Питательная вода для паровых котлов температура

Качество воды для котлов

В теплоэнергетике большое внимание уделяется вопросам водоочистки и водоподготовки. Качество воды в котлах имеет важное значение — от него зависит эффективность использования оборудования. Одной из важнейших задач на этапе проектирования котловой системы является точное определение химического состава и физических свойств жидкого теплоносителя.

Использование неподготовленной жидкости — не отвечающей требованиям по качеству воды для котлов — может привести к потерям мощности, а при длительной эксплуатации к неисправностям и аварийности котельной установки. Требования к теплоносителю устанавливаются действующими нормативными документами и производителями оборудования. Для каждой из его разновидностей утверждаются определенные параметры, обеспечивающие оптимальный режим работы системы.

Определение нормы качества воды котлов и ее влияние на котлы

Режимы работы теплоэнергетических установок подбираются таким образом, чтобы добиться их максимальной эффективности. В таких условиях требования к качеству используемой в котлах воды существенно возрастают, и на предприятиях организуется постоянный контроль ее химического состава по следующим показателям:

• Прозрачность, щелочность и жесткость.
• Содержание хлоридов, фосфатов, нитратов, соединений железа, других солей и сухого остатка.
• Концентрация аммиака, свободной углекислоты и растворенного кислорода.
• Показатели кислотно-щелочного баланса pH.

Исследования параметров качества питательной и подпиточной воды котлов проводятся специализированными лабораториями с использованием методик, утвержденных действующим РТМ. Анализы жидкости выполняются на основании ГОСТ 2761 с выдачей письменного заключения. Несоблюдение установленного водно-химического режима приводит к образованию на внутренних поверхностях котла и трубопроводов:

1. Твердых нерастворимых отложений из-за наличия в теплоносителе механических примесей: ила, песка, окалины, соединений марганца и железа.
2. Накипи. Образуется в результате снижения растворимости солей магния и кальция при нагревании воды до температуры свыше +130 °C.
3. Коррозия. Повышенная электрохимическая активность воды вызывает разрушение пассивирующей пленки, что приводит к окислению металла и постепенному разрушению.

Отложения в теплообменниках и трубопроводах, появляющиеся из-за того, что не соблюдены требования качества воды для котлов, уменьшают их эффективное сечение и ухудшают процессы теплоотдачи. Происходит локальный перегрев оборудования, накопление усталостных изменений металла и его растрескивание. Деструктивные процессы усугубляются образованием накипи и очагов глубокой коррозии, что приводит к отказам и авариям котельных установок. Возрастают затраты на обслуживание и ремонт системы теплоснабжения.

Вода для котельных установок: основные разновидности

Основными источниками водоснабжения для теплоэнергетики являются открытые водоемы, а также скважины: артезианские и грунтовые. Вода, используемая для обеспечения работы котлоустановок и систем отопления, классифицируется согласно СП 89.13330.2012:

1. Сырая. Водный раствор, подаваемый непосредственно из источника водополучения без предварительной подготовки.
2. Питательная. Прошедшая водоочистку и обработку и поступающая на вход в котельную установку: по химическому составу должна соответствовать действующим нормативам.
3. Добавочная. Очищенный водный запас, предназначенный для возмещения потерь после продувки котла, при утечках воды и пара из системы.
4. Подпиточная. Используется для компенсации протечек воды из водопроводов и потребляющего оборудования.
5. Котловая. Теплоноситель, непосредственно циркулирующий в котловой установке.
6. Прямая и обратная сетевая. Жидкость, поступающая из напорной трубы и находящаяся в отрезке трубосетей от потребителя до котельной.

Чтобы выполнить требования к качеству воды в котлах, нужно провести исследование её состава. Анализ воды из открытых и подземных источников производится аккредитованной лабораторией в разные периоды года. В зимний, летний и осенне-весенний сезон качество и состав жидкости могут существенно различаться.

Качество питательной воды для котлов: основные требования и нормативная документация

Вопросы безопасности теплоэнергетических сетей в нашей стране регулируются на законодательном уровне. В частности, параметры качества очищенной воды для котловых установок устанавливаются Федеральными нормами и правилами, утвержденными приказом ФСЭТАН (Ростехнадзора) № 116 от 25.03.2014 г.

Нормы качества воды для котлов — основные показатели жидких теплоносителей — определяются нормативными документами:

1. СанПиН 2.1.4. 2552. Вода для возмещения потерь из открытых сетей тепло- и водоснабжения.
2. ГОСТ 20995. Питательная вода, а также используемая для снижения температуры перегретого пара методов впрыскивания.
3. СНиП II-35-76. Вода питательная для котлоустановок паровых с рабочим давлением до 0,017 МПа и естественным типом циркуляции.

Требования к теплоносителям-жидкостям, применяемым в жаротрубных и водогрейных установках, устанавливаются заводами-изготовителями оборудования. Такие нормативы обычно указываются в руководстве по эксплуатации или в техническом паспорте. При необходимости эти данные следует запросить у компании-производителя.

Показатели качества воды для котлов

Химический состав и физические свойства теплоносителя определяются, исходя из особенностей эксплуатации теплоэнергетического оборудования. Требования к качеству жидкости по прозрачности, жесткости и концентрации растворенного кислорода устанавливаются для каждой из разновидностей котлов котловой станции:

• Паровые (газотрубные).
• Водогрейные.
• Водотрубные (в том числе и бойлеры).
• Котлоустановки высокого и низкого давления.

Точное соблюдение водно-химического режима обеспечивает бесперебойное функционирование теплоэнергетического оборудования с максимальной эффективностью. Контроль качества теплоносителя проводится периодически — это предписано требованиями технической и технологической документации.

Котлы паровые — водный режим качества воды

Для обеспечения работы котельных установок данного типа используются разные виды топлив, в том числе и жидкие. Вода питательная для паровых котловых установок должна иметь такие характеристики:

• Номинальная прозрачность (определяется по размеру текста лабораторным способом): не менее 40 см.
• Жесткость воды: до 30 мкг∙экв/кг.
• Предельное содержание кислорода: 50 мкг/кг.

Последний параметр регламентируется для котлоустановок, способных производить не менее 2 000 кг перегретого пара в час. При этом для установок с экономайзером, изготовленном из чугуна или вовсе его не имеющего, допустимая концентрация кислорода устанавливается по верхнему пределу.

Водогрейные — нормы качества воды котлов

Параметры воды для оборудования горячего водоснабжения устанавливаются раздельно для систем открытого и закрытого типов. Они регламентируются для разных рабочих температур в диапазоне от 115 до 200°C и для них установлены такие параметры:

• Прозрачность: 40 см.
• Показатель pH: до 8,5.
• Содержание иных веществ: растворенного кислорода — до 50 мкг/кг; солей железа — до 500 мкг/кг;
• нефтепродуктов — до 1,0 мг/кг.

Какие предъявляются требования к качеству воды для промышленных котлов? В сетях теплоснабжения закрытого типа возможно использование воды с минимальным уровнем pH в 7,0 и максимальным — до 11,0. Если же водогрейная котлоустановка функционирует одновременно с бойлером, у которого латунный теплообменник, данный параметр должен быть не более — 9,5.

В теплоносителе для котельных установок водогрейного типа согласно действующим нормативам не должно быть свободной углекислоты. После ремонта и при включении оборудования после долгого простоя допускается отклонение от указанных параметров на срок не более 28 дней.

Водотрубные котлы — качество воды

Теплоэнергетические установки данного типа работают на мазуте, угле или природном газе. В водотрубных котлах, рассчитанных на давление до 4,0 МПа, используют теплоносители со следующими параметрами:

• Показатель прозрачности: 40 см.
• Общее содержание: железа и меди — 50 мг/дм3 и 10 мг/дм 3 ; кислорода — до 100 мг/кг.
• Количество нефтепродуктов: до 5 мг/кг.

Уровень pH для прямого и обратного сетевого теплоносителя, используемого в водогрейных котельных установках, составляет 8,5-10,5. В некоторых случаях при наличии надлежащего обоснования допускается его уменьшение до 7,0 единиц.

Нормы качества воды для прямоточных котлов

Для таких энергоустановок устанавливаются наиболее жесткие требования к качественным характеристикам применяемой воды. Основные физико-химические параметры теплоносителя:

• Жесткость: до 1 мкг∙экв/дм 3 .
• Электропроводимость: 0,3 мкОм/см.
• Содержание: натрия — 5 мкг/кг; кремниевой кислоты — 1 5 мкг/кг; железа — 10 мкг/кг; кислорода — до 400 мкг/дм 3 ; меди — 5 мкг/дм 3 ; нефтепродуктов — 0,1 мг/дм 3 .

На электростанциях, укомплектованных прямоточными котельными установками с проектным давлением пара в 14 МПа, для поступающей из конденсатосборника воды допускается незначительное увеличение концентрации железа до предельного показателя 20 мкг/ дм 3 .

Качество воды для котлов высокого и низкого давления

Для парогазового оборудования, работающего вместе с высоконапорной котлоустановкой, в процессе водоподготовки достигаются исключительно высокие показатели теплоносителя. Сетевая вода для котлов, работающих под высоким давлением (до 14 МПа), должна иметь параметры:

• Жесткость удельная: до 7 мкг∙экв/кг.
• Содержание общего железа: не более 20 мкг/кг.
• Концентрация растворенного кислорода: до 10 мкг/кг.
• Солесодержание: до 200 мкг/кг.
• Удельная электропроводность : до 1,5 мкОм/см.
• Количество нефтепродуктов: не свыше 0,3 мг/кг.

Качество исходной воды для котлов не может превышать эти значения, указанные в стандартах. Для котлоустановок низкого давления (до 4 МПа) параметры качества теплоносителя менее жесткие по содержанию некоторых примесей. Также не регламентируется солесодержание, электропроводность и концентрация нефтепродуктов.

Уровень pH в подготовленной воде при температуре 25 °C и нормальном атмосферном давлении должен быть в пределах от 9,0 до 9,2. Для парогенераторов, работающих на природном газе (метане), допускается превышение нормативов по общему содержанию железа на 50% от указанных.

Влияние качества воды на котлы

Важно соблюдать нормы качества питательной воды и пара котлов. Высокое качество сетевой, питательной, подпиточной и котловой воды обеспечивает сохранение ресурса котельной установки и снижение затрат на ее содержание и обслуживание. Для каждой из разновидностей котлов: парового, водогрейного, водотрубного и прямоточного необходим теплоноситель с определенными показателями. Соответствие его установленным нормативным требованиям к качеству воды по эксплуатации котлов позволит добиться максимальной эффективности теплоэнергетического оборудования.

Источник

Какой температуры должна быть питательная вода в паровой котел

Для безопасной работы водотрубных котлов большое значение имеет качество котловой воды, которая циркулирует во внутреннем контуре нагрева.

Если она не будет отвечать требованиям ГОСТ по качеству, в котле очень стремительно станут развиваться процессы накипеобразования. Кроме того необработанная вода будет способствовать активному коррозионному повреждению котловых труб.

Для того чтобы поддерживать примеси в котловой воде в нужном количестве, питательная вода, которая поступает в котел для компенсации утечек и технологического испарения, также должна соответствовать стандарту: ГНАОТ 0.00-1.08-94, инструкциям производителя котлоагрегата, типовым инструкциям по обеспечению водно-химического режима и иным нормативным материалов, с учетом результатов химической наладки работы котельного оборудования.

Виды водяного теплоносителя в системе теплоснабжения

Вода, в системе теплоснабжения двигаясь по водному тракту водотрубного котла, проходит несколько стадий и, следовательно, имеет разные названия.

Технологические стадии движения воды в пароводяном тракте водотрубного котла:

1. Сырая – это исходная вода из различных источников воды, не прошедшая механическую и химобработку: горводопровод, артскважины и любые открытые водоемы.
2. Питательная – вода, поступающая в водяной тракт котлоагрегата. Она предварительно поддается обработке в системах химводоподготовки с качеством, соответствующему режимным картам.
3. Подпиточная – восполняет потери в теплосетях, вызванных утечкой воды. Согласно СНИП СП 124.13330.2012 среднегодовой размер утечки сетевой воды не может превышать 0,25% объема воды в магистральной сети и сетей потребителей без трубопроводов ГВС. Более конкретно он рассчитывается для каждой теплосети индивидуально по результатам наладочных испытаний.
4. Котловая – вода, которая циркулирует по внутренним поверхностям парового котла. Температура котловой воды в паровом котле соответствует давлению насыщения, при нормативной паропроизводительности.
5. Продувочная – вода, которую специально выпускают из внутреннего водяного контура парового котла, чтобы поддерживать нормативную щелочность котловой воды ph=9. Система непрерывной продувки в паровом котле устанавливается по результатам наладочных испытаний, процент продувки не должен превышать 5 % от паропроизводительности котла.
6. Сетевая прямая/обратная – вода в тепловой сети от циркуляционного насоса в котельной до потребителя тепловой энергии и обратно.

Что такое котловая вода паровых котлоагрегатов

Водотрубный котел – источник тепловой энергии, в котором теплоноситель движется по внутренним трубным поверхностям нагрева. Такие котлы могут быть водогрейными, которые вырабатывают горячую воду с температурой от 95 до 150 С и паровыми, вырабатывающими пар низкого давления до 1 атм., среднего от 1 до 10 атм., высокого от 10 до 20 атм. и сверхвысокого от 20 атм.

Работа парового котла особенно зависит от качества котловой воды, поскольку пар, отбираемый из барабана или пароперегревателя котла, не имеет примесей, они концентрируются внутри агрегата, увеличивая солесодержание в котле кратно в зависимости от паропроизводительности котла.

Наиболее опасными для него считаются примеси, жесткость, соли и щелочи. Также не допускается присутствие кислорода и иных агрессивных газов.

Наиболее распространенные примеси в исходной воде

Перед тем как установить котлы, особенно паровые среднего и высокого давления, сырую воду тщательно исследуют по химсоставу и по пробам устанавливают предельное содержание примесей в питательной воде.

Качество воды должно отвечать нормам установленным заводом котельного оборудования. Для удаления вредных веществ и поддержания допустимого солесодержания котловой воды разрабатывают схему химвоодоочистки и выбирают соответствующее оборудование, которое будет удалять вредные примеси и химические элементы в нужном объеме.

Классификация вредных примесей в сырой воде, подлежащих удалению перед поступлением питательной воды в котлоагрегат:

1. Растворенные вещества – твердые ингредиенты: карбонаты и сульфаты Са и Mg. При температуре свыше 65 С они отлагаются на металлических поверхностях в виде накипи.
2. Взвешенные вещества, присутствуют в воде в форме взвесей, минеральной либо органической основы. Они обычно не опасны для котла, поскольку легко удаляются путем фильтрования.
3. Агрессивные легкорастворимые газы: O2 и CO2 их присутствие способствует коррозии стальных поверхностей нагрева котла.

Жесткость

Сырая или исходная вода может относиться к мягкому или жесткому типам. В жесткой находятся соли жесткости Са и Mg, образующие накипь. В мягкой воде подобных примесей нет или они присутствуют в незначительных количествах. Жесткость определяется в мкг-экв/кг.

Присутствует два общепринятых вида жесткости:

1. Временная или щелочная жесткость – бикарбонаты Са и Mg. Эти слабые легкорастворимые в воде соли, образующие щелочной раствор. В процессе нагрева теплоносителя они распадаются, с образованием СО2 и рыхлыми отложениями, выпадающими в шлам при больших скоростях движения теплоносителя.
2. Постоянная или нещелочная жесткость аналогично обусловлена наличием солей Са и Mg, но в формуле сульфатов и хлоридов. При росте температуры воды в котле падает растворимость, соли переходят в трудноудаляемую накипь. При наличии в ней оксида кремния, вступающего в химреакцию с солями Са и Mg, образуются силикаты, ухудшающие теплообмен и вызывающие местный перегрев экранных труб с разрывом и возможным взрывом котла.

Общая жесткость воды равна сумме концентраций в теплоносителе ионов Са и Mg.

Водородный показатель рН

В системе подготовки питательной и подпиточной воды этот показатель имеет большое значение он также нормируется для каждого агрегата индивидуально. рН – это показатель содержание Н в воде, и представляет кислотную либо щелочную реакцию в воде. Общеизвестно, что В Н2О входят ионы 2-х типов – ионы Н+ и гидроксильная группа ОН-.

Если преобладают Н+, раствор считается кислотным, и имеет рН от 0 и 6.9. Когда больше ОН-, то раствор будет иметь щелочную характеристику с показателем рН между 7.1 и 14. В том случае, если число Н+ и ОН- равны между собой – вода имеет нейтральную характеристику, с показателем 7.

Щелочность

Практически для оценивания качества котловой воды применяется относительная щелочность котловой воды Щот, в %. Существуют такие разновидности щелочности воды:

• общая (ЩO), характеризует наличие в теплоносителе разнообразных ионов;
• гидратная (ЩГ), NaOH, связанная с ионами ОН-;
• бикарбонатная (ЩБ), связанная с бикарбонатными ионами;
• карбонатная (ЩK), Na2CO3 связанная с карбонатными ионами.
• фосфатная (ЩФ), Н2РО4 связанная с фосфатами, при применении фосфатирования котловой воды;
• силикатная (ЩС), НSiO3 связанная с силикатными ионами.

Данные виды взаимосвязаны между собой:

ЩO = ЩГ + ЩК + ЩK +ЩФ +ЩС

Определение щелочности котловой воды. В 1 мг-экв/кг котловой воды находится в мг/кг:

• 40 для NaOH;
• 84 для NaHCO3;
• 53 для Na2CO3.

Формула относительной щелочности:

• ЩО – общая щелочность, мг-экв/кг;
• S – сухой остаток, мг/кг;
• 40 – эквивалент NaOH, мг/кг.

Необходимо знать, что Щот для паровых котлоагрегатов Р до 4.0 МПа, оборудованных барабанами и коллекторами, выполненных методом сварки, государственными нормами не лимитируется.

Что такое питательная вода

Эта вода подается центробежными либо паровыми насосами в паровой котлоагрегат для компенсации отобранного пара потребителем. В мощных агрегатах это смесь конденсата, вернувшегося от пароприемников и химочищенной воды после деаэратора, восполняющих внутрикотельные и внешние потери конденсата от потребителей.

Поскольку системы химводоподготовки у котельных различаются. Важно понимать, где начинается питательная вода. В котельных с деаэрационной обработкой питательной воды, она начинается с деаэратора и поступает на всас питательного насоса.

Затем она как правила поступает в хвостовые котловые поверхности – экономайзеры, где повышает свою температуру с 105 до 155 С, перед подачей в нижний барабан котлоагрегата и топочные экраны.

Нормы качества питательной воды для паровых барабанных котлоагрегатов, которые работают с естественным движением воды нормируется, и обязаны соответствовать таким показателям:

• Ж общая жесткость Р до 4 МПа не выше 5/10 мкг-экв/л для жидкого/твердого топлива;
• кремниевая кислота для Р от 7 до 10 атм., но не больше 80 мкг/кг;
• содержание О2, для Р до 10 атм не выше 20.0 мкг/кг;
• рН=9,10.

Характеристики котловой воды

На самом деле это питательная вода, образовавшаяся при испарении и отборе паре потребителями. В результате такого процесса в котле накапливаются соли, поступающие с питательной водой. В паровых котлоагрегатах, имеющих систему ступенчатого испарения, максимальная концентрация солей находится в солевом отсеке.

Часть примесей котловой воды оседают: железо, соли временной жесткости и меди, и разлагаются, например, карбонаты в водяном тракте котла.

При разложении карбонатов натрия во внутреннем контуре котлоагрегата образуется NaOH и углекислый газ СО2, который уносится паром.

Нормы качества котловой воды устанавливаются заводом-изготовителем, а контролируются в процессе работы оперативным персоналом с помощью отбора котловой воды.

На что влияет качество котловой воды

От него зависит работоспособность котлагрегата и котельного оборудования: электронасосов, турбин и теплофикационных установок. Самый опасный процесс, который вызывает вода низкого качества – накипеобразование.

Накипь откладывается внутри экранных и конвективных труб и существенно снижает эффективность котла. Это происходит из-за низкой теплопередачи от дымовых газов котловой воде, при этом создаются зоны перегрева.

Рано или поздно пережог труб приведет к ее разрыву, с выбросом в топочное пространство горячей воды при высоком давлении в котле.

Резкий выброс котловой воды снижает давление в барабане котлоагрегата, перегретая вода мгновенно превращается в пар, с объемом кратно превышающий объем воды, создается ударная сила, которая разрывает конструкцию котлоагрегата и может выбросить барабан на десятки, а то и сотни метров, разрушая здания котельной.

Не менее опасно нахождение в котловой воде кислорода, который влияет на активизацию коррозионных процессов на стальных котловых трубах, коллекторах и барабанах. В том случае, когда с рН воды меньше 7, коррозия может повредить значительную часть котловых поверхностей.

При рН выше 9.5 щелочная вода будет сильно пениться, искажать реальный уровень воды в барабане котлоагрегата и может захватить пену паром, что очень опасно для паросилового оборудования. Кроме того повышенная щелочность создает условия для межкристаллического растрескивания и увеличения хрупкости стальных деталей.

Требования и нормы качества к воде в пароводяном тракте котла

Качество воды в котлоагрегате нормируются государственными стандартами, режимными картами завода-изготовителя при проектировании и производстве каждого котла.

Также разрабатывается проект химводоподготовки для удаления вредных веществ и агрессивных газов. После установки котла и оборудования ХВО проводятся наладочные испытания, в процессе которых устанавливается водно-химический режим агрегата, технология его непрерывной и периодической продувки.

Основные показатели химического состава котловой воды в барабанных котлоагрегатах с Р до 4 МПа, сварными барабанами с вальцовкой труб:

1. Относительная щелочность до 50%.
2. Жо= 5/10 для жидкого/твердого топлива, мкг-экв/кг.
3. Прозрачность, определяемая методом шрифта – 40 см.
4. Содержание Fe= 50/100 для жидкого/твердого топлива, мг/кг
5. Содержание Cu= 10/не нормируется для жидкого/твердого топлива, мкг/кг.
6. Содержание растворенного О2= 20/30 для жидкого/твердого топлива, мкг/кг
7. Значение рН = 9.0 при 25 С.
8. Содержание нефтепродуктов- 0.5 мг/кг.

Методы контроля качества котловой воды

Контроль качественного состава котловой, питательной, продувочной и подпиточной воды проводится в обязательном порядке для всех типов водотрубных котлоагрегатов в соответствии с методическими указаниями РД 24.032.01-91.

Объем химконтроля определяется проектом химводоподготовки и данными наладочных испытаний. Он обязан гарантировать долговечную и эффективную работу основного и вспомогательного оборудования котельной по паросиловому и водяному тракту котла.

Химконтроль дает количественное представление о качестве сырой воды и смены своего состава в пароводяном тракте котла, системе ХВО и в конденсатопроводе. По этим данным определяют размер продувки котлоагрегатов, влажность пара и % возврата конденсата, а также эффективность функционирования деаэрационной установки.

Способы обработки питательной и котловой воды

Коррекционную обработку котловой воды начинают сразу же после забора из источника водоснабжения. Все потоки воды собирают в специальные баки: конденсата, деаэрационной воды, химочищенной воды, подпиточной воды и другие по схеме докотловой очистки воды.

Далее она поступает в системы водоочистки, которые могут состоять из одного или всех узлов:

• Механическая очистка – удаляет крупные нерастворимые взвешенные вещества.
• Система умягчения воды. С применением известкового смягчения воды или использованием натрий катионитовых ионообменных фильтров с регенерацией их хлористым натрием или поваренной солью.
• Для паровых котлов, имеющих барабаны и вырабатывающих пар с давлением до 10 атм, широкое используют метод фосфатирования котловой воды. Для поддержания рН=9,1 вводят фосфаты в барабан котлоагрегата.

Докотловая обработка воды в домашних условиях

Сложные ионообменные фильтровые установки довольно дорогостоящие, их установка может быть экономически нецелесообразной для котлов малой мощности, например, в жилых домах. В таких вариантах применяют более простые и дешевые средства химических и физических методов докотловой обработки воды: ультразвук, электростатика и магнитная котловая обработка.

Самым простым вариантом коррекционной обработки котловой воды считается магнитный метод водоподготовки. Вода, после магнитного поля, существенно теряет накипеобразующие качества. Кроме того она положительно воздействует на уже образованную накипь на трубах, которая разрыхляется, выпадает в шлам и выносится с продувочной водой.

Для того чтобы обеспечить нормативный срок эксплуатации котлов собственник должен выполнять все требования к качеству питательной и котловой воды. Для этого применяются специальные водоочистные системы, и контролируется состав воды, через выполнение анализов котловой воды и питательной воды.

Сегодня многие компании наладили выпуск компактных фильтров для очистки питательной воды, которые легко устанавливаются и эксплуатируются. К ним можно отнести марки MIGNON, Тайфун, Наша Вода и Гейзер. Фильтры отлично очищают воду перед подачей в котел, тем самым снижают процесс накипеобразования и коррозионного повреждения труб и теплообменников, что увеличивает их срок службы.

Требования к воде и пару

Вода, используемая в парогенераторах и водогрейных котлах, в зависимости от участка технологической цепи, на котором она используется, носит различные названия. Вода, поступающая в котельный цех от различных источников водоснабжения, называется исходной или сырой водой. Эта вода, как правило, поступает для предварительной химической подготовки перед использованием ее для питания парогенераторов и водогрейных котлов.

Вода, поступающая для питания парогенераторов и предназначенная для восполнения испарившейся воды, называется питательной водой, а для восполнения потерь или расходов воды в тепловых сетях – подпиточной водой. Котловой водой называют воду в котле, из которой получается пар.

Пар, получаемый в промышленных котлах, направляется в различные теплоиспользующие аппараты, конденсат из которых возвращается не полностью. Кроме того, часть пара и воды при наличии неплотностей теряется. В связи с этим необходимо систематически добавлять некоторое количество воды извне. В водогрейные котлы также приходится добавлять некоторое количество воды из-за ее утечек в системе теплоснабжения или использования потребителями.

Лучшей для питания котлов является вода, получаемая при конденсации пара, так как в ней содержится незначительное количество загрязняющих ее веществ. Вода, получаемая из различных источников водоснабжения, всегда хуже конденсата. Поэтому сырую воду перед использованием для питания котлов или подпитки тепловых сетей предварительно обрабатывают с целью улучшения ее качества.

Качество сырой, питательной, подпиточной и котловой воды характеризуют сухим остатком, общим солесодержанием, жесткостью, щелочностью, содержанием кремниевой кислоты, концентрацией водородных ионов и содержанием коррозионно-активных газов.

Сухим остатком называется содержание растворенных и коллоидных неорганических и органических твердых примесей, выраженное в мг/кг или мкг/кг. Сухой остаток определяется выпариванием воды, профильтрованной плотным бумажным фильтром, с последующей сушкой остатка при температуре 110 °С.

Общее солесодержание характеризует суммарное содержание минеральных веществ, растворенных в данной воде, выраженное в мг/кг или мкг/кг.

Общей жесткостью воды называют суммарное содержание в воде солей магния и кальция. Различают карбонатную жесткость, обусловленную растворенными в воде солями кальция [Са(НС03)2] и магния [Mg(HC03)2], и некарбонатную, обусловленную всеми остальными солями кальция и магния (CaS04, MgS04, СаС12, MgCl2 и др.).

Общая жесткость разделяется на временную и постоянную. Временная жесткость, обусловленная содержанием в воде бикарбонатов кальция и магния Са(НС03)2 и Mg(HC03)2, устраняется при кипении воды. Постоянная жесткость обусловлена содержанием в воде солей магния и кальция, кроме двууглекислых. Жесткость воды выражается концентрацией соответствующих ионов растворенных веществ, выраженной в эквивалентных единицах – микрограмм-эквивалент на килограмм (мкг-экв/кг) или миллиграмм-эквивалент на килограмм (мг-экв/кг). При этом 1 мкг-экв/кг=0,0005 ммоль/кг.

Щелочностью воды называют суммарное содержание в ней гидроксильных, карбонатных, бикарбонатных и других анионов. В зависимости от содержания анионов, характеризующих щелочность, различают: гидратную щелочность, обусловленную концентрацией гидроксильных анионов; карбонатную, обусловленную концентрацией карбонатных анионов; бикарбонатную, обусловленную концентрацией бикарбонатных анионов. Щелочность измеряется в мкг-экв/кг или мг-экв/кг.

Кремнесодержанием называют суммарную концентрацию в воде различных соединений кремния, которые могут находиться как в молекулярной, так и в коллоидной формах. Кремнесодержание условно пересчитывают на Si02 и выражают в мкг/кг или мг/кг.

Весьма важное значение имеет показатель pH, характеризующий концентрацию в воде водородных ионов. В воде происходит непрерывный обратимый процесс диссоциации молекул воды на ионы водорода Н+ и гидроксильные ионы ОН-. Одновременно диссоциирует весьма небольшое число молекул (около десятимиллионной части всех молекул). Однако в результате диссоциации в воде находится определенное равновесное число ионов водорода Н+ и гидроксильных ионов ОН-. В чистой воде концентрация водородных ионов всегда равна концентрации гидроксильных ионов. При наличии в воде растворенных веществ указанное равенство нарушается. Концентрация водородных ионов в химически чистой воде при температуре 22 °С равна 10-7. Концентрацию водородных иолов в воде принято выражать десятичным логарифмом этого числа, взятым с обратным знаком, и обозначать pH. Следовательно, для абсолютно чистой воды pH = 7. При pH, меньшем 7, концентрация ионов водорода увеличивается, что свидетельствует о кислой реакции воды. Для воды, содержащей растворенные щелочи. pH больше 7.

Коррозионно-активными газами, содержащимися в воде, являются кислород и углекислый газ. Содержание их в воде выражается в мкг/кг или мг/кг.

В соответствии с правилами Госгортехнадзора к питательной воде котлов, имеющих естественную циркуляцию при давлении до 4 МПа, и к подпиточной воде водогрейных котлов применяются определенные требования к воде и пару. Нормы качества питательной воды для парогенераторов при докотловой обработке в соответствии с ГОСТ 20995-75 приведены в табл. 6-1.

Нормам качества подпиточной воды для тепловых сетей соответствуют требования к воде и пару СНиП 11-36-73 «Тепловые сети. Нормы проектирования» приведены в табл. 6-2.

Требования к воде и пару предъявляются при питании котельных агрегатов химически очищенной водой малой жесткости когда возможно отложение накипи на поверхностях нагрева. Поэтому применяют коррекционный метод обработки, вводя в котловую воду специальные реагенты, называемые коррекционными веществами. В качестве коррекционных веществ в котловую воду экранированных котлов вводятся фосфаты.

Ввод фосфатов служит также для предупреждения межкристаллитной коррозии. Для паровых котлов давлением более 1,6 МПа рекомендуется солефосфатный режим, при котором в котловой воде допускается наличие определенного избытка щелочей наряду с фосфатами, сульфатами и хлоридами. Эти соединения оказывают положительное воздействие на металлы, так как они, имея ограниченную растворимость при высоких температурах, при упаривании котловой воды выпадают в оса­док и закупоривают неплотности в котле. Избыток фосфатов в котловой воде с одной ступенью испарения должен быть при солефосфатном режиме не менее 10 и не более 20 мг/кг; для котлов со ступенчатым испарением по чистому отсеку не менее 10 и по солевому отсеку – не более 75 мг/кг.

В последнее время наряду с фосфатированием для барабанных паровых котлов предъявляются требования к воде и пару и рекомендуется комплексонный водный режим, разработанный Т. А. Моргуловой. При этом режиме в питательную воду вводится определенная доза этилендиаминтетра – уксусной кислоты (ЭДТА) или ее двухзамещенной натриевой соли, называемой трилоном Б. Эти соединения способны образовывать растворимые в воде комплексы со всеми накипеобразующими катионами, включая железо, при значениях pH воды не выше 9,5. Комплексно должен вводиться в питательную воду перед питательным насосом. Весь тракт дозирования должен быть выполнен из нержавеющей стали. Концентрация дозируемого раствора не должна превышать 15 мг/кг.

Пар, получаемый в котле, должен быть чистым во избежание отложения накипи на внутренней поверхности труб пароперегревателя н теплообменных аппаратов. Качество пара, получаемого в котлах, зависит от его влажности и концентрации загрязняющих котловую воду веществ.

Влажный пар характеризуется влажностью и солесодержанием. Влажностью называют массовую долю влаги, содержащейся в насыщенном паре. Под солесодержанием пара понимают отношение (мг/кг)

Качество насыщенного и перегретого пара в соответствии с ГОСТ 20995-75 должно отвечать нормам, приведенным в табл. 6-3.

Для снижения влажности пара применяются паросепарационные устройства, описанные в § 6-6. Для уменьшения содержания веществ, загрязняющих котловую воду, производится продувка, т. е. удаление части котловой воды и замена ее питательной водой. Содержание загрязняющих веществ в котловой воде тем меньше, чем больше при прочих равных условиях продувка.

Различают продувку непрерывную и периодическую. Непрерывная продувка производится без перерывов в течение всего времени работы котла, а периодическая – кратковременно через большие промежутки времени. В результате периодической продувки из котла вместе с небольшим количеством котловой воды удаляют осевший шлам, который образуется из веществ, кристаллизующихся в объеме котловой воды. Периодическую продувку производят из нижних точек (нижний барабан и нижние коллекторы экранов). Непрерывная продувка обеспечивает равномерное удаление из верхнего барабана растворенных в котловой воде солей. С непрерывной продувкой теряется значительное количество теплоты. При давлении пара 1,0-1,4 МПа каждый процент неиспользуемой продувки увеличивает расход топлива примерно на 0,3%. Использование теплоты непрерывной продувки возможно в системе отопления, в водяных тепловых сетях для подпитки или в специально устанавливаемых сепараторах (расширителях) для получения вторичного пара. Однако использование теплоты продувочной воды не означает, что продувка может быть большой. Следует учитывать, что котловая вода имеет более высокий тепловой потенциал по сравнению с водой, используемой в сепараторе (расширителе) продувки. Поэтому необходимо всемерно снижать продувку.

Одним из наиболее эффективных методов снижения потерь котловой воды с продувкой является ступенчатое испарение. Ступенчатое испарение заключается в том, что в водяном объ­еме котла создают зоны с различным содержанием солей в котловой воде. Это достигается разделением водяного объема барабана котла с его поверхностями нагрева на отдельные отсеки. При этом продувка производится из отсека с наиболее высоким содержанием солей, а отбор основной массы пара, направляемого в пароперегреватель, производят из отсека с наименьшей концентрацией солей в котловой воде.

Простейшим является двухступенчатое испарение, сущность которого заключается в следующем. Водяной объем верхнего барабана разделяется перегородкой с отверстием на два отсека (рис. 6-4): чистый 6 и солевой 2. Питательная вода поступает в чистый отсек, а солевой питается из чистого через отверстие в перегородке 3. В чистом отсеке образуется примерно 80 % пара, а в солевом -20%. Следовательно, из чистого отсека в солевой поступает 20 % воды, которая для чистого отсека является продувочной.

При такой продувке содержание солей в чистом отсеке крайне мало и из него получается пар весьма хорошего качества. В солевом отсеке поддерживается высокое содержание солей за счет малой продувки и, следовательно, получаемый из него пар имеет высокое солесодержание. Однако из пара, выдаваемого солевым отсеком, стремятся удалить капельки котловой воды, пропуская пар через сепарирующие устройства и затем в паровое пространство чистого отсека. При прохождении через это пространство пар солевого отсека дополнительно очищается. В результате качество пара, выдаваемого котлом, определяется содержанием солей в котловой воде чистого отсека. Конструктивно ступенчатое испарение в котлах выполняют с расположением солевых отсеков непосредственно в верхнем барабане или устанавливают выносные циклоны. Чаще всего на вторую ступень испарения включают боковые экраны котла.

Режим продувки и качество котловой воды устанавливаются путем специальных теплохимических испытаний. Предельные значения солесодержания котловой воды, рекомендуемые заводами-изготовителями котлов, приведены в табл. 6-4.

Источник