Подпиточная вода для котельной

Подпиточная вода в теплосетях: нормы и требования к качеству

Водопроводная вода может негативно влиять на коммуникации и трубы. Из-за высокого содержания газов, взвеси и солей в трубах образуется накипь, возникает коррозия, уменьшается проходное сечение. Чтобы продлить срок службы трубопровода, используется подпиточная вода.

Подпиточная вода и ее особенности

Подпиточная вода — это специально подготовленная среда для восполнения потерь в системах водо- и теплоснабжения. Она должна соответствовать ГОСТ и содержать строго определенное количество примесей. Только в этом случае удастся предотвратить образование шлама и появление накипи.

Дистилляция — не выход

Подпиточную воду проверяют на соответствие техническим, а в некоторых случаях — санитарно-гигиеническим требованиям. Воду не подвергают полной дистилляции — процедуре, когда из среды полностью удаляют соли. Для технических нужд такой процесс очистки слишком дорогостоящий. Для водопроводной воды дистилляция неприемлема, потому что дистиллированная вода негативно влияет на здоровье. Поэтому для подготовки среды применяют другие технологии очистки, менее радикальные.

Подпиточная вода должна содержать такое количество солей и других веществ, чтобы на поверхности труб максимально медленно происходили процессы отложения накипи, появления коррозии, образования шлама. Накипь в какой-то степени может защитить внутреннюю часть трубопровода от коррозии. Однако она тоже имеет свои негативные стороны. Образование накипи приводит в дальнейшем к уменьшению проходного сечения труб и локальному пережогу отдельных трубок в котельных установках.

Полностью остановить процессы коррозии и образования накипи можно, только подвергнув воду дистилляции. Однако при очистке воды ориентируются не на полное устранение проблем — важно прийти к экономически целесообразному решению. Дистилляция технической воды — это дорого и не окупается в отдаленной перспективе. Дешевле через несколько лет сменить трубы, чем постоянно использовать только полностью очищенную от солей среду.

Требования к среде

Незначительный слой накипи, который образуется на поверхности труб в результате постоянного использования коммуникаций, может предотвратить преждевременную коррозию. Это тоже продлевает срок службы труб. Поэтому среду не очищают полностью от солей — это производится до допустимых пределов. Уровень очистки зависит от водно-химических режимов в контурах котла и температуры среды в трубопроводе.

Чем больше температура среды, тем быстрее происходят процессы отложения солей и коррозия. Также на скорость разрушения трубопроводов влияет давление в трубах. Система под высоким давлением, в которой циркулирует горячая вода, быстрее выйдет из строя, чем коммуникации с холодной водой, где давление незначительное.

Как происходит отложение солей? Весь процесс можно объяснить разложением двууглекислых солей магния и кальция. В результате химической реакции образуются монокарбонаты, которые выпадают в осадок и откладываются на стенках труб. На поверхности образуется твердая корка, которую невозможно убрать естественным способом. Наиболее твердую корку дает углекислый кальций.

Как характеризуется жесткость воды

Жесткость воды бывает трех видов:

Карбонатная жесткость воды считается временной, некарбонатная — постоянной. Суммарная жесткость — это сумма двух показателей (постоянной и временной жесткости). Временную жесткость определяют, оценивая количество бикарбонатов. Она зависит от содержания в среде солей магния и кальция, которые разлагаются при нагревании. Постоянная жесткость также определяется содержанием солей кальция и магния, но речь идет о труднорастворимых в воде солях.

При подготовке среды учитывают все виды солей. В расчет берется постоянная и временная жесткость, а также суммарный показатель.

Коррозия труб происходит из-за газов, которые содержатся в среде. Процесс окисления трубопроводов и оборудования запускают:

• кислород;
• соли серной и соляной кислот;
• двуокись углерода.

Кислород содержится в самой среде. При прохождении среды по трубам он контактирует со стальной поверхностью, соединяется с металлом и вызывает коррозию. Для предотвращения окисления замеряют содержание кислорода в воде.

Содержание двуокиси углерода зависит от содержания в воде карбоната кальция. Защитная карбонатная пленка на поверхности труб может предотвратить разрушение металла. Если содержание карбоната кальция низкое, процесс окисления протекает достаточно быстро. Вода считается коррозионно-агрессивной при низкой содержании карбоната кальция. Одновременно именно карбонат кальция вызывает отложение накипи на поверхности труб. При переизбытке солей кальция вода становится коррозионно-неагрессивной. Но при этом возникает риск уменьшения проходимости трубопровода.

Отдельно стоит сказать о сульфатах и хлоридах. Ранее они считались безопасными для металла. Сегодня уже известно, что хлориды и сульфаты являются катализаторами коррозии и также могут способствовать разрушению металлов. Более того, вещества с содержанием сульфатов и хлоридов разрушают карбонатную пленку (накипь), которая в естественных условиях не подвержена разрушению. После разрушения пленки процессы коррозии ускоряются, происходит быстрое разрушение труб.

Если раньше хлориды и сульфаты не замеряли, то сегодня показатели по содержанию таких веществ обязательно указывают в технической документации. Если не следить за составом среды, углекислотная и кислородная коррозия быстро разрушит трубопроводы. Решить проблему извне будет крайне сложно. В подпиточной воде углекислый газ не должен содержаться вообще. Однако эта проблема до сих пор не решена.

Влияние взвешенных частиц

Взвешенные частицы в воде также влияют на работу трубопроводов. Если кислород и углерод запускают коррозию, а соли вызывают отложение налета, то взвешенные частицы вызывают отложение ила и грязи. Постепенно в трубопроводах, радиаторах, трубках подогревателей возникает засор. Коммуникации перестают выполнять свое основное назначение.

В подпиточной воде, предназначенной специально для теплосетей, содержание таких частиц не должно превышать 5 мг/л. Это вполне допустимая норма — в таком количестве взвешенные частицы не откладываются в коммуникациях. Засор происходит крайне редко. Если вода не соответствует нормам ПТЭ, то проблемы возникнут очень быстро. Очищать радиаторы и трубопроводы крайне сложно — это потребует дополнительных расходов. Часть расходов придется понести потребителям.

Нормы ПТЭ и ГОСТ

Состояние технической воды для теплосетей прописано в ПТЭ — правилах технической эксплуатации тепловых станций и сетей. Если вода предназначена для питья и поступает в жилые помещения, то требования к ее качеству можно найти в ГОСТ 2874-73. Даже в технической воде должны отсутствовать вредные для здоровья вещества и примеси. Если система имеет водоразбор, то среда должна отвечать строгим санитарно-гигиеническим требованиям.

В жилых домах системы теплоснабжения имеют непосредственный водоразбор. Следовательно, среда в таких системах должна проходить санитарно-гигиеническую проверку. Согласно ГОСТ 2874-73 регламентируется вкус, цвет, запах, химический состав и прозрачность среды. В стандарте прописано содержание взвешенных частиц, хлоридов, железа, минеральных солей, сульфатов, солей кальция и магния. Также установлено строгое требование к максимальной жесткости воды. Жесткость такой среды не должна превышать 7 мг-экв/л.

Лишенная солей (дистиллированная) вода запрещена к использованию. Уже проанализировано влияние такой среды на состояние здоровья человека. Дистиллированная вода нарушает работу желез внутренней секреции и вызывает проблемы с пищеварением. Для осветления и очистки воды иногда применяются специальные составы. Содержание таких составов регламентировано. В ГОСТ указано максимально допустимое содержание таких средств в воде.

Вода, которую используют только для технических нужд, не осветляется. В средах, которые используют только для теплоснабжения, допускается иное содержание сульфатов, солей магния и кальция, хлоридов и взвешенных частиц. Однако, чем выше температура среды, тем ниже допустимое содержание примесей. Температура среды влияет на скорость протекания процессов.

Борьба с коррозией, шламом, накипью

Шлама, накипи и коррозии в системах теплоснабжения избежать очень сложно. Для продления срока службы трубопроводов можно:

• Использовать для систем теплоснабжения трубы, которые устойчивы к коррозии и образованию накипи.
• Снизить коррозионную активность среды.
• Использовать для защиты внутренней поверхности труб специальные защитные пленки.

Также для защиты труб используется метод деаэрации, когда из системы удаляется лишний воздух. Возможно и связывание окислителей с помощью химических веществ — реагентов. Эти методы используются в комплексе с другими способами борьбы с коррозией. Снижение до минимума содержания солей нецелесообразно. В котельных устанавливаются деаэраторы вакуумного и атмосферного типов, используется также естественная деаэрация.

Для удаления углекислого газа из системы производится силикатирование среды, обработка воды щелочными реагентами и сульфитом натрия. После очистки среда проходит тщательную проверку.

Источник

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