

Мембрана стоит недешево, и может с легкостью повредиться от большого количества загрязнения. Этот способ не обладает высокой скоростью очищения воды от вредоносных посторонних примесей.

Это обусловлено полупроницаемостью мембраны. При проведении водоподготовки посредством ионного обмена основным элементом будет служить специальная смола.

Ей заполняется картридж. В состав смолы входят ионы натрия, которые подготовлены к последующему обмену.

Фильтр умягчитель, для котельной, бытовой

Он осуществляется при наступлении контакта с водой, обладающей высокими показателями жесткости.

В процессе фильтрации соли замещаются натрием или вода приобретает мягкость. Недостаток данного метода заключается в постоянной необходимости замены картриджей.

Химические реагенты при проведении водоподготовки осуществляются с применением специальных окислителей.

В большинстве случаев они представлены в виде кислорода, озона, хлорамина, перекиси водорода или марганцовки.

Наиболее сильным дезинфектором считается хлор. Он проявляет высокую степень стойкости и активности даже после полного растворения.

Перманганат кальция применяется как восстановитель. Перекись водорода используется в малых дозировках ввиду высокой степени токсичности.

Озон общепризнанно считается наиболее сильным окислителем. Он отличается высокой степенью экологичности, однако его стоимость высока, по сравнению с другими реагентами.

Фильтр обратного осмоса, многоуровневый, для котельной,

Безреагентные методы смягчения жесткой воды производятся с помощью магнитных, ультразвуковых и электромагнитных установок.

Очистка основывается на интенсивном воздействии электромагнитных полей, волн или ультразвука.

В процессе этого, новые вещества не создаются ввиду того, что все процессы основываются на физической основе.

Безреагентные устройства получили широкое распространение в тепловых системах квартир и частных домов.
к меню ↑

2.2 Оборудование

В настоящее время оборудование, которое обеспечивает водоочистку и водоподготовку котельных представлено виде различных установок и фильтров.

Загрузочные баллонные фильтры применяются в котельных, установленных в частных домах. Работают они, основываясь на принципе механической фильтрации.

Фильтры для котельной, параллельно очищающие, синхронные

Некоторые из моделей могут выполнять функцию обезжелезивателя. Основное преимущество представленного оборудования – это сравнительно невысокая стоимость.

Устройства мембранной водоочистки (умягчители) отличаются диаметром и толщиной главного рабочего элемента – мембраны.

Ее размер варьируется в диапазоне от 2 до 100 мкм. Современные модели снабжены специальным блоком автоматики.

Это способствует максимальному уровню удобства при осуществлении управления над прибором. Данные установки способствуют эффективному предотвращению формирования накипи в трубопроводных отопительных системах и котлах.

Ультрафиолетовые обеззараживатели способны быстро очистить воду от различных разновидностей болезнетворных бактерий и солей тяжелых металлов.

Также могут применяться ртутные бактерицидные лампы. Они могут работать в условиях низкого давления. Отличаются высоким КПД и продолжительными эксплуатационными сроками.
к меню ↑

2.3 Как производится водоподготовка котельных? (видео)

Ответы эксперта

Строительный стаж: 13 лет

Актуальные вопросы

Задайте вопрос

Смотрите также

У нас есть необходимость в следующей продукции:

1. Скаженный Фильтр — Ø 168×6 или 7 мм — 150 м , скважность не менее 18-20%,

2. ст. трубы — Ø 168×6 или 7 мм — 150 м

Искал выгодное решение для дачного дома, чтобы было не дорого и делали быстро. Скажу сразу, это моя вторая система очистки воды, первую собирали с другом инженером 4 года назад своими силами. Если бы я только знал во что ввязываюсь. По итогу 400 тысяч выброшенных денег, уйма потраченного времени, около 30 анализов воды в лабораториях, поиск специалистов для решения тупиковых задач, ожидание запчастей, заморочки с доставкой и как результате всего 4 месяца нормального функционирования этого чуда. Пожалуй, единственная польза — в этот раз я уже имел опыт, знал чего хотел и общался со компанией на одном языке.

Куда обратится я не искал, позвонил в фирму Экволс, которая мне помогала с моей «горе системой», сервисники грамотные мужики, отдельное спасибо. Подобрали систему с обезжелезиванием, компрессорной аэрацией и умягчителем. Ребята дали хорошую скидку и весь заказ с установкой и настройкой обошелся мне в 120 т.руб, без головной боли, доплат и танцами с бубном. В результате получил рабочую конкретно по моей проблеме с водой систему, техническое обслуживание и самое главное гарантию от производителя. Доволен как слон!

Все правильно и четко расписано, только автор забыл уточнить, что при монтаже ОБЯЗАТЕЛЬНО ставить перед фильтром кран, чтобы можно было при замене или в других ситуациях перекрыть и заменить. У меня стоят краны Rubinetterie bresciane это итальянский производитель, которого пока нет в магазинах, но есть в интернете, найти при желании можно. Цены могут быть выше отечественной продукции, но качество несравнимое. Пользуюсь уже достаточно давно, и все норм.

Источник