Иммунитет от некачественной котловой воды

Нарушения водо-химического режима и устранения их

Нарушения норм качества питательной воды

Проверить все составляющие питательной воды и в зависимости от характера нарушения принять меры:

  • при повышении жесткости – дежурному по химконтролю проверить конденсат турбин, теплообменников, воду в дренажном баке, баке нижних точек, добавочную воду с ХВО; одновременно увеличить дозировку фосфатов;
  • при отсутствии окраски по фенолфталеину дежурному по химконтролю необходимо срочно сообщить на ХВО, а также проверить рН котловой воды чистых отсеков; при приближении рН к 9,3 ввести в питательную воду раствор щелочи с бака в питательную воду;
  • при повышенном содержании кислорода дежурный по химконтролю должен замерить содержание кислорода после деаэраторов, немедленно сообщить НСС для принятия мер. Проверить качество отбора проб, качество реактивов;
  • при высокой щелочности дежурному по хим.контролю проверить конденсат теплообмнников, баки дренажей и нижних точек, деаэраторы, добавочную воду с ХВО.

До устранения причин нарушения качества питательной воды увеличиваются непрерывная и периодическая продувки при более частом контроле за качеством пара, а при превышении норм по содержанию общей жесткости проводится усиленное фосфатирование котловой воды.

Повышение солесодержания котловой воды

Признаки: вспенивание, повышение уровня в барабане котла, понижение температуры перегретого пара, превышение солесодержания (щелочности питательной воды и фосфатов в котловой воде) по сообщению дежурного химконтроля.

Действия: необходимо найти источник поступления солей в котел (высокая щелочность добавочной воды с ХВО либо попадание продувочной воды из БПТС обратно в котел), увеличить непрерывную продувку, произвести периодическую продувку, понизить уровень в барабане котла, участить проведение анализов котловой воды. Регулировать температуру перегретого пара. В случае недопустимого повышения солесодержания котловой воды котел должен быть остановлен по распоряжению главного инженера станции.

Значение рН перегретого пара ниже 7,5

Уточнить содержание аммиака в питательной воде. Если концентрация ниже 1000 мкг/дм3, увеличить дозировку триаммонийфосфата либо увеличить производительность аммиачного насоса на ХВО.

Если концентрация больше или равна 1000 мкг/дм3, проверить наличие углекислоты в турбинном конденсате и при больших ее концентрациях доложить НСС для устранения присосов.

Повышение соединений натрия и кремниевой кислоты

При сообщении лаборанта химанализа дневной лаборатории водной группы о повышенном содержании соединений натрия и кремниевой кислоты произвести периодическую продувку, увеличить непрерывную продувку. При дальнейшем увеличении содержания соединений натрия и кремниевой кислоты отрегулировать нагрузку на котле. В случае недопустимого повышения соединений натрия и кремниевой кислоты котел должен быть остановлен по распоряжению главного инженера станции.

При повышении содержания натрия в перегретом паре оперативному персоналу проверить плотность пароохладителей котлов.

Низкое содержание фосфатов

Действия: дежурному химконтроля проверить наличие раствора фосфата в расходных баках турбинного и котельного отделений и его концентрацию. Продуть точки отбора проб. Старшему машинисту котлов закрыть непрерывную продувку, проверить плотность арматуры на линиях непрерывной и периодической продувок, работу фосфатных насосов, положение арматуры на линии ввода фосфатов. При необходимости подключить резервный фосфатный насос или увеличить концентрацию фосфатов фосфатных баках.

Повышение щелочности и жесткости конденсата в теплообменниках

Действия: Убедившись в правильности анализа, дежурный химконтроля немедленно сообщает НСС о случившемся. По распоряжению НСС по возможности отключают теплообменник.

Повышение содержания хлоридов в питательной и котловой воде

Хлориды в питательную и котловую воду могут попасть с ХВО и с сырой водой. При попадании хлоридов с сырой водой резко увеличивается жесткость. При попадании воды с ХВО – увеличиваются хлориды, а жесткость повышается незначительно. В нормальных условиях необходимо помнить увязку хлоридов, щелочности и солесодержания в котловой воде.

При попадании поваренной соли с ХВО резко нарушается соотношение хлоридов с сухим остатком и щелочностью. Хлориды возрастают быстрее солесодержания.

Действия: Увеличить непрерывную продувку, уменьшить добавок с ХВО, найти место присоса солевого раствора и немедленно устранить присос.

Неисправность точек отбора

Неправильная работа точек отбора искажает действительные результаты отбираемой на анализ пробы.

Присос охлаждающей воды в холодильниках точек отбора котловой и питательной воды.

В пробе котловой воды занижены фосфаты, щелочность и хлориды, а повышена жесткость. Общая щелочность характеризуется резким уменьшением гидратной щелочности (слабая окраска на фенолфталеин). В пробе питательной воды завышена щелочность, жесткость, содержание кислорода и хлоридов.

Недостаточность охлаждения пробы и засоренность в трубах.

Не отражает действительности исследуемой воды за счет увеличения концентрации (выпаривания) и при засоренности – застаивание пробы. При непрерывном отборе необходима определенная скорость истечения – 50л/час, чем и определяются требования к точкам отбора.

Действия: устранить дефект с оформлением записей в журнале соответствующих цехов: при засорении необходимо продуть точку отбора. Когда через холодильник пробу взять нельзя, то, как крайняя мера на время ремонта, пробу берут от водомерного стекла с учетом испарения; результаты анализов умножают на коэффициент 0,8.

Непригодность реактивов

Непригодность реактивов при проведении анализов создают неправильность ведения режима, а поэтому к чистоте реактивов предъявляются строгие требования. Погрешность может привести к самым запутанным явлениям в режиме, к примеру:

  • cмешивание азотной кислоты при определении хлоридов с малым количеством азотнокислой ртути приводит к завышенному содержанию хлоридов в пробе воды и усилением продувки, к перерасходу топлива.
  • занижение определения фосфатов в котловой воде – к излишним вводам фосфата в котел.

Грамотный подход к ведению режима исключает ошибки, не допускает нарушений режима. Поэтому при ведении режима дежурный по химконтролю должен увязывать отдельные показатели и нормы.

Умягчение котловой воды

Система теплового отопления и водоснабжения, как известно, использует в своей работе воду постоянно. Даже когда консервируют отопительную систему на лето, потом все равно к работе с водой возвращаются, и некий остаток воды в системе все равно есть. И если эта вода некачественная, в ней больше, чем нужно солей кальция и магния, то проблем с накипью и плохой передачей тепла точно не избежать.

Хотя все системы подготовки очень похожи и работают на схожих принципах, но для водоподготовки для водогрейных котлов и в отопительных системах есть свои особенности. Особенно это касается умягчения котловой воды. Котельные, как известно, могут быть разными. Это может быть водогрейный или паровой котел. И если с водогрейным все более или менее понятно, то для нормальной работы парового котла нужно учесть те самые особенности.

Качество пара крайне важно для котла, из него требуется удалить не только соли жесткости. Для создания подходящего пара придется устранить даже растворенные газы.

Качественная водоподготовка котловой воды включает в себя такие стадии обработки воды: умягчение котловой воды, обессоливание, дегазация, то есть устранение растворенных газов, дозировка реагентов для корректировки химического состава пара. Все это работа трудная и требующая высокой степени внимательности . Пока на предприятии нет установленной и просчитанной системы очистки и умягчения воды, то все измерения придется делать людям и в ручную. Степень профессионализма при этом должна быть очень высокой.

Если человек, который обслуживает системы впрыскивания реагентов воду, ошибется, то последствия будут довольно тяжелые. Они могут проявить себя в виде резкого роста расходов топлива и электричества. Оборудование может работать со сбоями, а то и вовсе остановится. Вырастет расход и электричества, и самих реагентов вместе с водой. Из-за всех этих негативных нюансов, срок работы оборудования также сократиться.

Что же делать в этом случае? Как убрать эти негативные последствия и обеспечить систему высококачественным паром? Для этого умягчение котловой воды и придумали. Оно помогает значительно сэкономить на эксплуатации парового котлового оборудования и надежно защищает его от влияния жесткой воды.

Что в себя включает подобная система? Понятно, что одним умягчением все не ограничивается. Подобная система фильтров должна работать на результатах оценки состояния воды. В некоторые моменты сама анализировать состояние воды. Так же система должна тщательно и без перебоев управлять дозированием впрыска реагентов в систему, следить за исполнительными приборами и в случае необходимости подавать знак тревоги обслуживающему персоналу.

Что не любят котлы и какие требования к качеству воды для котлов:

  • Жесткую воду;
  • Использование не подготовленной воды в системах отопления;
  • Чрезмерное использование химических реагентов;
  • Пренебрежение к использованиею фильтров-умягчителей для котлов;
  • Повышенное содержание железа.

Почему умягчение котловой воды на столько важно? Дело все в том, что паровые котлы, например, чрезвычайно чувствительны. Использование некачественной воды может привезти к быстрому выходу их из строя. Водогрейные без подготовки воды очень быстро обрастут накипью. Накипь быстро превратиться в известковый камень и передача тепла в воду прекратиться полностью. Не в состоянии выдерживать перегрузки, поверхность котла треснет или разорвется. В таких системах, сотрудничающих с водой постоянно, приходится следить за каждой сотой долей сантиметра накипи, чтобы не вызвать непоправимые последствия.

Когда некачественную воду с повышенным включением солей жесткости нагревают, то она образует практически нерастворимый осадок, который и создает накипной слой и выделяется определенное количество углекислого газа. В пожароопасных производствах, в котельных принято обеспечивать качественную систему вентиляции, чтобы газ не застаивался.

Таблица. Нормы жесткости дял котловой воды

Котловая водаНормы жесткости
37,85 мг/л.
34,99 мг/л.

К тому же некачественная вода на то и некачественная, что в ней содержится не только повышенная жесткость воды. Здесь еще полно и других примесей, особенно в случае, когда вода берется из артезианской скважины или поверхностных источников. В ней могут содержаться кислород на пару с угольной кислотой. Эти два вида примесей для котловой или питательной воды, а также для конденсата не менее губительны, чем соли кальция и магния. Они стимулируют образование коррозии и точно, как и соли жесткости, стимулируют образование осадка на оборудовании. Недостаток осадка, образованного иными примесями связан с тем, что его довольно трудно удалить, Это не стандартная накипь, и обычные средства для очисток поверхностей, здесь могут быть бессильны.

Теперь, что касается самой накипи. Она практически не проводит тепло, с этим связано огромное количество сопутствующих расходов и негативных последствий. Чем больше слой накипи, тем больше оборудование начинает потреблять электроэнергии. Разогрев теперь проходит намного труднее и сил на раскаливание поверхности затрачивается намного больше. При этом коэффициент полезного действия котла значительно спускается, ведь качество нагрева котловой воды, как и скорость такого нагрева значительно снижается. И в результате печальный финал в виде взрыва котла или разрыва труб. Котел сегодня стоит слишком дорого, чтобы пренебрегать подобными последствиями. Потому-то система умягчения котловой воды сегодня успешно существует и развивается.

Еще один недостаток постоянного удаления накипи выражается в виде вспенивания и уноса воды. Так происходит по той причине, что накипь имеет при удалении довольно прочную структуру. Удалить ее, не разбирая систему можно только путем промывки с помощью сильных агрессивных средств от известкового налета. Как только такое кислотное средство контактирует с отложениями, вода бурлит, возможен унос воды.

Читайте также:  Утеплитель для мансарды: какой лучше выбрать

При этом еще и оборудование сильно страдает. Резиновые прокладки соединений могут начать подтекать, в результате таких чисток. Срок службы оборудования неизменно идет вниз, также как и качество производимого пара. Все эти причины и стали стимулом для создания целой системы подготовки воды для паровых котлов, со своей строго регламентированной системой наблюдения за образованием накипи и впрыскиванием необходимых реагентов в систему.

Разработка и наполнение системы умягчения котловой воды во многом зависит от источника забора воды. Другими показателями, влияющими на состав и наполнение системы, является необходимая производительность системы и параметры исходной воды, даже в том случае если она водопроводная. Поэтому основных методов очистки воды применяется достаточно. Но самыми насущными и обязательными в любом случае этапами будут умягчение котловой воды и дегазация.

Начнем рассмотрение вариантов умягчения котловой воды с умягчения и обессоливания. Для котловой воды крайне важно использовать опресненную воду, чтобы соли не могли отложиться на поверхности в любом виде.

Популярные способы умягчения котловой воды

Рассмотрим самыфе популярные способы умягчения котловой воды, которые придумало человечество. Этих способов, на самом деле, не так много как кажется. Про все способы мы говорить не будем, а опишем самые известные из них.

Ионный обмен, как способ умягчения котловой воды

Итак, какие популярные способы применяют для очищения котловой воды? Если стоит целевая задача понизить количество жесткости в воде, то тут нет конкурентов у ионного обмена. Ни какой другой прибор лучше него не устранит кальций и магний из воды в нужном к тому же количестве. Отфильтровывающей средой в ионообменном устройстве является натриевая смола. Она с легкостью отдает жестковатой воде свой натрий и забирает взамен соли жесткости. Качество умягчения здесь производится на высоком уровне, скорость очищения воды самая высокая из всех очищающих установок. Но ионный обмен в состоянии только умягчать воду, без каких-либо дополнительных эффектов.

В теплоэнергетике умягчители воды для паровых котлов используют для небольших котельных, а также в случаях, когда конденсат в паровых котельных возвратный. Смола, которую используют для обмена может быть выполнена из стирола или фенола. Форма исполнения смолы может быть гелевой или пористой. Все зависит от количества примесей в воде.

Принцип работы ионного обмена можно представить следующим образом: когда вода еще не поступила и не начала контактировать со смолой, все ионы натрия в смоле располагаются на поверхности. Но тут в установку попадает вода, и она начинает вымывать эти натриевые соли, оставляя вместо них соли жесткости. Солевой состав в воде практически не поменялся, но при этом все вредные соли из нее были устранены.

Но содержание натрия в смоле не бесконечно и со временем оно конечно же вымывается полностью. Тогда систему либо восстанавливают, либо покупают новый картридж с новой насыщенной смолой.

Поскольку восстановление такой системы происходит с помощью очень соленого раствора, то для получения питьевой воды подобный метод использовать нельзя. Для смягчения паровой воды он вполне подойдет. Но данный метод в быту все же применяют, т.к. картридж там не восстанавливают, а меняют.

Умягчение котловой воды подразумевает восстановление в обязательном порядке. Промышленная установка ионного обмена, даже если она многоступенчатая имеет для каждого фильтра свой восстановитель. В нем содержится сильно соленный раствор. Там содержится чистый натрий без примесей, и когда смолу в него погружают, то соли жесткости легко покидают свое место, оставляя его для натрия. Смола восстанавливается, вновь насыщается натрием и снова может работать.

Причем если фильтров в системе несколько, то нагрузка с восстанавливаемого фильтра равномерно распределяется между остальными фильтрующими приборами. Плохо в подобной установке то, что после восстановления получаются очень вредные, сильно соленые отходы. Их нужно дочищать, чтобы сбросить в атмосферу. Да и разрешение на такой сброс, нужно получить в обязательном порядке.

Мембранный способ умягчения котловой воды

Если умягчение котловой воды подразумевает острую потребность в котловой воде с низким показателем электропроводимости, то в этом случае нужна не просто очищенная вода, нужен дистиллят. Ни ионный обмен, ни водоподготовка котельных установок обеспечить такую степень очистки не может. На помощь в данном случае приходят мембранные способы умягчения котловой воды. Самым популярным из них является обратный осмос и нанофильтрация.

Требования к котловой воде: как уберечь котел от преждевременной поломки

Любой специалист сможет, ни секунды не сомневаясь, подтвердить, что качество котловой воды оказывает непосредственное влияние на надежность и эксплуатационный срок каждой отдельно взятой котельной установки. По этой причине выдвигают особые требования к котловой воде, чтобы снизить риск поломки дорогостоящего оборудования и обеспечить максимально надежную работу. Для котловой воды важно, чтобы она отвечала следующим четырем основным параметрам:

  • жесткость должна приравниваться к 0,02 °Ж;
  • кислотность не должна опускаться ниже 9,0 pH;
  • котельная вода обязательно должна быть фосфатирована;
  • котельная вода не должна содержать излишек кислорода.

В качестве источников питания котлов выступает городская водопроводная система, или же различные природные источники такие как реки, озера и пруды, а кроме того, грунтовые и даже артезианские воды. Как показывает практика, в большинстве случаев воды природного происхождения отличаются повышенным содержанием различных примесей, например, в виде растворенных солей, а также механических и коллоидных примесей.

Специалисты крайне не рекомендуют использовать такую жидкость для питания паровых котлов, без предварительно проведенной водоочистки. Стоит также отметить, что одной только очистки и подготовки жидкости может быть недостаточно, поэтому, кроме всего прочего, важно использовать также и умягчители воды. Это связано с тем, что в паровых котлах, как и в любых других устройствах, в процессе деятельности которых происходит нагревание или даже испарение воды, без должного ухода и при использовании низкокачественной несмягченной и неочищенной воды могут образовываться твердые отложения и накипь.

Накипь образуется в том случае, когда в жидкости содержится в избыточном количестве соли магния и кальция, что никак не соответствует требованиям к котловой воде. Именно соли этих элементов определяют жесткость используемой воды, и чем больше жидкость содержит этих солей, тем она жестче. Образовавшаяся на нагревательных элементах котла накипь, оказывает негативное влияние на теплопроводность металла, а, следовательно, увеличивается время, необходимое на разогрев оборудования.

В результате этого также увеличиваются финансовые траты, связанные с оплатой электроэнергии, потребляемой котлом. Соли вышеуказанных элементов также имеют способность оседать на различных важных деталях котла, например на ТЭНе, и провоцировать их преждевременный выход из строя. Наиболее часто на деталях котлов встречаются следующие виды накипи, которые обусловлены химическим составом воды:

  • Карбонатная накипь;
  • Силикатная накипь;
  • Сульфатная накипь.

Какой бы из этих видов накипи не начал образовываться на деталях котла, она в любом случае приведет к поломке отопительного оборудования. По этой причине важно позаботиться о подходящей системе водоочистки и водоподготовки, а также об умягчителях воды. При этом важно понимать, что стоимость очистительных систем и умягчителя вряд ли можно сравнить с финансовыми тратами, которые влечет за собой постоянный ремонт старого котла или приобретение нового оборудования.

Нужно также отметить, что, в зависимости от назначения и конструкционных особенностей, все существующие на сегодняшний день котловые системы можно подразделить на две крупные категории. Первую категорию составляют водогрейные котлы, вторую – паровые. Для каждой из этих категорий существует специальный комплекс требований к котловой воде, которые во многом определяются температурным режимом и мощностью самого устройства. Несмотря на то, что эти требования несколько ниже, чем требования, предъявляемые к питьевой воде, тем не менее, они также довольно высоки. Этими требованиями определяется содержание кислорода, углекислоты, а также жесткость и pH воды. Каким бы ни был котел, к воде, которую он использует в своих целях, применяют особое общее для всех требование, это отсутствие взвешенных примесей и окраски какого либо оттенка.

Бытовые водогрейные котлы довольно часто сталкиваются с такой проблемой, как водопроводная вода повышенной жесткости с различными механическими примесями. В подобном случае водоочистка происходит в два этапа, а именно умягчение воды и механическая фильтрация.

Водно-химический режим котла

А. Марфина, инженер технической поддержки ООО «Спиракс-Сарко Инжиниринг»

Нормальная работа парового котла и всей пароконденсатной системы прежде всего обуславливается качеством питательной воды. Хорошая питьевая вода необязательно подойдет в качестве питательной воды котла. Содержащиеся в питьевой воде минералы и вещества легко растворяются в теле человека, более того, они ему необходимы. Однако для котлов наличие в воде минералов является существенной проблемой. Если эти минералы и вещества не удалить из воды, они могут повредить котел.

Примеси, часто встречающиеся в сырой воде, можно классифицировать следующим образом:

Растворенные твердые вещества.
Это вещества, которые растворяются в воде и основными из них являются карбонаты и сульфаты кальция и магния, которые при нагреве откладываются на горячих поверхностях и образуют накипь. Существуют и другие растворимые вещества, которые не образуют накипи, поэтому они менее опасны для котла.

Взвешенные в воде вещества.
Эти вещества находятся в воде в виде взвеси и обычно имеют минеральное или органическое происхождение. Эти вещества, как правило, не представляют проблемы, так как могут быть легко отфильтрованы и удалены.

Растворенные газы.
Кислород и двуокись углерода легко растворяются в воде, и их наличие вызывает активную коррозию элементов конструкции котла.

Вещества, образующие пену и представляющие собой различные минеральные примеси.
Примером такого вещества может служить сода в виде карбоната, хлорида или сульфата. Количество примесей в воде чрезвычайно мало, и в результатах анализа воды оно обычно выражается в числе частиц на миллион (ppm), по весу или в миллиграммах на литр (мг/л). Важнейшими показателями качества воды для использования являются: концентрация грубодисперсных примесей (ГДП); концентрация коррозионно-активных газов; водородный показатель (рН); окисляемость; жесткость; содержание кремния; щелочность; общее солесодержание (TDS).

Вода бывает мягкой и жесткой. В жесткой воде содержатся примеси, приводящие к образованию накипи, тогда как в мягкой воде таких примесей нет, либо они есть, но в минимальных количествах. Жесткость обусловлена присутствием в воде минеральных солей кальция и магния. Эти же минералы приводят к образованию накипи.

Читайте также:  Устройство позволяющее избавить систему отопления сразу от двух напастей: воздуха и шлама

Существует две общепринятые разновидности жесткости воды:

1. Щелочная жесткость (она известна также под названием «временная жесткость»), которая обусловлена бикарбонатами кальция и магния. Эти соли растворяются в воде и образуют щелочной раствор. При нагреве воды эти соли распадаются, образуя двуокись углерода и мягкую накипь или осадок. Иногда используют термин «временная жесткость», так как жесткость воды при кипячении уменьшается. Результатом того, что вода имеет временную жесткость, является, например, накипь на внутренней поверхности электрического чайника.

В котле происходят следующие химические реакции:

Двуокись углерода соединяется с водой, образуя угольную кислоту:

Известняк (карбонат кальция) растворяется угольной кислотой и образует бикарбонат кальция:

Образование карбоната кальция:

И подобное ему образование карбоната магния:

2. Нещелочная жесткость воды и карбонаты (ее также называют постоянной жесткостью). Эта жесткость также обусловлена присутствием в воде солей кальция и магния, но в виде сульфатов и хлоридов. Эти соли при повышении температуры из-за их пониженной растворимости уходят в осадок и образуют накипь, которую трудно удалить.

Кроме того, присутствие в воде котла оксида кремния может приводить к образованию жесткой накипи, которая вступает в реакцию с солями кальция и магния, образуя силикаты, твердые отложения которых значительно ухудшают теплопередачу и приводят к локальному перегреву котельных труб.

Общая жесткость воды не относится к определенному типу жесткости. Она представляет собой сумму концентраций в воде ионов кальция и магния, выражаемых как СаСО3. Если вода имеет повышенную щелочность, пропорция этой жесткости, равная по величине общей щелочности, также выражаемая как СаСО3, считается щелочной жесткостью, а оставшаяся часть общей жесткости считается нещелочной жесткостью.

Нещелочная жесткость (постоянная) + щелочная жесткость (временная) → общая жесткость.

В воде также присутствуют соли, не приводящие к образованию накипи, такие как соли натрия. Они растворяются в воде намного легче, чем соли кальция и магния, и как правило не образуют накипи на поверхностях котла.

Общая жесткость + соли, не повышающие жесткость → общее солесодержание

Следует рассмотреть еще один термин — водородный показатель рН. Это не количественный показатель загрязнения воды. рН — это просто численное значение, представляющее потенциальное содержание водорода в воде, и являющееся мерой либо кислотности, либо щелочности воды. Вода (Н2О) содержит ионы двух типов — ионы водорода (Н+) и гидроксильные ионы (ОН–).

Если ионы водорода доминируют, раствор является кислым, и показатель рН для него находится между 0 и 6. Если же доминируют гидроксильные ионы, раствор является щелочным, и показатель рН для него находится между 8 и 14. Если количество ионов водорода и гидроксильных ионов одинаково, раствор является нейтральным, и показатель рН для него равен 7.

Кислотность и щелочность повышают электропроводимость воды по сравнению с электропроводимостью нейтрального раствора. Например, проба воды с рН = 12 имеет более высокую электропроводимость, чем проба с рН = 7.

Для улучшения качества питательной и котловой воды и приведения ее к действующим нормам воду подвергают специальной очистке (обработке). Обработка может быть:

докотловой, при которой добавочная или вся питательная вода подвергается очистке до поступления ее в котел,

внутрикотловой, при которой очистка котловой воды осуществляется внутри самого котла.

Ниже приведены типичные методы водоподготовки.

– Обратный осмос. Процесс, в котором сырая вода проходит через полупроницаемую мембрану, пропускающую только молекулы воды и задерживающую все примеси.

– Реагентный метод. При известковом умягчении гидратированная известь (гидроксид кальция) вступает в реакцию с бикарбонатами кальция и магния, и образуется осадок, который можно удалить. Так можно уменьшить щелочную (временную) жесткость воды. При помощи известково-содового умягчения (кальцинированной содой) можно путем химических реакций уменьшить нещелочную (постоянную) жесткость.

– Ионообменный метод. Для подготовки питательной воды котлов, производящих насыщенный пар, этот метод используют наиболее широко.

Применение того или иного метода или их комбинация позволяют получить питательную воду необходимого качества. Требования к водно-химическим режимам паровых жаро- и водотрубных котлов давлением до 20 бар существенно отличаются (см. табл. 1).

Таблица 1. Типичные требования к водно-химическим режимам паровых жаро- и водотрубных котлов давлением до 20 бар

Требования к питательной

воде

Жаротрубный котел

Водотрубный котел

не более 300 мкСм/см (5% предельного значения для котловой воды)

не более 0,01 ммоль/л

не более 0,2 ммоль/л

Щелочность (по фенол-

Содержание кислорода (О2)

Содержание железа (Fe)

не более 0,05 мг/л

не более 0,02 мг/л

не более 7,5 мг/л (5% предельного значения для котловой воды)

не более 0,01 ммоль/л

не более 0,05 мг/л

Электропроводимость при 25°С

менее 6000 мкСм/см

менее 6000 мкСм/см

Содержание фосфата (РО4-3)

Содержание кислородосвязывающего средства (сульфит натрия

Содержание кремниевой кислоты

В связи с большими удельными тепловыми потоками в жаровой трубе и поворотной камере по сравнению с водотрубными котлами к качеству воды жаротрубных котлов предъявляют более жесткие требования. Неоптимальная организация водного режима ведет к ухудшению теплопередачи, образованию шлама, развитию интенсивной коррозии. Все эти факторы ведут к уменьшению срока службы оборудования и увеличению стоимости обслуживания и ремонта, снижению рентабельности и увеличению частоты простоев.

Основным средством для поддержания требуемого нормами качества котловой воды, кроме соответствующей обработки исходной воды и, если требуется, конденсата, является продувка котла. С помощью продувки представляется возможным в широких пределах регулировать концентрации солей и щелочей в котловой воде, удалять из котла взвешенные вещества и шламовидные осадки.

Соблюдение рационального режима продувок котлов является одним из важнейших мероприятий по организации водного режима, обеспечивающего нормальную работу котлов. Чем больше потери конденсата в общем пароконденсатном балансе предприятия, тем больше значение продувки и потери тепла. Существует два способа продувки котлов: периодическая и непрерывная.

Периодическая продувка осуществляется для удаления грубодисперсного шлама, оседающего в нижних коллекторах (барабанах) водотрубных котлов и нижних частях корпусов жаротрубных котлов. Периодическая продувка проводится по установленному графику в зависимости от типа котла. Открытие клапана периодической продувки осуществляется на непродолжительное время, за которое шлам успевает полностью удалиться. Производители современных жаротрубных котлов предлагают системы автоматической периодической продувки по таймеру. В первую очередь это необходимо для котельных, работающих в полностью автоматическом режиме.

Непрерывная продувка осуществляется для поддержания в котловой воде допустимого солесодержания, обеспечивающего получение чистого пара. В жаротрубных котлах непрерывная продувка обычно осуществляется от зоны зеркала испарения, где скапливается наибольшее количество солей. В водотрубных котлах со ступенчатым испарением продувка проводится из соленых отсеков паровых (верхних) барабанов.

Количество продувочной воды нормируется по общему солесодержанию (сухому остатку), значение которого обуславливается типом котла, его конструктивными особенностями и определяется производителем. Абсолютное значение щелочности котловой (продувочной) воды не нормируется. Тем не менее, пониженная щелочность котловой воды усиливает процесс коррозии, заключающийся в разъедании и изъязвлении стенок корпусов и труб.

Повышенный же уровень щелочности приводит к повышенному пенообразованию на поверхности зеркала испарения, а в худшем случае может привести к вспениванию во всем объеме, что, в свою очередь, приведет с срабатыванию системы защиты по низкому уровню и отключению горелки. Таким образом необходимо обеспечивать нормальный уровень щелочности котловой воды, что достигается правильной организацией водоподготовки.

Часто уровень щелочности поддерживают с помощью непрерывной продувки котла. У такого способа есть ряд существенных недостатков:

– сложность / невозможность автоматизации из-за высоких температур воды;

– неконтролируемые изменения уровня щелочности между периодами контроля;

– существенно большие объемы продувки и, соответственно, потери тепла, чем при продувке по общему солесодержанию.

Современные автоматические системы непрерывной продувки предназначены для продувки по общему солесодержанию. Принцип действия системы основан на измерении электропроводимости воды в котле, по которой можно судить об общем солесодержании.

Контроллер получает сигнал от датчика, определяет значение проводимости и сравнивает ее с заданным значением, которое определено пользователем и внесено в память контроллера продувок. Если измеренное значение больше заданного, регулирующий продувочный клапан открывается и остается открытым до тех пор, пока не будет достигнуто заданное значение. Как правило, пользователь может также отрегулировать «зону нечувствительности» системы, чтобы она не срабатывала часто и без оснований. Такие системы позволяют поддерживать среднее значение солесодержания котловой воды на уровне близком к максимальному и тем самым снижать количество продувочной воды до минимума.

Рис. 1. Типичная система непрерывной верхней продувки котла по общему солесодержани

Автоматическими системами непрерывной продувки по общему солесодержанию могут оснащаться и жаротрубные, и водотрубные котлы, однако из-за относительно небольшого объема воды в паровом барабане, вспенивание которой недопустимо даже в малых количествах, водотрубные котлы более чувствительны к повышенной щелочности котловой воды. Таким образом, при организации автоматической системы продувки по общему солесодержанию котловой воды в водотрубных котлах необходимо с особым вниманием относится к контролю щелочности на этапе водоподготовки.

Иммунитет от некачественной котловой воды

Совокупность свойств воды, которые характеризуются концентрацией в ней примесей, называется качеством воды.

Основными показателями качества воды является: жесткость, щелочность, сухой остаток, прозрачность, наличие масел и коррозийно-активных газов.

Жесткостью воды называют сумму концентраций, растворенных в ней соединений кальция и магния. За единицу жесткости принимают мг-экв/кг – для измерения больших жесткостей и мкг-экв/кг – для измерения маленьких жесткостей. Общая жесткость воды состоит из временной (карбонатной) и постоянной (некарбонатной).

При питании котлов жесткой водой на стенках барабанов, коллекторов и труб откладывается накипь, составные соединения которой крепко соединяются с поверхностью металла. Накипь и шлам имеют низкую теплопроводность, в результате чего ухудшается теплопередача через загрязненные стенки. Это вызывает следующие отрицательные явления:

– местный перегрев стенок котла, вследствие чего образуются выпучины и свищи;

– разрывы жаровых, кипятильных, экранных и дымогарных труб и взрывы котлов;

– снижение тепло- и паропроизводительности котлов;

– увеличение процесса коррозии;

Толщина накипимм
Перерасход топлива%2-34-56-77,5-88,5-9

Щелочность представляет собой суммарную концентрацию растворенных в воде бикарбонатов, карбонатов, гидратов и гуматов (солей слабых органических кислот). Щелочность измеряется теми же единицами, что и жесткость.

Щелочность котловой воды характеризуется величиной рН.

Если рН=7 – вода нейтральная;

рН>7 – вода щелочная;

рН о С к постоянной массе. Он выражает пригодность данной воды для питания паровых котлов. Сухой остаток выражается в мг/кг чистой воды.

Масло попадает в питательную воду от паровых поршневых насосов, а также при использовании для питания котлов конденсата, загрязненного маслом в условиях змеевикового подогрева нефтепродуктов и отсутствия достаточной плотности паровых змеевиков. Содержимое масла выражается в мг/кг чистой воды.

Наличие в питательной и подпиточной воде коррозионно-активных газов (О2, СО2, Н2О) приводит к появлению и развитию коррозии металлов. Содержимое газов выражается в мкг/кг воды.

Читайте также:  Буферная емкость для отопления: схема подключения

В зависимости от мощности и назначения котельных установок, а также от состава исходной воды подготовка питательной и подпиточной воды должна включать осветление, умягчение и деаэрацию.

Смягчением называется удаление из воды образующих накипь соединений кальция и магния. Применяют докотловую и котловую обработку воды.

Наиболее распространенным в отопительно-производственных котельных методом смягчения воды является катионитовый. Он основан на способности нерастворимых в воде катионитов (сульфоугля, синтетические смолы КУ-1 и КУ-2) заменять катионы Na + и Н + , что находятся в них, на катионы Са ++ и Мg ++ , что находятся в воде.

На котельных используются Nа-катионитовый и Н-катионитовый методы смягчения воды.

После Nа-катионирования получаем щелочной фильтрат, а после Н-катионирования – кислый, и если смешать оба в определенной пропорции, то можно получить практически полностью смягченную воду с заданной величиной щелочности.

Основными элементами катионитовых установок служат фильтры. Катионитовый фильтр (см.рис.6) состоит из цилиндрического корпуса (Æ 670, 1030, 1525, 2000, 2500, 3040 мм) со сферическими днищами.

Рис.6. Na-катионитовый фильтр:

2- трубопровод реагентов

4- устройство распределения реагентов

6- воздушная трубка

10- трубопровод промывочной воды

12- отводной трубопровод

13- трубопровод подачи воды

14- дренажное устройство

Фильтр загружается катионитом через верхний люк, а выгружается – через нижний. Высота слоя катионита в зависимости от жесткости исходной воды может достигать 3-4 м. Внизу фильтра на бетонной подушке устанавливается дренажное устройство, состоящее из коллектора с системой дренажных труб, к которым приварены патрубки

с накрученными колпачками. Колпачки, изготовленные из пластмассы или фарфора, имеют на своих гранях щели шириной 0,3 мм.

Вода поступает в верхнюю часть фильтра, где находится водораспределительное устройство, проходит через слой катионита и отводится через дренажное устройство в деаэрационную колонку и оттуда в бак питательной воды. В процессе смягчения катионитовый материал насыщается кальцием и магнием и теряет свою способность к обмену с солями жесткости. Для возобновления (регенерации) обменной способности через фильтр пропускают раствор поваренной соли (8-10%) или соляной кислоты (1,5-2%) в зависимости от способа катионирования. Регенерация состоит из трех операций: взрыхление фильтрующего материала потоком воды снизу вверх, самой регенерации и отмывки его смягченной водой. Регенерацию в зависимости от качества воды проводят 2-3 раза в сутки. Во время регенерации, которая занимает около 2 часов, воду пропускают через резервный фильтр.

Ревизию фильтра нужно проводить не менее одного раза в год с заменой верхнего слоя катионита (10-15 см), а ремонт с выгрузкой катионита – не менее одного раза в два года.

Водоподготовка для котельной. Котельная вода. Монтаж и обслуживание котельных установок.

Нормы проектирования водоподготовки отопительных и промышленных котельных определяются СНиП II-35-76* «Котельные установки». Согласно этому документу «Водно-химический режим работы котельной должен обеспечивать работу котлов, пароводяного тракта, теплоиспользующего оборудования и тепловых сетей без коррозионных повреждений и отложений накипи и шлама на внутренних поверхностях, получение пара и воды требуемого качества». Состав системы водоподготовки в котельной (в теплоэнергетике принято сокращение ВПУ – водоподготовительная установка) определяется качеством исходной воды, требованиями к очищенной воде, производительностью установки. Требования к очищенной воде зависят от ее назначения и определяются нормативными документами.

Вода в теплоэнергетике. Термины и определения.

Вода, используемая для паровых и водогрейных котлов, в зависимости от технологического участка, имеет разные наименования, закрепленные в нормативных документах:

Сырая вода – вода из источника водоснабжения, не прошедшая очистку и химическую обработку.

Питательная вода – вода на входе в котел, которая должна соответствовать заданным проектом параметрам (химический состав, температура, давление).

Добавочная вода – вода, предназначенная для восполнения потерь, связанных с продувкой котла и утечкой воды и пара в пароконденсатном тракте.

Подпиточная вода – вода, предназначенная для восполнения потерь, связанных с продувкой котла и утечкой воды в теплопотребляющих установках и тепловых сетях.
Котловая вода – вода, циркулирующая внутри котла.

Прямая сетевая вода – вода в напорном трубопроводе тепловой сети от источника до потребителя тепла.

Обратная сетевая вода – вода в тепловой сети от потребителя до сетевого насоса.

Источниками сырой воды могут быть реки, озера, артезианские и грунтовые скважины, городской или поселковый водопровод. Для каждого источника характерны различные примеси и загрязнения, поэтому подбор ВПУ начинают с анализа образца сырой воды. Анализ воды должна проводить специализированная аккредитованная лаборатория. Для поверхностных источников необходимы несколько анализов в разные сезоны, так как состав воды нестабилен.
Обращаясь к нормативной документации для определения требований к подготавливаемой воде необходимо также знать тип используемого котла.

Классификация котлов. Термины и определения.

Все котлы можно разделить на:
– паровые котлы , предназначенные для получения пара;
– водогрейные котлы , предназначенные для нагрева воды под давлением;
– пароводогрейные , предназначенные для получения пара и нагрева воды под давлением.

По способу получения энергии для нагрева воды или получения пара котлы делятся на:
– Энерготехнологические – котлы, в топках которых осуществляется переработка технологических материалов (топлива);
– Котлы-утилизаторы – котлы, в которых используется теплота отходящих горячих газов технологического процесса или двигателей;
– Электрические – котлы, использующие электрическую энергию для нагрева воды или получения пара.

По типу циркуляции рабочей среды котлы делятся на котлы с естественной и принудительной циркуляцией . В зависимости от количества циркуляций, котлы могут быть прямоточные – с однократным движением рабочей среды, и комбинированные – с многократной циркуляцией.

Относительно движения рабочей среды к поверхности нагрева выделяют:
– Газотрубные котлы , в которых продукты сгорания топлива движутся внутри труб поверхностей нагрева, а вода и пароводяная смесь – снаружи труб.
– Водотрубные котлы , в которых вода или пароводяная смесь движется внутри труб, а продукты сгорания топлива – снаружи труб.

Пепейдя по ссылке можно найти нормативную документацию, в которой указаны требования к качеству воды.

Помимо нормативной документации необходимо учесть рекомендации производителя котла, указанные в инструкции по эксплуатации/ руководстве пользователя.

Сетевая вода ГВС должна соответствовать нормам «СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества».

Примеси сырой воды. Методы водоподготовки для котельной.

Примеси, содержащиеся в воде, можно разделить на две группы: растворенные и нерастворенные (механические). Высокая мутность , наличие взвешенных и коллоидных частиц ведет к накоплению шлама и забиванию трубной системы котла и нарушению циркуляции. В зависимости от источника воды и количественных показателей нерастворенных загрязнений выбирается метод механической очистки, осветления. В самом простом случае это механический фильтр с рейтингом фильтрации 200-500 мкм, а при поверхностном водозаборе может потребоваться обработка коагулянтами, флокулянтами, с дальнейшим отстаиванием и осветлением.

К растворенным примесям, влияющим на работу котлового оборудования, в первую очередь относят соли жесткости . При использовании жесткой воды происходит образование накипи на поверхности, ухудшается теплоотдача, происходит перегрев труб со стороны нагрева, что может привести к их разрушению. В зависимости от типа котла предъявляются менее или более жесткие требования по содержанию солей кальция и магния в питательной и котловой воде. На основании требований к очистке, исходной жесткости воды и требуемой производительности выбирается способ умягчения. К основным способам можно отнести:
1.Умягчение на Na-катионитовой смоле;
2.Известкование;
3.Умягчение, снижение общего солесодержания на установках обратного осмоса;
4.Умягчение, снижение общего солесодержания последовательным пропусканием воды через Н-, ОН-ионообменные фильтры.

Наиболее распространённым методом умягчения для котельных небольшой мощности является метод ионного обмена на Na-катионитном фильтре. При протекании воды через слой загрузки ионы кальция и магния замещают ионы натрия в гранулах смолы. Таким образом, ионы жесткости извлекаются из воды, а для поддержания ионного баланса в эквивалентном соотношении выделяются ионы натрия, соли которого обладают высокой растворимостью. Подробнее об умягчении можно узнать в соответствующем разделе сайта. Для непрерывного умягчения используют установки типа Duplex (Дуплекс ) – два фильтра работают одновременно, но регенерируются поочерёдно; или типа Twin (Твин) – два фильтра работают по очереди, регенерация происходит в момент работы другого фильтра. Стоить отметить, что для регенерации Na-китионнообменных фильтров промышленного и коммерческого назначения экономически целесообразно использовать не таблетированную соль, а насыпью. Для возможности применения соли в насыпь необходимы солерастворяющие установки (солерастворители). Ознакомиться с ними можно также на нашем сайте, перейдя по ссылке.

Подготовка питательной воды методом обратного осмоса применяется, когда необходимо очень высокое качество воды и/или получаемого пара, а также когда необходимо решение нескольких задач, например, если помимо умягчения необходимо снизить щелочность воды, удалить хлориды или сульфаты . Установки обратного осмоса (УОО) всегда рассчитываются индивидуально для каждого случая, исходя из качества исходной воды. Очищенная на обратноосмотических мембранных элементах вода называется «пермеатом» и имеет пониженный водородный показатель рН. УОО работают на накопительные емкости, а до подачи исходной воды на установку обязательно необходима предподготовка. Подробнее об установках обратного осмоса можно узнать из соответствующего раздела сайта.

Для воды из скважины характерным является превышение содержания железа и марганца , которые также влияют на рабочий режим котлового оборудования. Выбор метода обезжелезивания определяется многими факторами – от производительности установки до сопутствующих примесей.

Для предотвращения кислородной коррозии необходимо удалить растворенный кислород из питательной воды. Различают несколько видов деаэрации, но наиболее часто применяется термический и химический способ. Химический (реагентный) – введение в воду вещества, связывающего растворенный кислород, чаще всего применяют сульфит, гидросульфит или тиосульфат натрия. При термической обработке питательная вода нагревается до температур, близких к температуре кипения, при этом растворимость газов в воде уменьшается и происходит их удаления. Аппараты, в которых производится термическая дегазация, называются «деаэраторы». Бывают деаэраторы атмосферного, повышенного давления и вакуумные. По способу нагрева деаэраторы делятся на струйные, барботажные и комбинированные. В деаэраторах, помимо кислорода, удаляется также растворенный в воде углекислый газ , который является причиной углекислотной коррозии. Для уменьшения содержания углекислого газа в подпиточной воде используют также подщелачивание.

Существует большое количество реагентов, предназначенных для ингибирования процессов солеотложения и коррозии. Традиционно применяют автоматически дозирующие станции для ввода реагента в предварительно подготовленную воду. В некоторых случаях реагенты совместимы и могут дозироваться из одной ёмкости рабочих растворов, в других – требуется наличие нескольких дозирующих станций. При использовании реагентной коррекционной обработки необходимо следить за приготовлением дозируемых растворов и постоянно контролировать концентрации дозируемых веществ в котловой воде.

Компания «АкваГруп» гарантирует индивидуальный подход к подбору и расчету установки ВПУ для каждого объекта.

Добавить комментарий