Вода используемая для питания котлов

Вода используемая для питания котлов

§ 9. ВОДА ДЛЯ ПИТАНИЯ КОТЛОВ И ЕЕ ОБРАБОТКА

В природе вода никогда не бывает совершенно чистой и всегда содержит то или иное количество различных примесей.

Основные примеси, содержащиеся в воде, можно разделить на четыре группы: 1) механические примеси, или взвешенные вещества (глина, песок, ил и пр.); 2) газы (кислород, углекислый газ); 3) соли, легко растворимые в воде; 4) соли, образующие накипь (накипеобразующие).

Все эти примеси являются вредными для котлов, особенно если они содержатся в воде в большом количестве.

Механические примеси не растворяются в воде, а находятся в ней во взвешенном состоянии, отчего она имеет мутный вид. Примеси эти можно удалить отстоем воды или пропусканием через фильтр. Все же химические примеси находятся в воде в растворенном виде. Обнаружить их на глаз нельзя, так как вода при этом сохраняет прозрачность.

Большинство растворенных кальциевых и магниевых солей при испарении или нагревании воды выше 100°С выделяется в виде накипи. Очистить воду от этих солей можно нагреванием и перегонкой или химическим путем, вводя в нее такие вещества, которые действуют на соли, способствуют их выделению в виде грязи (шлама).

Качество воды, употребляемой для питания паровых котлов, определяют по количеству находящихся в ней химических примесей.

Жесткостью воды называется содержание в ней растворимых солей магния и кальция. Вода с незначительным количеством кальциевых и магниевых солей называется мягкой, а с большим количеством указанных солей — жесткой. Различают общую, временную (карбонатную) и постоянную (некарбонатную) жесткость. Общая жесткость характеризуется содержанием в воде всех солей кальция и магния (хлоридов, сульфатов, бикарбонатов, нитратов и силикатов). Временная жесткость характеризуется содержанием в Воде двууглекислых солей кальция и магния, выпадающих при кипячении воды б осадок в виде карбонатов. Постоянная жесткость характеризуется присутствием в воде прочих солей кальция и магния: хлоридов, сульфатов, нитратов, силикатов, фосфатов и т. д., не выделяющихся в осадок в процессе кипячения при атмосферном давлении.

Жесткость воды выражается в миллиграммах-эквивалентах на 1 литр (мг-экв/л) и микрограммах-зквивалентах на литр (мкг-экв/л). Один миллиграмм-эквивалент жесткости соответствует содержанию 20,04 мг иона кальция или 12, 16 мг иона

магния в одном литре воды.

Очень мягкая вода имеет общую жесткость до 2 мг-экв/л, мягкая — от 2 до 4, средней жесткости — от 4 до 6, повышенной — от 6 до 8, жесткая — от 8 до 10, очень жесткая — от 10 до 12, весьма жесткая — больше 12 мг-экв/л.

При работе в паровом котле испаряется много воды, механические и химические примеси остаются и накопляются в котле.

Механические примеси, скопляясь, оседают на стенках, главным образом в нижней части котла, образуя шлам. Химические примеси выделяются из воды в виде твердой накипи. При питании котла жесткой и грязной водой толщина слоя накипи может достигнуть до 2—3 мм и более.

Стенки топки котла и дымогарных труб, покрытые накипью, очень плохо передают тепло. Теплопроводность накипи в 25 раз меньше теплопроводности металла, из которого сделан котел. На основании опытных данных установлено, что при толщине слоя накипи в 1,5 мм потери тепла составляют 11—13%, при 6 мм — до 35%, при 12 мм — до 60%.

Слой накипи препятствует передаче тепла воде, в результате чего стенки котла сильно перегреваются. Чем больше толщина накипи, тем сильнее перегрев, что ведет к быстрому прогоранию И износу стенок и труб и понижению их прочности.

Неравномерный нагрев стенок топки вызывает большие внутренние напряжения в листах и соединениях, что привЪдит к трещинам.

При скоплении накипи в местах Завалов происходит поджог стенок, образуются выпучины и трещины. Обычно это имеет место в нижних частях топки и в зоне шуровочного отверстия.

Образовавшаяся на трубах накипь затрудняет теплообмен, трубы перегреваются, сильно удлиняются и расширяются. Огневая решетка, в которой укреплены трубы, при большом слое

накипи также перегревается, но в меньшей степени, чем трубы, так как она имеет большую толщину. Разная температура решетки и труб вызывает неодинаковое расширение отверстий в решетках и концов труб, что приводит к расстройству и течи последних. При небольшом слое накипи и нормальной работе котла этого не происходит. При резком охлаждении котла эти расстройства проявляются в значительной степени.

Борьба с коррозией котла, накипью, вспениванием и уносом воды ведется путем предварительной очистки воды до ее подачи в водяной бак крана; очисткой воды внутри котла, введением в котел антинакипинов; продувкой и промывкой котла.

Предварительную очистку воды производят в специальных устройствах — водоумягчителях, но этот способ распространен мало. Наибольшее распространение имеет очистка воды внутри котла антинакипинами, которые вводятся в водяной бак краиа в соответствующих дозах.

При выборе средств для внутрикотловой обработки воды и установлении норм дозировок учитывают качество воды, условия работы крана, состояние поверхности нагрева котла в отношении накипи и коррозии.

Важнейшими характеристиками качества котловой воды являются сухой остаток и щелочность.

Для приготовления антинакипинных смесей применяют фосфаты, щелочи и органические коллоиды. Из фосфатов употребляют тринатрийфосфат и динатрийфосфат; из щелочей — каустическую соду, едкий калий, кальцинированную соду; из органических коллоидов — дубовый экстракт, сульфит, целлюлозные щелочи.

Количество расходуемых антинакипинов (дозировка) устанавливается на 1 т воды, набираемой в водяной бак. На 1 мг-экв/л общей жесткости воды расходуется 7,5 г каустической соды и 5 г динатрийфосфата или тринатрийфосфата на 1 м3 воды. На 1 мг-экв/л некарбонатной жесткости расходуют 20 г кальцинированной соды на 1 м3 воды.

Для предотвращения вспенивания и уноса воды из котла применяют пеногаситель — высокомолекулярное, органическое, поверхностно-активное вещество — диамид. Его изготовляют в виде порошка и расфасовывают в специальную упаковку.

Пеногаситель применяют независимо от состава антинакипинных и противокоррозионных смесей. Первоначальная дозировка химического пеногасителя может быть установлена в количестве 0,2 г на 1 т набираемой воды. Окончательная дозировка устанавливается на основании опытных и эксплуатационных наблюдений.

Химический пеногаситель вводят при питании котла водой. Для этой цели на инжекторе предусмотрена воронка, в которую заливают необходимое количество пеногасителя, предварительно взболтанного в горячей воде. Для предупреждения потерь пено-

гасителя вестовой клапан инжектора должен быть закрыт. Пено-гаситель в котел можно также вводить в сухом виде. В этом случае установленное количество пеногасителя вводят в котел по частям в период работы крана и особенно перед интенсивной работой.

Для поддержания установленного качества котловой воды, кроме ввода антинакипинных веществ, котел систематически продувают. Режим продувок устанавливает лаборатория, но не менее двух раз в смену. На крановых котлах установлен специальный продувочный, он же спускной кран. Продувку котла выполняет бригада в установленном месте. Перед продувкой необходимо накачать в котел воду до верхнего уровня водомерного стекла, проверив нормальное давление пара, исправность продувочного крана, наличие воды в водяных баках, исправность и надежность работы инжекторов и водоуказательных приборов. При неисправности хотя бы одного из указанных устройств и недостатке воды в котле или в баках производить продувку нельзя. При продувке попеременно открывают и закрывают продувочный кран. Кран открывают на 2—3 с, а закрывают на 10—12 с. Заканчивают продувку при нижнем уровне воды в котле. В процессе продувки воду в котел не подкачивают.

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