Вода для котельного оборудования

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

Химводоочистка (ХВО) для котельных

Котел — самое дорогое оборудование котельной. Его легко вывести из строя, если нарушить требования СанПин и использовать некачественный источник для производства пара (неочищенную воду). Водоциркуляция в системе быстро нарушится. Это приведет к аварии: к протечкам, к взрыву из-за разъедания и утончения стенок котла. При разрушении целостности конструкции кипящая вода и обжигающий пар вырвутся наружу, доставив много бед. Чтобы устранить все эти проблемы необходимо использовать профессиональные системы химводоочистки для котельных.

Если использовать водный раствор без предварительной подготовки, нужно часто чистить котел, привлекая специалистов, использовать дорогие чистящие средства, которые ускорят разрушение металла. Можно выгодно сэкономить на обслуживании котельного оборудования, если купить устройство для химводоочистки (ХВО) в котельной в компании «Диасел». Затраты окупятся быстро, в течение года.

Основные проблемы, с которыми справится химводоочистка котельных

Природная вода содержит много опасных примесей, которые в виде частиц откладываются на стенках оборудования. Хлористые соли натрия, кальция, магния разлагаются даже при небольшой температуре, выделяя едкую соляную кислоту при разложении. Сернокислые соли железа и алюминия образуют сильнодействующую серную кислоту. От пагубного воздействия кислот происходит разрушение даже самых стойких металлосплавов: на стенках оборудования накапливается накипь, минеральные отложения вызывают коррозию. Перед подачей в котлы необходимо воду смягчить, очистить от примесей. Для этого используют котельную химводоочистку.

Проблемы в котельных установках и сетях водотеплоснабжения возникают не только из-за естественного износа оснащения. Главная причина — некачественная химподготовка в котельной, или она вообще не применяется, что является грубым нарушением стандартов. Из-за небрежного отношения к подготовке воды, подающейся в систему, ухудшается качество пара, происходят потери теплопередачи, намного быстрее изнашивается оборудование.

Что такое химводоочистка (ХВО) для котельной

Химводоочистка (ХВО) котельной — это очищение водного раствора от нежелательных сторонних примесей до поступления в котел. Теплоноситель предварительно обрабатывается различными химреагентами. Они, вступая в реакцию с растворенными веществами, образуют нейтральные соли, которые легко улавливаются фильтрами. Реактивы подбираются строго дозировано, в зависимости от состава и количества примесей.

Преимущества использования химических реагентов для очистки воды в котельной:

• Они угнетают действие нежелательных растворенных веществ.
• Не вступают во взаимодействие с материалом нагревательных элементов, трубопроводов.
• \Чистят стенки котлов, очищают поверхности компрессоров, теплонасосов, прочих рабочих элементов.

Химводоочистка на котельной производится после механической очистки, при которой устраняются твердые загрязнения в виде крупных частичек. При ХВО для котлов происходят реакции нейтрализации (выравнивается щелочной баланс), окисления (снижается концентрация хлора, удаляются токсичные компоненты), восстановления (выводятся простые металлы, соединения, переходные элементы).

Задачи химической водоподготовки для котельных

Химическая очистка котлов отлично справляется с приведением всех параметров к стандартам. Теплоноситель очищается от солей, опресняется, деминерализуется — становится пригодным для использования в котлах.

Принцип работы химводоочистки котельной:

• Приводит подаваемый исходный раствор в соответствие с нормами, указанными в стандартах.
• Предотвращает образование накипи, шлама, окисления, коррозии.
• Обеспечивает беспроблемную, безаварийную работу котельной.
• Снижает расходы на техобслуживание, на ремонт оснащения.

Химическая водоподготовка котлов применяется повсюду, где используется вода или вырабатывается пар. Для многих установок ХВО для котельных применимы комплексно действующие реагенты. Они подбираются индивидуально для каждой котельной — для водогрейных и паровых контуров, для открытой/закрытой системы охлаждений.

Химическая водоподготовка для котлов

Для разных типов систем применяются различные варианты ХВО на котельной. Общая схема химводоподготовки для котлов включает механическую фильтрацию, несколько ступеней умягчения, корректировку pH, деаэрацию.

Специально подобранные реагенты удалят из воды разные компоненты:

• Диоксид марганца справится с соединениями железа и марганца.
• Известь, фосфат натрия, кальцинированная сода снизят жесткость за счет уменьшения концентрации солей металлов.
• Органические загрязнители устраняются гипохлоритом натрия, активными углями.

Связать взвешенные частицы в хлопья или сгустки помогают коагулянты (соли алюминия, сульфат железа, хлорид магния) или флокулянты (полиакрилаты, полимет акрилата натрия). Реагенты, предотвращающие выпадения осадка (антискаланты, антискалянты), применяются в устройствах обратного осмоса. Для снижения жесткости используют каталитические наполнители (пиролюзит, сульфоуголь), которые поглощают катионы солей и образуют ионы, не дающие образоваться нерастворимым соединениям. Регенерация фильтрующих материалов часто производится насыщенным раствором перманганата калия.

Химическая обработка воды паровых котлов

По сравнению с водогрейными, паровые установки имеют сложное инженерно-техническое устройство. Процесс испарения в них происходит активнее — они нуждаются в постоянной водной подпитке, возрастает количество поступающих примесей. Поэтому к работе ХВО для котельной предъявляют более жесткие требования.

Хорошо очищенная вода содержит мало солей. Производство пара улучшится, на его выработку понадобится меньше энергозатрат.

Чем эффективнее будет работа химводоочистки в котельной и выше будет качество входящего (котлового) и подпиточного водного потока, тем меньше понадобится топлива. Снизится количество необходимых продувок, уменьшатся расходы на содержание котельной.

Какую систему ХВО для котла предпочесть?

Это зависит от количества солей в исходной природной воде, от расчетной величины продувки котла.

1. При небольшой минерализации подойдут системы ХВО котельной наподобие тех, что используются для умягчения и комплексной водооочистки раствора, подающегося в промышленные водогрейные контуры.
2. При большом количестве солей используются более сложные (глубокие) комбинированные способы очистки и деминерализация с многоступенчатым умягчением.

Обычно при химическом воздействии используются разные реагенты, которые дозированно вводятся в определенных точках. С помощью приборов контроля отслеживается содержание каждого компонента.

Оборудование ХВО котельных от компании «Диасел» рассчитано на применение органических реактивов комплексного действия. Они выравнивают pH, не дают осесть осадку, образуют на поверхностях рабочих элементов защитную водоотталкивающую пленку. Взвешенные частицы удаляются при продувке, пленка надежно защищает комплектующие от коррозии.

Химическая обработка воды для водогрейных котлов

Водяные системы, в которых установлен водогрейный котел, относятся к закрытому типу: в них состав жидкости не меняется, она изначально должна быть нужного качества. Водогрейные контуры наполняются (пополняются) очищенной водой 1 раз в год, перед отопительным сезоном.

К теплоносителю для водогрейных отопительных устройств предъявляют чуть менее высокие требования. Они относятся к умягчению, коррекции pH и находящегося в растворе кислорода (его не должно быть больше 20-50 мкг/литр). Специальные реагенты — редукторы кислорода — вступают с ним в реакцию, деактивируют, препятствуют окислению металлических элементов. Повышается стойкость металла к коррозии, увеличивается срок работы оборудования. Вырабатывается более качественный пар, без часто меняющихся характеристик. Всегда предварительно разрабатывается принципиальная схема химводоочистки ( ХВО) котельной.

Водный раствор для бытовых котлов и холодного водоснабжения по стандартным нормам должен соответствовать параметрам обычной питьевой воды. При расчете учитывается мощность/производительность котельной установки. В этом случае оборудование для ХВО котельных может быть представлено различными фильтрами.

Воду из глубинных колодцев подвергают одно- или многостадийной обработке, при которой удаляются железо, марганец и прочие вещества. Целесообразно проводить комплексную очистку с помощью систем ХВО. Она устранит все виды примесей, растворенных в артезианской воде.

Что входит в состав системы ХВО для котельной

Оборудование химводоочистки котельных комплектуется с учетом санитарных норм, производительности котельной, состава рабочей жидкости. Полный комплекс схемы ХВО для котельной включает обязательные и дополнительные компоненты, в числе которых:

1. Водоподготовительная установка предочистки теплоносителя.
2. Насосы-дозаторы для подачи химических веществ.
3. Бак для регенерационного раствора.
4. Смесители.
5. Блок управления.
6. Механизм обратной промывки.

В самую простую систему химводоочистки на котельной входит: бак с химическими веществами-реагентами, дозирующий насос, датчик учёта расхода рабочей жидкости. Затраты небольшие, но срок работы котельного оборудования продлевается на много лет.

Система фильтрации включает разные виды фильтров:

• Обезжелезивающие с возможностью аэрации — удаляют железо, марганец и их соединения, снижают количество растворенного кислорода.
• Угольные фильтры химводоочистки для котельной — связывают чужеродные вещества.
• Мембранные (обратный осмос) — фильтруют неорганические примеси.
• Полифосфатные — предупреждают образование накипи.
• Ионообменные — снижают до нормы количество солей.
• Умягчения — уменьшают степень жесткости.
• Комплексные — удаляют органику, соединения, все виды примесей, корректируют pH.

Системы ХВО для котельной рассчитаны на непрерывный режим работы. В них предусмотрены специальные дозации реагентов, коагулянтов, ингибиторов, флокулянтов.

Оптимальное решение ХВО на котельной

Компания Diasel Engineering выполняет подбор, поставку, монтаж, пуско-наладку химводоочистительного оборудования (ХВО) для паровых, водогрейных и котлов смешанного типа.

Чтобы получить персональное коммерческое предложение и купить установку химводоочистки для котельных по самой привлекательной цене, сообщите нам:

1. Данные санитарного анализа используемой воды;
2. Тип своего котельного предприятия;
3. Производительность: куб/час и куб/сутки.

Источник