Водный режим котлов

Вода, используемая в котельных установках в качестве рабочего тела, обладает свойствами активного и почти универсального растворителя. Содержащиеся в ней примеси, независимо от источников их появления, при определенных условиях могут образовывать на стенках труб твердые отложения. Наиболее интенсивное образование отложений происходит в трубах испарительных и перегревательных поверхностей нагрева, расположенных в зоне интенсивного обогрева. Причем даже небольшой слой этих отложений вследствие низкого коэффициента его теплопроводности может недопустимо повысить температуру металла, а следовательно, привести к разрушению труб.

Поэтому использование природных вод, содержащих большое количество солей, кремневой кислоты, газов, в качестве питательной воды недопустимо. Для приготовления питательной воды требуемого качества природную воду подвергают специальной обработке. Она заключается в удалении минеральных и органических твердых взвешенных в воде примесей, солей жесткости (Са , Mg ) с заменой их легкорастворимыми солями щелочных металлов (К , Na ); общем обессоливании в системе выпарных установок с получением обессоленного конденсата; обескремнивании; дегазации. Такая обработка позволяет существенно снизить содержание примесей в питательной воде. Однако при эксплуатации котла количество примесей в воде постоянно возрастает. Это происходит ввиду добавки воды при восполнении потерь рабочей среды, перехода в воду продуктов коррозии конструкционных материалов. Кислород и углекислота, попадающие в воду, вызывают коррозию металла труб поверхностей нагрева. Соединения кальция и магния, относящиеся к труднорастворимым, как и продукты коррозии железа, меди, образуют накипь. Отложения образуют и легкорастворимые соединения такие, как Na 3 PO 4 ; Na 2 SO 4 , если концентрация их выше растворимости в рабочем теле (воде или паре). Часть примесей кристаллизуется в водяном объеме, образуя шлам.

Надежная и экономичная работа котла достигается путем вывода части примесей из котла, а также ограничением коррозии конструкционных материалов путем организации водно-химического (водного) режима.

В парообразующих поверхностях нагрева барабанного котла одновременно с образованием пара ввиду низкой растворимости солей в паре происходит увеличение концентрации их в воде. Для поддержания концентрации примесей воды в пределах, определяемых качеством получаемого пара и образованием отложений на внутренних поверхностях труб, соли и взвешенные примеси выводят из контура циркуляции вместе с водой путем организации непрерывной продувки. Продувочная вода выводится из последней ступени испарения в количестве 0,5 – 10 % паропроизводительности котла в зависимости от применяемого метода обработки добавочной воды и схемы ступенчатого испарения.

Кроме непрерывной продувки, производят также периодическую продувку из нижних коллекторов экранов. Таким образом удаляют шлам. Режим продувок регламентируется качеством воды и рабочими параметрами среды. Нарушение режима или полное исключение периодической продувки может привести к прикипанию шлама к поверхностям экранных труб холодной воронки.

В прямоточных котлах в экранах происходит испарение всей воды, поэтому отсутствует возможность организации продувки. Примеси ввиду различия их растворимости в воде и паре в том или ином количестве выпадают в виде отложений на внутренних поверхностях труб, а оставшаяся часть выносится с паром. Накопление этих отложений периодически удаляют путем проведения химической промывки котла. Процесс промывки трудоемок и выполним только при остановленном оборудовании.

Снижение скорости коррозии металла труб в современных прямоточных котлах достигается созданием в рабочем теле слабощелочной или нейтральной водной среды. Первая используется в том случае, если трубы подогревателей выполнены из латуни, а вторая – если трубы теплообменников изготовлены из коррозионно-стойкой стали. Слабощелочная среда имеет место при гидразинно-аммиачном комплексонном или гидразинном водном режиме. Нейтральная среда – при дозировании в конденсат газообразного кислорода или раствора перекиси водорода.

Барабанные котлы питают водой, содержащей легкорастворимые соединения.
В основном это соли натрия. Соли кальция и магния обладают малой растворимостью и в процессе парообразования могут давать накипь. Для предотвращения ее образования применяют коррекционный метод внутрикотловой обработки воды. Он заключается в том, что в котел вводят коррекционные добавки, способствующие переводу солей жесткости в неприкипающий шлам. В качестве таких добавок обычно применяют натриевые соли фосфатной кислоты (например, тринатрийфосфат Na 3 PO 4). Водный режим, основанный на вводе фосфатов, называют фосфатным.

Фосфатирование воды с подачей раствора в барабан может осуществляться по щелочно-солевому режиму или режиму чисто фосфатной щелочности. В первом случае для образования неприкипающего легкоподвижного шлама ввод фосфатов осуществляется в щелочную среду, а именно, в барабан. Здесь ввиду многократной циркуляции щелочность воды значительно больше, чем в питательной воде. Образовавшиеся соединения уходят вместе с продувочной водой.

Основная масса шлама, находящегося в воде во взвешенном состоянии, удаляется непрерывной продувкой, а небольшая его часть, скапливающаяся в нижних коллекторах, – периодической продувкой. Для надежного связывания солей кальция в воде поддерживают определенный избыток фосфатов, что однако приводит к существенному повышению щелочности воды (рН > 11), вызывающей коррозию металла. Поэтому при питании барабанного котла маломинерализованной добавочной водой (химически обессоленной) используется режим чисто фосфатной щелочности. Для поддержания умеренной щелочности воды в нее дозируют не только Na 3 PO 4 , но и смесь Na 3 PO 4 с кислой солью фосфорной кислоты Na 2 HPO 4 .

Соблюдение водно-химического режима (ВХР) является необходимым с целью предотвращения развития коррозии и образования отложений в любом оборудовании, где обращается вода.

АКВА-Композит оказывает услуги в области подбора реагентов и оборудования для установления правильного водно-химического режима паровых, водогрейных котельных и систем охлаждения

ИНСТРУКЦИЯ ПО ВЕДЕНИЮ ВОДНО - ХИМИЧЕСКОГО РЕЖИМА

1. Организовать водно-химический режим с целью обеспечения надежной работы , трубопроводов и другого оборудования без повреждения и снижения экономичности, вызванных коррозией металла. Не допускать образование накипи, отложений и шлама на теплопередающих поверхностях оборудования и трубопроводах в котельных, систем теплоснабжения и теплопотребления.

2. Организацию водно-химического режима работы оборудования и его контроль осуществляет подготовленный персонал химической лаборатории или структурного подразделения организации. Организация имеет право привлекать для контроля за водно-химическим режимом другие специализированные организации.

3. Периодичность химического контроля водно-химического режима оборудования устанавливается специализированной наладочной организацией с учетом качества исходной воды и состояния действующего оборудования.
Периодичность контроля качества исходной, подпиточной и сетевой воды, а также воды в точках распределительной сети источников теплоты и тепловых сетей с открытой системой теплоснабжения определяется в соответствии с требованиями санитарных норм и правил. На основании периодичности составляется график химконтроля за водно-химическим режимом.

4. Выбор способов деаэрации питательной воды паровых котлов и подпиточной воды тепловой сети, способов для подпитки котлов и подпитки систем теплоснабжения, разработка технологий водоподготовки должны производиться специализированной (проектной, наладочной) организацией с учетом качества исходной (сырой) воды, назначения котельной, санитарных требований к теплоносителю, требований, определяемых конструкцией теплопотребляющего оборудования, условий безопасной эксплуатации, технико-экономических показателей и в соответствии с требованиями заводов-изготовителей. Внутрикотловой водно-химический режим и его коррекция определяются специализированной наладочной организацией на основании теплотехнических испытаний. Эксплуатация котлов без докотловой или внутрикотловой обработки воды не допускается. Любые изменения проектных схем и конструкций оборудования, которые могут влиять на работу водоподготовительных установок, а также на водно-химический режим котельной, согласовываются со специализированной (проектной, наладочной) организацией.

5. Оборудование, трубопроводы и арматура водоподготовительных установок и установок очистки конденсата, а также строительных конструкций, поверхности которых соприкасаются с коррозионно-активной средой, защищаются специальным антикоррозионным покрытием или изготавливаются из коррозионно-стойких материалов.

6. Котельные принимаются в эксплуатацию только при исправном оборудовании водоподготовительной установки, включая , при полной загрузке фильтров и оснащении их контрольно-измерительными приборами. Состав водоподготовительной установки и способ деаэрации (вакуумный, атмосферный деаэратор) определяются технико-экономическим обоснованием при проектировании.

7. На всех контролируемых участках пароводяного тракта устанавливаются с холодильниками для охлаждения проб до 20-40 °C. Пробоотборные линии и поверхности охлаждения холодильников выполняются из нержавеющей стали.

8. До ввода тепловых энергоустановок в эксплуатацию следует: наладить работу водоподготовки и системы деаэрации с привлечением специализированной организации, провести испытание на прочность и плотность деаэратора и аппаратов водоподготовки питательной и подпиточной воды. При отсутствии в паровой котельной пара для работы деаэратора до пуска котла необходимо выполнить только испытание на прочность и плотность деаэратора и осуществить наладку гидравлической части аппарата;
подвергнуть котел реагентной или водной с привлечением специализированной организации (способ промывки котла в зависимости от местных условий определяет наладочная организация). В случае необходимости до подключения котла подвергаются промывке аппараты и трассы тепловодоснабжения, к которым подключается водогрейный котел. Котел может быть включен в работу только после завершения его промывки, когда жесткость и содержание растворенного кислорода в воде перед котлом будут соответствовать требованиям настоящих Правил; концентрация соединений железа при этом не должна превышать предельные показатели более чем на 50 %.

9. Для тепловых энергоустановок с учетом требований предприятий-изготовителей, настоящих Правил и других нормативно-технических документов разрабатываются инструкция по ведению водно-химического режима и инструкция по эксплуатации установки (установок) для докотловой обработки воды с режимными картами, в которых должны быть указаны:
назначение инструкции и перечень должностей, для которых знание инструкции обязательно;
перечень использованных при составлении инструкции документов;
технические данные и краткое описание основных узлов, а также основного и вспомогательного оборудования, в том числе котлов, деаэрационной установки, установок для коррекционной обработки, установок для консервации и химической очистки оборудования, установок для водоподготовки со складским хозяйством;
перечень и схема точек отбора проб воды, пара и конденсата для ручного и автоматического химического контроля;
нормы качества добавочной, питательной и котловой воды, пара и конденсата;
нормы качества подпиточной и сетевой воды в тепловых сетях;
график, объемы и методы химического контроля, методики проведения химических анализов со ссылкой на нормативную документацию;
перечень и краткое описание систем автоматики, измерений и сигнализации установок для докотловой обработки воды и используемых в организации контроля за водно-химическим режимом;
порядок выполнения операций по подготовке и пуску оборудования и включению его в работу в периоды нормальной эксплуатации, после останова оборудования, а также после монтажа или ремонта установок (проверка окончания работ на оборудовании, осмотр оборудования, проверка готовности к пуску, подготовка к пуску, пуск оборудования из различных тепловых состояний);
порядок выполнения операций по обслуживанию оборудования во время нормальной эксплуатации;
порядок выполнения операций по контролю за режимом деаэрации, режимом коррекционной обработки воды при пуске, нормальной эксплуатации и остановке котла;
порядок выполнения операций при остановке оборудования (в резерв, для ремонта, аварийно) и мероприятий, проводимых во время остановки (отмывка, консервация, оценка состояния оборудования для выявления необходимости очисток, принятие мер против коррозионных повреждений, ремонт и т. п.);
случаи, в которых не допускается пуск оборудования и выполнение отдельных операций при его работе;
перечень возможных неисправностей и мер по их ликвидации;
основные правила техники безопасности при обслуживании основного и вспомогательного оборудования и при работе в химической лаборатории;
схема водоподготовительных установок и установок для коррекционной обработки;
перечень и нормы расхода реагентов, необходимых для эксплуатации водоподготовительных установок и коррекционной обработки, а также реактивов, предназначенных для аналитических определений.

10. Инструкции и режимные карты утверждаются техническим руководителем организации и находятся на рабочих местах персонала.

11. Периодически, не реже 1 раза в 3 года, с привлечением специализированной организации, производить ревизию водоподготовительного оборудования и его наладку, теплохимические испытания паровых и водогрейных котлов и наладку их водно-химических режимов, по результатам которых следует вносить необходимые корректировки в инструкцию по ведению водно-химического режима, а также в инструкцию по эксплуатации установок для докотловой обработки воды и в режимные карты водно-химического режима. В режимные карты и инструкции по ведению водно-химического режима и эксплуатации установок докотловой обработки воды при этом вносятся изменения, а сами они переутверждаются.
До указанного срока режимные карты следует пересматривать в случаях повреждения котлов по причинам, связанным с их водно-химическим режимом, а также при реконструкции котлов, изменении вида топлива или основных параметров (давление, производительность, температура перегретого пара), водно-химического режима и водоподготовительной установки, при изменении требований к качеству исходной и обработанной воды.

12. В котельных организовывается ежегодный внутренний осмотр основного оборудования (барабаны и коллекторы котлов) и вспомогательного оборудования водоподготовительных установок (фильтров, складов мокрого хранения реагентов, оборудования для коррекционной обработки и т. д.) с составлением актов, утверждаемых техническим руководителем.
Внутренние осмотры оборудования, отбор проб отложений, вырезку образцов труб, составление актов осмотров, а также расследование аварий и неполадок, связанных с водно-химическим режимом, должен выполнять персонал соответствующего технологического цеха с участием персонала химического цеха (лаборатории или соответствующего подразделения), а при отсутствии такового с привлечением по договору представителей наладочных организаций.

13. В дополнение к внутреннему осмотру оборудования организовываются вырезки образцов наиболее теплонапряженных труб котлов, а также отбор проб отложений и шлама из подогревателей, трубопроводов и другого оборудования.
Периодичность вырезок образцов труб котельного оборудования устанавливает специализированная наладочная организация при наладке водно-химических режимов оборудования с учетом графиков проведения капитальных ремонтов оборудования с внесением этой величины в инструкции по ведению водно-химического режима, но не реже, чем через:
15 000 ч эксплуатации котлов, работающих на жидком и газообразном топливе или на их смеси;
18 000 ч эксплуатации котлов, работающих на твердом топливе или смеси твердого и газообразного топлива.

14. Периодичность и водогрейного оборудования устанавливается такой, чтобы удельная загрязненность отложениями на наиболее теплонапряженных участках поверхностей нагрева котла к моменту его остановки на чистку не превышала:
для паровых котлов - 500 г/м2 при работе на газообразном и твердом топливе, 300 г/м2 при работе на жидком топливе; для водогрейных котлов - 1000 г/м2.
Для сетевых подогревателей очистку следует проводить при превышении температурного напора выше установленных норм или увеличении гидравлического сопротивления более чем в 1,5 раза по сравнению с проектными данными.
Способ проведения очистки оборудования, а также необходимость принятия других мер, препятствующих коррозии и образованию отложений, определяются специализированной наладочной организацией в зависимости от количества и химического состава отложения, а также на основании данных внутреннего осмотра оборудования. Для оценки эффективности проведенной химической очистки оборудования контрольные образцы труб вырезают до и после очистки.

15. Качество котловой воды и добавочной воды для подпитки паровых котлов, а также качество составляющих питательной воды (конденсат регенеративных, сетевых и других подогревателей, вод дренажных баков, баков нижних точек, баков запаса конденсата и других потоков) устанавливается в режимных картах по ведению водно-химического режима тепловых энергоустановок по результатам теплохимических испытаний и наладки оборудования. Качество указанных вод должно быть таким, чтобы обеспечивалось соблюдение норм качества питательной воды. При загрязненности составляющих питательной воды, вызывающей нарушение норм, они до возвращения в цикл подвергаются очистке или сбрасываются.
Качество насыщенного пара паровых котлов устанавливается в режимных картах водно-химического режима по результатам тепло-химических испытаний.

16. Непосредственная присадка гидразина и других токсичных веществ в подпиточную воду тепловых сетей и сетевую воду не допускается.
и для коррекционной обработки подпиточной и сетевой воды, проходят гигиеническую оценку в установленном порядке для применения в практике горячего водоснабжения. Остаточное содержание (концентрации) веществ в воде не должно превышать гигиенических нормативов.

17. Каждый случай подачи необработанной воды для подпитки тепловой сети отмечается в оперативном журнале с указанием количества поданной воды и источника водоснабжения. Контроль качества сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах каждого вывода осуществляется с помощью специальных пробоотборников.

18. В котельной необходимо вести журнал (ведомость) по водоподготовке и водно-химическому режиму котлов для записей результатов анализов воды, пара, конденсата, реагентов, о продувках котлов и операциях по обслуживанию оборудования водоподготовки в соответствии с утвержденной режимной картой и периодичностью химического контроля. При каждой остановке котла для чистки внутренних поверхностей его элементов в журнале по водоподготовке производится описание физико-механических свойств и толщины отложений, накипи и шлама.

19. На резервных линиях сырой воды, присоединенных к линиям умягченной воды или конденсата, а также к питательным бакам, устанавливают два запорных органа и контрольный кран между ними. Запорные органы должны находиться в закрытом положении и быть опломбированы, контрольный кран открыт. 22. для тепловых энергоустановок устанавливаются требованиями изготовителя оборудования тепловых энергоустановок. При отсутствии указанных требований по качеству следует руководствоваться государственными стандартами.

ТИПОВАЯ ИНСТРУКЦИЯ

по организации химического контроля за ведением рационального водно- химического режима паровых, водогрейных котлов и тепловых сетей.

Инструкцию должны знать:

I . Начальник района

!. Ведущий инженер теплотехник

\. Дежурный инженер смены

I . Инженер-химик

5. Лаборант-аппаратчик ХВП

5. Начальник службы теплосети.

Водно-химический режим котлов можно рассматривать как систему мероприятий по защите конструкционных материалов от коррозии, ограничению поступления в теплоноситель вредных примесей и выведению их из контура, предотвращению образования накипи и отло­ жений на теплопередающих поверхностях. Целью этих мероприятий является обеспечение безопасной и надеж­ ной работы оборудования в течение заданного ресурса времени путем поддержания чистоты металлических поверхностей энергетических контуров и максималь­ ного подавления коррозии. Повышенные требования к водно-химическому режиму котлов вызывают необ­ходимость жесткого и постоянного химического конт­ роля за качеством теплоносителя.

1. ВОДНО-ХИМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ ПАРОВЫХ, ВОДО­ ГРЕЙНЫХ КОТЛОВ И ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ.

1.1. Паровые котлы.

Ведение нормального водно-химического режима паровых котлов треследует цель:

- получение чистого пара;

- отсутствие на поверхностях нагрева котлов солевых отложе-
4ий(накипи) и прикипания образовавшегося шлама(так называемой вторичной нат
сипи;

- предотвращение всех типов коррозии котельного металла и парокон-
1енсатного тракта, несущего продукты коррозии в котел;

Перечисленные требования удовлетворяются путем принятия мер в двух >сновных направлениях:

При подготовке исходной воды;

При регулировании качества котловой воды.

Подготовка исходной воды в зависимости от ее качества и требований, связанных с конструкцией котла, может осуществляться путем:

- докотловон обработки воды с удалением накипеобразователей Са, Mq (Na-катионирование), свободной и связанной углекислоты, кислорода(деаэрация), снижением щелочности и солесодержания(известкование, водород-катионирова-ние);

- внутрикотловой обработки воды(с дозировкой реагентов при обяза­тельном и надежном удалении шлама).

Регулирование качества котловой воды осуществляется путем продув­ки котлов. Применение любого метода обработки воды; внутрикотлового, докотло-вого, докотлового с последующей коррекционной обработкой химически очищен­ной или питательной воды - требует осуществления продувки паровых котлов. В условиях эксплуатации котлов различают два способа продувки котлов: периоди­ческую и непрерывную.

1.2. Водогрейные котлы и тепловые сети.

1.2.1. Теплофикационные водогрейные котлы предназначены в основном
для подогрева воды по тепловому графику в течение нескольких отопительных се­
зонов без очистки и дополнительных средств защиты от внутренней коррозии по­
верхностей нагрева. В основном режиме температура нагрева воды обычно колеб­
лется в пределах 120-130 °С, в пиковом режиме -150 °С(по тепловому графику теп­
ловой сети 150-70 °С).

1.2.2. При эксплуатации теплофикационных котлов и тепловых сетей
серьезное внимание уделяется организации рационального водно-химического ре­
жима. Он должен обеспечить нормативные показатели качества добавочной и сете­
вой воды, поддержание которых должно предотвратить наюше- и шламообразова-
ние, а также коррозионные повреждения в оборудовании и по всему тракту сетей.

1.2.3. Качество подпиточной и сетевой воды прежде всего должно обес­
печить безнакипную работу наиболее требовательных к воде агрегатов - водогрей­
ных котлов.

1.2.4. Качество воды, добавляемой в теплосеть любого типа, определяет­
ся схемой установки водоподготовки и правильной ее эксплуатации, а также нор­
мальной работой деаэрационного узла.

1.2.5. Качество сетевой воды во многом зависит от работы теплофикаци­
онного оборудования и подогревателей, находящихся в ведении потребителей и
службы теплосети.

1.2.6. Безнакипная, нормальная бесперебойная работа водогрейных кот­
лов в той степени, в какой на нее влияет водно-химический режим, определяется
качеством именно сетевой воды, поскольку в котел поступает как вода, возвращае­
мая от потребителей(вода обратной магистрали), так и вода, добавляемая для по­
крытия водоразбора и потерь в сети(открытая система) или только потерь(закрытая
система). Ухудшение качества сетевой воды в результате присосов сырой воды и
примесей оказывает отрицательное влияние на работу водогрейных котлов.

1.2.7. Поддержание водно-химического режима в пределах норм являет­ся задачей не только работников районных котельных(источники тепла и воды), но и работников тепловых сетей, обслуживающих теплотрассы и тепловые пункты.

1.3. Водоподготовка и водно-химический режим тепловых стан­ ций и сетей.

1.3.1. Режим эксплуатации водоподготовительных установок(ВПУ) и водно-химический режим(ВХР) должны обеспечивать работу тепловых станций и тепловых сетей без повреждений и снижения экономичности, вызванных коррозией внутренних поверхностей водоподготовительного, теплоэнергетического и сетевого оборудования, а также образованием накипи, шлама в оборудовании и трубопрово­дах тепловых станций и тепловых сетей.

1.3.2. Организацию и контроль за водно-химическим режимом работы
оборудования тепловых станций и организаций, эксплуатирующих тепловые сети,
должен осуществлять персонал соответствующего подразделения.

1.3.3. Включение в работу и отключение любого оборудования, могущие
вызвать ухудшение качества воды и пара, должны быть согласованы с соответст­
вующим подразделением. х

1.3.4.Внутренние осмотры оборудования, отбор проб отложений, вырезку образцов труб, составление актов осмотра, а также расследование аварий и непола­док, связанных с водно-химическим режимом, должен выполнять персона,! соот­ветствующего технологического цеха предприятия «Теплоэнергоремонт»с участием эксплуатации.

2. ЗАДАЧИ И ОБЪЕМ ХИМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ.

Одной из основных задач химконтроля в котельных является оценка со­стояния эксплуатирующегося теплосилового оборудования в отношении коррозии и образования различного вида отложений. Вторая основная задача химконтроля -выявление различных неполадок и дефектов режима работы оборудования.

Экономичная и бесперебойная работа котлов обеспечивается ведением рационального водно-химического режима (ВХР).

С усовершенствованием оборудования, в частности, увеличением тепло­вых напряжений поверхностей нагрева, повышается опасность коррозии и на-кипеобразования. В связи с этим растут и требования к водно-химическому режиму и контролю за ним.

Текущий(оперативный) химконтроль или эксплуатационный, выполняе­мый ежесуточно, обеспечивает необходимое качество воды на различных участках тракта, своевременно устанавливает величину отклонений от нормы и дает возможность принимать необходимые решения.

Периодический контроль позволяет более глубоко и всесторонне оцени­вать работу оборудования.

Водно-химический режим паровых котлов надо рассматривать как часть водно-химического режима энергетического блока. В общем виде за­дачей водно-химического режима блока (ВХР) является обеспечение надеж­ности и экономичности работы всего оборудования блока. Эта задача может быть решена при:

Обеспечении необходимой чистоты питательной воды и перегретого

Ограничении образования отложений в паровом котле, турбине, трубо­проводах;

Снижении до безопасного уровня интенсивности коррозионных про­цессов в оборудовании и трубопроводах.

Решение этих задач определяется типом оборудования, параметрами водного теплоносителя, материалом оборудования, количеством и составом примесей и т. п. Учитывая это многообразие условий работы блоков, стано­вится ясным, что для каждого случая надо выбирать оптимальные методы решения задач ВХР.

Необходимая чистота пара определяется предотвращением заноса при­месями проточной части турбины. Паровая турбина чувствительна к отло­жениям примеси: достаточно 3-4 кг отложений на лопатках, чтобы турбина 300 МВт снизила свою мощность и экономичность. С увеличением давле­ния перед турбиной уменьшается проходное сечение лопаточного аппарата и, следовательно, возрастает влияние солевого заноса на ее работу. Поэтому с ростом давления перегретого пара возрастают требования к его чистоте.

В таблице 12.2 представлены нормы качества пара для барабанных котлов и котлов сверхкритического давления (гіо «Правилам технической эксплуатации электрических станций и сетей»).

Нормирование качества пара ведется по натрию, так как соединения натрия составляют значительную долю примесей пара, и кремнекислоте, растворимость которой в паре с ростом давления существенно возрастает, и она в турбине образует трудно смываемые отложения.

В барабанных котлах нормам табл. 12.2 должен соответствовать не только перегретый, но и насыщенный пар, поскольку возможно выпаде­ние примесей в поверхностях пароперегревателя. Концентрация примесей в насыщенном паре С"п определяется уносом влаги и, %, и растворимостью в паре, характеризуемой коэффициентом распределения Кр, %,

С> = (ш + Кр)^

Где концентрация примесей в котловой воде Скв для одноступенчатой схемы испарения определяется по формуле

Скв = (100+р) Спв

Величина С"п может быть уменьшена за счет:

Улучшения сепарции влаги от пара (уменьшается и);

Перевода примесей в соединения с меньшим коэффициентом распре­деления;

Увеличения продувки р, перехода на двух - или трехступенчатую схему испарения;

Снижения концентрации примеси в питательной воде.

Концентрацию примеси в паре Сп, уходящем из барабана, можно су­щественно снизить по сравнению с С"п путем организации промывки пара на специальном устройстве.

Таким образом, в барабанном котле качество пара зависит не толь­ко от качества питательной воды, но и других факторов. Поэтому нормы качества питательной воды для этих котлов устанавливаются менее жест­кие (табл. 12.3), использовать блочные обессоливающие установки в этом случае экономически не выгодно.

В прямоточных котлах примеси питательной воды переходят в пар или образуют внутритрубные отложения, что отрицательно сказывается на ра­боте котла. Качество питательной воды прямоточных котлов должно быть высокое (табл. 12.3). Добавочная вода проходит химическое обессоливание. В блоках СКД организуется 100%-ая конденсатоочистка в БОУ для удаления механических примесей (нерастворенных продуктов коррозии конструкци­онных материалов), коллоидно-дисперсных и растворенных веществ, попа­дающих в конденсат за счет присосов в конденсаторе.

Вторая задача ВХР - ограничение образования отложений в котле - в барабанном котле решается за счет снижения Скв (продувка, ступенча­тое испарение), а в прямоточном котле докритического давления может быть выделена переходная зона для отложения в ней большинства приме­сей. Во всех случаях устанавливаются предельные концентрации примесей в питательной воде и проводится коррекция химического состава воды для уменьшения количества отложений и увеличения их теплопроводности.

Полностью избежать отложений в поверхностях котла не удается, по­этому для их удаления проводятся периодически химические промывки котла или его отдельных поверхностей.

В барабанных котлах ограничение жесткости питательной воды (со­единения Са и Mg) определяется необходимостью избежать их отложения на стенках труб и образования большого количества шлама, который мо­жет прикипать к поверхности труб. С увеличением давления в котле (со­ответственно увеличивается и температура котловой воды) растворимость большинства соединений Са и Mg уменьшается, возрастает опасность об­разования отложений. Поэтому с ростом давления допустимая жесткость питательной воды снижается. Для котлов, сжигающих мазут с высокими тепловыми потоками в топке, содержание Са и Mg должно быть уменьшено.

Нормирование кремнекислоты в питательной воде производится из расчета обеспечения чистоты насыщенного пара с учетом продувки кот­ла и промывки пара.

Свободная угольная кислота (ССЬ) в воде после деаэратора должна от­сутствовать, а величина рН питательной воды должна быть в пределах 9,1+- 0,1. Нормирование угольной кислоты и кислорода обусловлено тем, что они вызывают коррозию пароводяного тракта. Для связывания кислорода, присутствующего в питательной воде за счет присосов в вакуумной части конденсатного тракта и неполностью удаленного при деаэрации, произво­дится обработка турбинного конденсата гидразином N2H4. Поддержание гидразина в пределах 20-60 мкг/кг перед котлом обеспечивает подавление кислородной коррозии.

Связывание остаточной после деаэратора концентрации углекислоты производится аммиачной обработкой питательной воды. Аммиак NH3 свя­зывает угольную кислоту и повышает рН до величин слабощелочной среды, при которой коррозия углеродистых сталей снижается. Чрезмерное количе­ство аммиака (свыше 1 ООО мкг/кг) приводит к аммиачной коррозии латун­ных трубок конденсатора и ПНД.

Примеси железа образуют малотеплопроводные отложения на теплона - пряженных поверхностях нагрева, приводящие к пережогу труб. С ростом давления в котле интенсивность образования железоокисных отложений увеличивается (уменьшается растворимость, увеличиваются тепловые по­токи). Количество соединений железа в питательной воде зависит, в основ­ном, от интенсивности коррозионных процессов во время работы и при простоях . Повышенное против норм содержание железа сви­детельствует о нарушениях при проведении коррекционной обработки пи­тательной воды. Существенное влияние на концентрацию железа в воде имеют предпусковые химические очистки, эффективная консервация обо­рудования при его простоях и т. п.

В прямоточных котлах СКД качество питательной воды должно быть равным или близким к качеству пара.

Растворимость соединений меди, натрия и кремнекислоты в водном теплоносителе СКД достаточна велика, и эти соединения проходят котел транзитом. Допустимые концентрации Си, Na и SiCb в питательной воде обусловлены надежной работой турбины.

Снижение допустимых концентраций соединений железа и солей жест­кости в питательной воде направлено на уменьшение скорости роста мало­теплопроводных отложений в радиационных поверхностях нагрева, особен­но в котлах, сжигающих мазут.

Интенсивность образования железоокисных отложений в котле зависит не только от концентрации железа в питательной воде, но и от скорости кор­розионных процессов в самом котле. Поэтому водно-химические режимы прямоточных котлов должны обеспечивать подавление коррозии во всем пароводяном тракте блока.

Как уже отмечалось, на блоках СКД производится очистка конденса­та турбин на БОУ. Особенно важную роль играет конденсатоочистка при пусках и других неустановившихся режимах, когда содержание продуктов коррозии и других загрязнений в теплоносителе резко возрастает.

Третья задача ВХР - снижение интенсивности коррозионных процес­сов - решается путем ввода в конденсат и питательную воду реагентов, снижающих скорость коррозии, создающих на поверхности металла защит­ные пленки с высокой теплопроводностью.

Таким образом, для выполнения своих задач воднохимические режимы энергетических установок должны обеспечить выполнение норм качества пара и питательной воды, а также ряда других условий, обеспечивающих надежную и экономичную работу оборудования. В частности, в табл. 12.4 приведены допустимые значения ряда показателей работы блока, обуслов­ленные водно-химическими режимами (эти показатели оцениваются при сжигании мазута через 7 000 часов, а при сжигании газа и твердых топ­лив - через 24000 часов эксплуатации).

Глава 5. ВОДНЫЙ РЕЖИМ ПАРОВЫХ КОТЛОВ

Водоподготовка

Эффективность работы энергетической установки и ее эксплуатационная надежность зависят от качества используемой котлом воды.

Различают котловую, питательную и добавочную воды. Вода, циркулирующая в котле, называется котловой , а подаваемая в котел в процессе его работы – питательной . В качестве пита­тельной воды обычно используют конденсат пара, который от­работал в турбине и паровых вспомогательных механизмах. С этой целью конденсат собирается и возвращается в паровой Котел, таким образом, цикл использования воды поддержи­вается замкнутым. Для восполнения утечек пара и воды в замк­нутый цикл вводят добавочную воду (дистиллят), приготовляемую в испарительных установках из морской воды.

В котловой воде при ее испарении накапливаются соли, ко­торые поступают в котел с питательной водой и не покидают его вместе с уходящим из котла паром. Повышение концентра­ции раствора солей в котловой воде приводит к появлению на внутренних поверхностях нагрева плотной или рыхлой накипи. Из-за образовавшейся в трубах накипи, имеющей сравнительно низкую теплопроводность, ухудшается охлаждение труб из­нутри, они могут перегреться («перегореть») и потерять проч­ность, что, как правило, приводит к их разрыву.

Водный режим котлов необходимо организовать так, чтобы все соли, попавшие в котел с питательной водой и склонные к накипеобразованию, выделялись в воде только в виде легко­подвижного неприкипающего шлама, то есть взвесей, удаляемых из котла с продуваемой периодически или непрерывно водой. Процесс периодического или непрерывного продувания котловой воды должен сопровождать работу любого парового котла, что­бы не допустить появления накипи. Образование в котле твер­дой накипи следует рассматривать как предаварийное состояние.

Под воздействием воды, пара и пароводяной смеси металли­ческая поверхность нагрева внутри трубы подвергается корро­зии. Окислителями в этом процессе являются растворенные в воде кислород и углекислый газ. Коррозия внутренних поверх­ностей нагрева обусловлена в основном электрохимическими процессами. При электрохимической коррозии окисление вы­звано переходом ионов металла в раствор (котловую воду) и накоплением в металле эквивалентного количества электронов. В результате появляется разность потенциалов и так называе­мый «коррозионный» ток. Чем больше в воде растворенных при­месей, тем больше коррозионный ток и выше скорость коррозии металла.

Если температура стенки выше 250°С, то на ее поверхности образуется плотная оксидная пленка, которая препятствует раз­витию коррозии. Образованию такой пленки способствует ще­лочность воды. Кислород и углекислый газ снижают прочность защитной пленки, вызывают появление локальных язвин, осо­бенно в местах соединений отдельных деталей. При значениях температуры более 500°С наблюдается химическая коррозия поверхности нагрева, при которой окислителем является водя­ной пар.

Наличие примесей в котловой воде способствует набуханию уровня и вспениванию воды в пароводяном коллекторе. В этом случае пар, выходя из коллектора, может захватить и увлечь за собой капельки воды, а вместе с ними и содержащиеся в них соли. Уносимые паром соли в итоге откладываются в паропере­гревателе, трубопроводах, арматуре и даже на лопатках тур­бины, ухудшая их работу.

Для предотвращения уноса влаги и растворенных в ней солей необходимо: 1) погасить в пароводяном коллекторе котла кине­тическую энергию струй пароводяной смеси, выходящих из подъемных труб; 2) создать равномерный выход пара через зер­кало испарения; 3) обеспечить строго вертикальное движение пара в паровом пространстве с минимально возможной ско­ростью; 4) осуществить сепарацию пара и промывку его чистой питательной водой.

Первые две задачи решаются путем установки ниже уровня воды в коллекторе дырчатого щита с отверстиями диаметром 10–20 мм. Щит создает дополнительное сопротивление движе­нию пара, способствует образованию паровой подушки, в кото­рой гасится кинетическая энергия пароводяных струй. Третье условие обеспечивается установкой потолочного паросборного дырчатого щита с диаметром отверстий 10 мм, выравниваю­щего сбор пара по длине коллектора. Четвертая задача выпол­няется путем размещения в паровом пространстве коллектора сепарационного устройства и специального щита, образующего каскад воды. На щит подают около половины вводимой в кол­лектор питательной воды, которая растекается по его поверх­ности ровным слоем. Пар подается под щит и проходит через слой стекающей питательной воды. При этом капли котловой воды, содержавшиеся в паре, уносятся питательной водой. Вме­сто них пар захватывает капли питательной воды, в которой солей значительно меньше, и направляется в сепаратор, где от­деляется от влаги. В итоге пар, выходящий из коллектора кот­ла, очищается. Специальная химическая служба контролирует чистоту пара отбором проб.

Для обеспечения надежной работы котла производят вне- и внутрикотловую обработку воды, продувку котла и сепарацию пара.

Требования к качеству котловой воды зависят от назначения котла и рабочего давления пара. Основными показателями ка­чества воды являются: общее солесодержание, содержание хло­ридов, общая жесткость, щелочность, щелочное, фосфатное и нитратное числа, концентрация водородных ионов, содержание газов.

Общая жесткость определяется количеством растворенных в воде солей кальция и магния, которые являются основными накипеобразующими веществами. Количественно жесткость ха­рактеризуется суммарной концентрацией ионов кальция и маг­ния, выраженной в миллиграмм-эквивалентах на 1 кг воды (мг-экв/кг). Миллиграмм-эквивалент – это количество вещества, соответствующее его атомной массе. Принятый за единицу же­сткости 1 мг-экв/кг соответствует содержанию 0,02 мг кальция и 0,012 мг магния в 1 кг воды.

Щелочность воды обусловлена введением в нее химических соединений (реагентов) с целью уменьшения жесткости, а сле­довательно, накипеобразования. Показателем щелочности слу­жит щелочное число, под которым понимают количество кис­лоты, необходимой для нейтрализации раствора, пересчитанное на концентрацию щелочи NaOH в мг/кг воды. О щелочности воды можно судить также по фосфатному и нитратному числам и концентрации водородных ионов. Фосфатное число характери­зует количество фосфорного ангидрида РО 4 , а нитратное – содержание в воде NaNO 3 в мг/кг. Концентрацию водород­ных ионов определяет водородный показатель рН. Чистая нейтральная вода при температуре 22°С имеет рН = 7. Если рН < 7, то вода имеет щелочную реакцию; если рН > 7, то кислотную.

Содержание газов показывает концентрацию в воде кисло­рода и углекислого газа в мг/кг. Кислород – основной корро­зионный агент, вызывающий коррозию поверхностей нагрева котла. Углекислый газ способствует активизации коррозионных процессов, влияет на процессы водоподготовки. Растворимость газов в воде зависит от давления газа над водой и температуры воды. С ростом давления растворимость газов в воде повышает­ся, а с увеличением температуры – уменьшается. При кипении воды растворимость кислорода стремится к нулю.

Нормы качества воды для котлов морских судов приведены в табл. 5.1. Таким образом, основные задачи водоподготовки и водного режима котлов заключаются в устранении накипеоб­разования, снижении коррозионного воздействия, уменьшении солевого уноса.

Главная » Конституционное право » Задачи водно-химических режимов и нормы качества пара и питательной воды. Проблемы водно-химического режима паровых и водогрейных котлов, работающих на металлургических предприятиях