Жесткость воды в котельной

Поступающая на котельные установки вода называется сырой, или исходной. Это термин подразумевает, что она нуждается в дополнительной подготовке (очистке, умягчении, дегазации и т.д.). Избыточная жесткость воды котлов — одна из самых серьезных угроз для котлового оборудования, насосов и водопроводов. В отличие от механических примесей, от растворенных в воде карбонатов и других солей избавиться обычной фильтрацией не получится. Необходимы специальные установки для умягчения.

Что такое жесткость воды для котлов

В теплоэнергетике под жесткостью воды подразумевается процентное содержание в ней солей кальция и магния. На жесткость для котлов проверяются все категории воды — питательная, подпиточная, котловая. Но в первую очередь водоподготовка производится для сырой воды, которая затем направляется на разные нужды котельного хозяйства.

Жесткость делят на три категории:

1. Жк — карбонатная;
2. Жнк — некарбонатная;
3. Жо — общая.

По параметру Жк вода характеризуется наличием гидрокарбонатов кальция и магния. Снизить жесткость воды на котельной можно путем предварительного нагревания воды. При повышении температуры растворимые карбонаты выпадают в осадок, образуя химические формы СаСО₃, и MgCO₃. Осадок удаляется из резервуара водоподготовки после откачки воды в систему питания котла. Такая жесткость называется временной, так как устранить ее достаточно просто.

Некарбонатная жесткость Жнк определяется наличием других солей кальция и магния CaSO₄, MgSO₄, СаСl₂, MgCl₂ (продуктов реакций с иными видами кислот, например, сульфатами, фосфатами и т.д.). Это трудноустранимая жесткость, которая называется постоянной или сульфатной.

Общая жесткость Жо — суммарное содержание ионов кальция и магния во всех формах. Эта норма жесткости воды для котлов приводится в нормативных документах, в частности, ГОСТ 20995-75, СанПиН 2.1.4.1074-01, СНиП 11-36-73 «Тепловые сети. Нормы проектирования», указаны допустимые уровни содержания этих элементов. По исходным параметрам сырой воды, жидкость делится на категории:

• мягкая — до 2 ммоль/кг;
• средняя — 2 — 10 ммоль/кг;
• жесткая — ≥ 10 ммоль/кг.

В технической литературе используется единица измерения жесткости грамм эквивалента, показывающая, сколько миллиграммов вещества растворено в 1 кг воды. В этих единицах измеряется щелочность воды — содержание едкого натра, кальцинованной соды, тринатрийфосфата и других щелочных соединений, растворимых в воде. По виду загрязнений щелочность делится на гидратную, гидрокарбонатную и карбонатную.

Если общая жесткость воды в котлах и щелочность выходят за пределы нормы, то оборудование находится под угрозой образования накипи и ускорения коррозионных процессов. Это приводит к:

• закупорке трубопроводов;
• выходу из строя клапанов;
• снижению теплоотдачи из-за образовавшегося на стенках котлов и труб осадков;
• перегрузке насосов;
• неконтролированному повышению давления.

Для увеличения ресурса оборудования, повышения КПД систем отопления и снижения вероятности нештатных и аварийных ситуаций предназначены установки умягчения воды. Это специальное оборудование, которое предназначено для очистки воды от солей и щелочей. С его помощью снижают жесткость на котельной.

Требования по содержанию карбонатов, сульфатов и других примесей касаются также перегретого пара, использующегося в паровых котлах энергетического и отопительного назначения. Нормы по жесткости для котлов приведены в ГОСТ.

Определение жесткости воды в котельной

Для анализа характеристик котловой воды по жесткости применяются специальные методики, утвержденные на законодательном уровне и описанные в нормативных документах. Проверка воды на соответствие норм жесткости для водогрейных и паровых котлов производится в специальных лабораториях, которые выдают протоколы установленного образца, служащие основанием для организации процесса водоподготовки. Проверяется вода по параметрам:

• Ph;
• прозрачности;
• щелочности всех типов;
• содержанию хлоридов;
• наличию общего железа;
• сульфатность;
• общую жесткость;
• наличие нефтепродуктов.

Также могут анализироваться и другие характеристики, например: наличие сухого остатка, количество растворенного кислорода и углекислого газа.

Анализ воды на жесткость в котельных производится разными способами. Общая жесткость исследуется по методике комплексонометрического титрования, при этом используются специальные индикаторы (этиохром «Т», Трилон и другие). Также используются специальные приборы, основным из которых выступает TDS-метр, или солемер. Он работает по принципу измерения электрического сопротивления воды с растворенными в ней солями. Чем ниже концентрация примесей, тем больше сопротивление. Для определения массового содержания примесей используется прибор «АКМС-1», подсчитывающий Жо в мг-экв/литр.

После анализа воды на жесткость для котельных инженеры получают объективную информацию для организации работы станции по таким параметрам:

• объему продувки котлов;
• влажности пара;
• расходу реагентов;
• глубине очистки;
• оценке работы оборудования водоподготовки.

Данные из лаборатории позволяют правильно рассчитать вид и необходимую мощность установок деминерализации и умягчения воды, добиться идеального химического состава жидкости для котлов определенного типа.

Как снизить жесткость в котельных

Чтобы уменьшить жесткость в котле, используют:

1. Фильтры умягчения — основной способ;
2. Ионообменные фильтры с многокомпонентной смолой для обезжелезивания и умягчения;
3. Обратный осмос.

Первичная обработка сырой воды производится на механических фильтрах промывочного типа. Здесь устраняются достаточно плотные и крупные примеси — песок, глина, ил, коллоидные взвеси. После такой очистки вода не избавляется от растворенных в ней солей и других химических соединений, но ее обработка становиться намного проще.

В процессе дальнейшей водоподготовки для снижения общей жесткости для котлов, жидкость поступает на фильтры-умягчители. Это специальные емкости, в которые засыпают кальцинованную соду, известь или ортофосфат натрия. При прохождении воды через такую засыпку, в ней происходят химические реакции замещения ионов кальция и магния на ионы натрия. При достаточно больших размерах и сравнительно медленной работе таких фильтров удается снизить концентрацию солей до допустимого показателя в 0,01 мг-экв/литр. Натрий-катионный обмен используется как в промышленных установках водоподготовки, так и в ряде фильтров бытового назначения. По результативности и простоте использования умягчительная фильтрация находится на первом месте и входит в число основных способов снижения жесткости воды в водогрейных котлах и котлового оборудования иных типов.

Также используются фильтры, оснащенные электромагнитными излучателями. Воздействие поля позволяет изменить химические свойства примесей на уровне молекул. Соли жесткости кристаллизуются и удаляются посредством фильтрующего элемента. Электромагнитные фильтры активизируют молекулы примесей и способствуют очищению котлов и трубопроводов от уже отложившейся накипи.

Ионообменные смолы

Второй вид фильтров, использующихся для умягчения жесткости воды в котельной — установки на базе твердых смол. Это ионообменные фильтры, которые работают по тому же принципу, что и засыпные, но вместо минеральных материалов в них используются смолы-иониты. Это вещества, которые обладают пористой структурой и способностью вести активный обмен ионами с раствором. Вода, при взаимодействии со смолами, избавляется от железа, кальция, магния. Смолы не растворяются в воде и способны к очистке. После промывки они опять становятся пригодными к использованию.

Ионообменные смолистые фильтры, которые подбирают с учетом результатов анализа жесткости воды в котельной, различаются высокой скоростью работы, компактными размерами и длительным ресурсом. В теплоэнергетике ионный обмен на смолах натриевой группы производится для котельных среднего и небольшого размера и для очистки обратного конденсата. Гелевые и пористые смолы обеспечивают самое лучшее качество воды для отопительных систем при минимальных энергозатратах. Но ионный обмен не может дать того уровня минимальной концентрации, как нанофильтрация и обратный осмос.

Мембранные установки для умягчения жесткости котловой воды

Установки обратного осмоса принадлежат к оборудованию для высокой очистки жидкости. Принцип работы состоит в том, что вода под давлением прокачивается через полупроницаемую мембрану, поры которой пропускают молекулы воды, но задерживают все примеси. К ним относятся и ионы кальция, магния, железа и других элементов. Вода очищается на химическом уровне без применения реагентов.

Самостоятельно обратный осмос для снижения жесткости воды в котельных не применяется — он выполняется только в комплексе с другими методами очистки на финальном этапе. Мембраны очень чувствительные и дорогие, на них можно подавать только предварительно прошедшую механическую очистку и ионообменные процессы воду. После прохождения процесса обратного осмоса, многие промышленные котельные используют дополнительную дегазацию воды и выравнивание кислотно-щелочного баланса.

Фильтры для умягчения жесткой воды

Все типы фильтрации допустимо использовать как основной способ подготовки воды для котельных при большой жесткости воды. Такие фильтры и наполнители к ним можно заказать у нас. Мы поставляем промышленное оборудование и бытовые системы всех моделей. При необходимости спроектируем комплексную систему умягчения воды для котельной любого типа и поставим все необходимые компоненты для ее монтажа и эксплуатации. Заказы принимаются на сайте или по телефону после предварительных консультаций с менеджерами компании.

Основні вимоги до якості води для котлів

Норми якості котлової води, необхідний режим її корекційної обробки, режими безперервної та періодичної продувки приймаються на підставі інструкції заводу — виробника котла, типових інструкцій з ведення водохімічного режиму та інших відомчих нормативних документів або на підставі теплохімічних випробувань.

Норми якості підживлювальної води приймаються на підставі інструкції до котла або ДНАОП 0.00-1.08-94 «Правила будови та безпечної експлуатації парових і водогрійних котлів».

Основні вимоги до якості води у водогрійних системах

З температурою нагріву до 100 ° C

З температурою нагріву понад 100 ° C

Основні вимоги до якості поживної води, що використовується в промислових енергетичних системах

Поживна вода для систем теплопостачання

¹В чисельнику вказані значення для котлів на твердому паливі, а в знаменнику — на рідкому й газоподібному паливі

Парові газотрубні котли

Парові і енерготехнологічні котли і котли-утилізатори

Вода для котла | Спиракс Сарко

Дом
/
Узнать о паре
/

Вода для котла

Содержимое

• Введение

• Котлы Shell

• Водотрубные котлы

• Разные типы котлов Экономайзеры и пароперегреватели

• Рейтинг котлов

• КПД котла и сжигание

• Котельная арматура и крепления

• Заголовки Steam и отрывки

• Хранение и продувка воды для паровых котлов

• Вода для котла

• Питательный резервуар и подготовка питательной воды

• Контроль TDS в котловой воде

• Рекуперация тепла от продувки котла Только управление TDS

• Нижняя продувка

• Уровни воды в паровых котлах

• Методы определения уровня воды в паровых котлах

• Автоматические системы контроля уровня

• Сигнализация уровня воды

• Установка регуляторов уровня

• Требования к испытаниям в котельной

• Деаэраторы под давлением

• Паровые аккумуляторы

Назад, чтобы узнать о паре

Вода для котла

Паровая котельная должна работать безопасно, с максимальной эффективностью сгорания и теплопередачи. Для достижения этого и длительного срока службы, не требующего особого обслуживания, котловая вода может подвергаться химической очистке.

Вода для котла

Цели эксплуатации паровой котельной включают:

• Безопасная эксплуатация.
• Максимальная эффективность сгорания и теплопередачи.
• Минимальное обслуживание.
• Долгий срок службы.

Качество воды, используемой для производства пара в котле, будет иметь большое влияние на достижение этих целей.

Котел должен работать по следующим критериям:

• Отсутствие накипи — Если в питательной воде присутствует жесткость, которая не контролируется химическим путем, то на поверхностях теплопередачи образуется накипь, что снижает теплопередачу и КПД, что делает необходимой частую очистку котла. В крайних случаях могут возникать локальные горячие точки, что приводит к механическому повреждению или даже выходу трубки из строя.
• Отсутствие коррозии и химического воздействия — Если вода содержит растворенные газы, особенно кислород, может возникнуть коррозия поверхностей котлов, трубопроводов и другого оборудования.

Если значение pH воды слишком низкое, кислый раствор будет разъедать металлические поверхности. Если значение pH слишком высокое, а вода щелочная, могут возникнуть другие проблемы, например пенообразование.

Охрупчивание под действием щелочи или растрескивание под действием щелочи также необходимо предотвращать во избежание разрушения металла. Растрескивание и охрупчивание вызваны слишком высокой концентрацией гидроксида натрия. Более старые клепаные котлы более уязвимы для такого рода атак; однако на современных сварных котлах по-прежнему необходимо соблюдать осторожность на концах труб. тем не менее, необходимо соблюдать осторожность при работе с современными сварными котлами на концах труб.

Пар хорошего качества

Если не удалить примеси в питательной воде котла, может произойти перенос котловой воды в паровую систему. Это может привести к проблемам в других частях паровой системы, например:

• Загрязнение поверхностей регулирующих клапанов — Это повлияет на их работу и снизит их производительность.
• Загрязнение поверхностей теплопередачи технологической установки — Это повысит тепловое сопротивление и снизит эффективность теплопередачи.
• Ограничение отверстий конденсатоотводчиков — Это уменьшит производительность конденсатоотводчиков и, в конечном счете, приведет к заболачиванию установки и снижению производительности.

Перенос может быть вызван двумя факторами:   

1. Всасывание – это выброс котловой воды в отвод пара, который, как правило, происходит из-за одного или нескольких следующих причин:

— Эксплуатация котла с слишком высокий уровень воды.

— Эксплуатация котла ниже расчетного давления; это увеличивает объем и скорость пара, выходящего с поверхности воды.

— Чрезмерная потребность в паре.

2. Пенообразование – это образование пены в пространстве между поверхностью воды и паровым отводом. Чем больше количество пены, тем больше проблем, которые возникнут.

Ниже приведены признаки и последствия вспенивания:

— Вода будет капать из парового штуцера мерного стекла; это затрудняет точное определение уровня воды.

— Датчики уровня, поплавки и датчики дифференциального давления не могут точно определить уровень воды.

-Могут звучать аварийные сигналы, а горелка может даже «заблокироваться». Это потребует ручного сброса панели управления котлом, прежде чем можно будет восстановить подачу.

Эти проблемы могут быть полностью или частично связаны с пенообразованием в котле. Однако, поскольку пенообразование характерно для котловой воды, требуется лучшее понимание самой пены:

• Определение поверхности — пена на стакане пива находится поверх жидкости, и поверхность раздела жидкость/пена четко определена. В кипящей жидкости поверхность жидкости нечеткая: от нескольких маленьких пузырьков пара на дне сосуда до множества крупных пузырьков пара вверху.
• Перемешивание увеличивает пенообразование — Тенденция заключается в использовании котлов меньшего размера для заданной скорости пара. Меньшие котлы имеют меньшую площадь поверхности воды, поэтому скорость выделения пара на квадратный метр площади воды увеличивается. Это означает, что волнение на поверхности больше. Из этого следует, что меньшие котлы более склонны к пенообразованию.
• Жесткость — Жесткая вода не пенится. Однако котельная вода специально умягчается, чтобы предотвратить образование накипи, и это придает ей склонность к пенообразованию.
• Коллоидные вещества — Загрязнение котловой воды взвешенным коллоидом, например. молока, вызывает сильное пенообразование. Примечание. Коллоидные частицы имеют диаметр менее 0,000 1 мм и могут проходить через обычный фильтр.
• Уровень TDS — По мере увеличения TDS котловой воды пузырьки пара становятся более устойчивыми и менее склонны лопаться и отделяться.

Меры по устранению переноса

Для сведения к минимуму пенообразования в котле у главного инженера есть следующие альтернативы:

• Эксплуатация — Важна бесперебойная работа котла. При работе котла с постоянной нагрузкой и расчетными параметрами количество уносимой влаги с паром может быть менее 2 %.

При быстрых и значительных изменениях нагрузки давление в котле может значительно упасть, что приведет к чрезвычайно турбулентным условиям, когда содержимое котла мгновенно превратится в пар. Что еще хуже, снижение давления также означает, что удельный объем пара увеличивается, а пузырьки пены пропорционально больше.

Если условия установки таковы, что существенные изменения нагрузки являются нормальными, может быть разумно рассмотреть :

— «Избыточные средства управления», которые ограничивают уровень, до которого разрешено падение давления в котле.

-Паровой аккумулятор (см. модуль 22 данного блока).

— Элементы управления с прямой связью, которые доводят котел до максимального рабочего давления перед приложением нагрузки.

— «Медленно открывающиеся» элементы управления, которые переводят завод в режим работы в течение заранее определенного периода.

• Химический контроль — В котловую воду можно добавлять пеногасители. Они работают, разрушая пузырьки пены. Однако эти агенты неэффективны при обработке пены, вызванной взвешенными твердыми частицами.

• Управление TDS — Необходимо найти баланс между:

— Высокий уровень TDS с сопутствующей экономичностью эксплуатации.

— Низкий уровень TDS, который сводит к минимуму пенообразование.

• Безопасность — Опасности перегрева из-за накипи и коррозии из-за растворенных газов легко понять. В экстремальных случаях образование пены, накипи и шлама может привести к тому, что датчики уровня воды в котле будут определять неправильный уровень, создавая опасность как для персонала, так и для технологического процесса.

Внешняя очистка воды

Общепринято, что там, где это возможно на паровых котлах, основная очистка питательной воды должна производиться вне котла.

В Таблице 3.9.2 приведены сводные данные о качестве очищенной воды, которое может быть получено в результате различных процессов на основе типичного источника жесткой сырой воды. Это вода, с которой приходится иметь дело внешним очистным сооружениям.

 
Внешние процессы очистки воды могут быть перечислены как:

• Обратный осмос — Процесс, при котором чистая вода пропускается через полупроницаемую мембрану, оставляя концентрированный раствор примесей, который выбрасывается в отходы.
• Известь; умягчение известью/содой — При умягчении известью гашеная известь (гидроксид кальция) вступает в реакцию с бикарбонатами кальция и магния с образованием удаляемого шлама. Это снижает щелочную (временную) жесткость. Умягчение известью/содой (кальцинированной содой) снижает нещелочную (постоянную) жесткость за счет химической реакции.
• Ионный обмен — На сегодняшний день является наиболее широко используемым методом очистки воды для котлов с кожухом, производящих насыщенный пар. В этом модуле основное внимание будет уделено следующим процессам очистки воды: щелочной обмен, декальцинация и деминерализация.

Ионообменник

Ионообменник представляет собой нерастворимый материал, обычно изготавливаемый в виде шариков смолы диаметром от 0,5 до 1,0 мм. Гранулы смолы обычно используются в виде уплотненного слоя, содержащегося в пластиковом сосуде под давлением, армированном стекловолокном. Шарики смолы пористые и гидрофильные, то есть они поглощают воду. Внутри шариковой структуры закреплены ионные группы, с которыми связаны подвижные способные к обмену ионы противоположного заряда. Эти подвижные ионы могут быть заменены ионами с таким же зарядом из солей, растворенных в воде, окружающей шарики.

Умягчение щелочным обменом

Это простейшая форма ионного обмена, а также наиболее широко используемая. Слой смолы первоначально активируется (заряжается) путем пропускания через него 7-12% раствора соли (хлорида натрия или поваренной соли), в результате чего смола обогащается ионами натрия. После этого вода, подлежащая умягчению, прокачивается через слой смолы, и происходит ионный обмен. Ионы кальция и магния вытесняют ионы натрия из смолы, оставляя проточную воду богатой солями натрия. Соли натрия остаются в растворе при очень высоких концентрациях и температурах и не образуют вредной накипи в котле.

Из рисунка 3.10.1 видно, что ионы общей жесткости обмениваются на натрий. При умягчении натриевым обменом не происходит снижения общего уровня растворенных твердых веществ (TDS в частях на миллион или частей на миллион) и не изменяется рН. Все, что произошло, — это замена одной группы потенциально вредных накипеобразующих солей на другой тип менее вредных, ненакипеобразующих солей. Поскольку уровень TDS не меняется, истощение слоя смолы не может быть обнаружено по повышению проводимости (TDS и проводимость связаны). Таким образом, регенерация активируется на основе времени или общего расхода.

Умягчители относительно дешевы в эксплуатации и могут надежно производить очищенную воду в течение многих лет. Их можно успешно использовать даже в зонах с высокой щелочной (временной) жесткостью при условии возврата не менее 50% конденсата. Там, где возврат конденсата небольшой или отсутствует, предпочтительнее использовать более сложный тип ионного обмена.

Иногда в качестве предварительной обработки перед заменой основания применяется обработка известью/содой. Это снижает нагрузку на смолы.

Декальцинация

Недостатком умягчения щелочным обменом является отсутствие снижения TDS и щелочности. Этого можно избежать, предварительно устранив щелочность, и обычно это достигается за счет использования подщелачивателя.

Существует несколько типов декальцинаторов, но наиболее распространенный вид показан на рис. 3.10.2. На самом деле это набор из трех устройств: декальцинатора, затем дегазатора, а затем умягчителя базового обмена.

Dealkaliser

Систему, показанную на рис. 3.10.3, иногда называют умягчением с разделенным потоком. Декальцинатор редко используется без умягчителя щелочного обмена, так как полученный раствор является кислым и может вызвать коррозию, а любая постоянная жесткость попадет прямо в котел.

Установка для удаления щелочи удалит временную жесткость, как показано на рис. 3.10.3. Эта система обычно используется, когда необходимо использовать очень высокий процент подпиточной воды.

Деминерализация

Этот процесс удаляет практически все соли. Он включает пропускание сырой воды через катионообменные и анионообменные смолы (рис. 3.10.4). Иногда смолы могут содержаться в одном сосуде, и это называется деминерализацией «смешанного слоя».

Процесс удаляет практически все минералы и производит воду очень высокого качества, почти не содержащую растворенных твердых веществ. Он используется для котлов очень высокого давления, например, на электростанциях.

Если исходная вода содержит большое количество взвешенных твердых частиц, это быстро загрязняет ионообменный материал, резко увеличивая эксплуатационные расходы. В этих случаях может потребоваться некоторая предварительная обработка сырой воды, такая как осветление или фильтрация.

Выбор внешней водоочистной установки

Глядя на Таблицу 3.10.1, возникает соблазн подумать, что всегда следует использовать установку обессоливания. Однако каждая система имеет капитальные затраты и эксплуатационные расходы, как показано в Таблице 3.10.2, а также необходимо оценить потребности отдельного предприятия.

Котельная установка «Шелл»

Как правило, котлы с кожухом способны выдерживать довольно высокий уровень TDS, а относительно низкие капитальные и эксплуатационные затраты на умягчительные установки с щелочным обменом (см. Таблицу 3.10.2) обычно делают их предпочтительным выбором.

Если исходная вода имеет высокое значение TDS и/или скорость возврата конденсата низкая (<40%), можно рассмотреть несколько вариантов:

• Предварительная обработка известью/содой, которая вызвать осаждение щелочной жесткости из раствора в виде карбоната кальция и гидроксида магния, а затем слить из реакционного сосуда.
• Установка для снижения щелочности воды, подаваемой на котельную.

Водотрубная котельная

Водотрубная котельная гораздо менее устойчива к высоким уровням TDS, и еще менее устойчива к повышению давления. Это связано с рядом причин, в том числе:

• Водотрубные котлы имеют ограниченную площадь поверхности воды в паровом барабане по отношению к скорости испарения.

Это приводит к очень высокому расходу пара на единицу площади воды и турбулентности.

• Водотрубные котлы, как правило, имеют более высокую мощность, возможно, более 1 000 тонн пара в час. Это означает, что даже небольшой процент продувки может представлять собой большую массу, подлежащую продувке.

• Водотрубные котлы, как правило, работают при более высоком давлении, обычно до 150 бар изб. Чем выше давление, тем больше энергии содержится в продувочной воде.

Более высокое давление означает более высокую температуру. Это означает, что материалы конструкции будут подвергаться более высоким термическим нагрузкам и будут работать ближе к своим металлургическим ограничениям. Даже небольшое количество внутренних загрязнений, препятствующих теплопередаче от трубок к воде, может привести к перегреву трубок.

• Водотрубные котлы часто имеют пароперегреватель.

Сухой насыщенный пар из парового барабана может быть направлен в трубы пароперегревателя, расположенные в самой высокотемпературной зоне печи. Любой перенос загрязненной воды с паром покроет внутреннюю часть труб пароперегревателя и затормозит передачу тепла с потенциально катастрофическими последствиями.

Вышеуказанные факторы означают, что:

• Высококачественная очистка воды необходима для безопасной эксплуатации данного типа установок.
• Возможно, экономически целесообразно инвестировать в водоочистную установку, которая сведет к минимуму скорость продувки.

В каждом из этих случаев часто выбирают установку деминерализации или обратного осмоса.

Резюме

Очевидно, что качество сырой воды является важным фактором при выборе станции водоподготовки. Хотя уровни TDS будут влиять на работу котла, другие вопросы, такие как общая щелочность или содержание кремнезема, иногда могут быть более важными и затем доминировать в процессе выбора оборудования для очистки воды.

Начало страницы

Предыдущая — Хранение и продувка воды для паровых котлов
Далее — Питательный резервуар и подготовка питательной воды

Хранение и продувка воды для паровых котлов

Дом
/
Узнать о паре
/

Хранение и продувка воды для паровых котлов

Содержимое

• Введение

• Котлы Shell

• Водотрубные котлы

• Разные типы котлов Экономайзеры и пароперегреватели

• Рейтинг котлов

• КПД котла и сжигание

• Котельная арматура и крепления

• Заголовки Steam и отрывки

• Хранение и продувка воды для паровых котлов

• Вода для котла

• Питательный резервуар и подготовка питательной воды

• Контроль TDS в котловой воде

• Рекуперация тепла от продувки котла Только управление TDS

• Нижняя продувка

• Уровни воды в паровых котлах

• Методы определения уровня воды в паровых котлах

• Автоматические системы контроля уровня

• Сигнализация уровня воды

• Установка регуляторов уровня

• Требования к испытаниям в котельной

• Деаэраторы под давлением

• Паровые аккумуляторы

Назад, чтобы узнать о паре

Водоподготовка, хранение и продувка паровых котлов

Взгляд на химический состав воды, включая значения жесткости и pH.

Прежде чем можно будет обсудить и понять продувку котла, необходимо дать определение воды вместе с ее примесями и соответствующими терминами, такими как жесткость, pH и т. д.

Вода является самым важным сырьем на Земле. Он необходим для жизни, используется для транспорта и хранит энергию. Его также называют «универсальным растворителем».

Чистая вода (H ₂ 0) не имеет вкуса, запаха и цвета в чистом виде; однако чистая вода встречается очень редко. Все природные воды содержат различные типы и количества примесей.

Хорошая питьевая вода не обязательно является хорошей питательной водой для котлов. Минералы в питьевой воде легко усваиваются человеческим организмом и необходимы для нашего благополучия. Котлы, однако, менее способны справиться с этим, и те же самые минералы могут повредить паровой котел, если их оставить.

Из мировых запасов воды 97 % находится в океанах, и значительная часть этого количества находится в ловушке полярных ледников — только 0,65 % доступно для бытового и промышленного использования.

Если бы не круговорот воды, эта небольшая часть вскоре была бы потреблена (см. рис. 3.9.1). После испарения вода превращается в облака, которые в пути частично конденсируются, а затем выпадают на землю в виде дождя. Однако ошибочно предполагать, что дождевая вода чистая; во время своего падения на землю он будет собирать примеси, такие как углекислота, азот и, в промышленных зонах, диоксид серы.

Заряженная этими ингредиентами вода просачивается через верхние слои земли к грунтовым водам или течет по поверхности земли, растворяя и собирая дополнительные примеси.

Эти примеси могут образовывать отложения на поверхностях теплопередачи, которые могут:

• Вызывать коррозию металла.
• Снижают скорость теплопередачи, что приводит к перегреву и потере механической прочности.

В таблице 3.9.1 показаны технические и часто используемые названия примесей, их химические символы и их воздействие.

Качество сырой воды и региональные различия

Качество воды может сильно варьироваться от одного региона к другому в зависимости от источников воды, местных минералов (см. рис. 3.9.2). В таблице 3.9.2 приведены некоторые типичные цифры для различных районов относительно небольшой страны, такой как Великобритания.

Общие примеси в сырой воде можно классифицировать следующим образом:

• Растворенные твердые вещества — это вещества, которые растворяются в воде.
  Основными из них являются карбонаты и сульфаты кальция и магния, которые при нагревании образуют накипь.
  Существуют и другие растворенные твердые вещества, не образующие накипи.
  На практике любые соли, образующие накипь внутри котла, должны быть химически изменены, чтобы они образовывали взвешенные твердые частицы или шлам, а не накипь.
• Взвешенные вещества – это вещества, находящиеся в воде в виде взвешенных частиц.
  Обычно они имеют минеральное или органическое происхождение.
  Эти вещества обычно не представляют проблемы, поскольку их можно отфильтровать.
• Растворенные газы. Кислород и двуокись углерода легко растворяются в воде.
  Эти газы являются агрессивными возбудителями коррозии.
• Накипеобразующие вещества — Это минеральные примеси, которые пенятся или образуют накипь.
  Одним из примеров является сода в форме карбоната, хлорида или сульфата.

Количество присутствующих примесей чрезвычайно мало, и они обычно выражаются в любом анализе воды в виде частей на миллион (ppm), по весу или, альтернативно, в миллиграммах на литр (мг/л).

В следующих разделах этого модуля описываются характеристики воды.

Жесткость

Вода бывает «жесткой» или «мягкой». Жесткая вода содержит примеси, образующие накипь, а мягкая вода содержит мало или совсем их не содержит. Разницу легко распознать по действию воды на мыло. Для образования пены в жесткой воде требуется гораздо больше мыла, чем в мягкой.

Жесткость обусловлена ​​присутствием минеральных солей кальция и магния, которые способствуют образованию накипи.

Существует две общепринятые классификации жесткости:

• Щелочная жесткость (также известная как временная жесткость) — гидрокарбонаты кальция и магния отвечают за щелочную жесткость. Соли растворяются в воде, образуя щелочной раствор. При нагревании они разлагаются с выделением углекислого газа и мягких отложений или шлама.

Иногда используется термин «временная жесткость», поскольку жесткость устраняется кипячением.

Этот эффект часто проявляется в виде накипи внутри электрического чайника.

См. рисунки 3.9.3 и 3.9.4 – последний представляет ситуацию внутри котла.

• Нещелочная жесткость и карбонаты (известные также как постоянная жесткость) — Это также связано с наличием солей кальция и магния, но в форме сульфатов и хлоридов. Они осаждаются из раствора из-за пониженной растворимости при повышении температуры и образуют твердую накипь, которую трудно удалить.

Кроме того, присутствие кремнезема в котловой воде также может привести к образованию твердой накипи, которая может вступать в реакцию с солями кальция и магния с образованием силикатов, которые могут серьезно препятствовать передаче тепла через жаровые трубы и вызывать их перегрев.

Общая жесткость

Общая жесткость должна классифицироваться не как тип жесткости, а как сумма концентраций присутствующих ионов кальция и магния, когда они оба выражены как CaCO3. Если вода щелочная, то часть этой жесткости, равная по величине общей щелочности и также выраженная как СаСО3, считается щелочной жесткостью, а оставшаяся часть — нещелочной жесткостью (см. рис. 3.9.5).

Соли, не образующие накипь

Также присутствуют нежесткие соли, такие как соли натрия, которые гораздо лучше растворимы, чем соли кальция или магния, и обычно не образуют накипи на поверхностях котла, как показано на рисунке 3.9.6.

Сравнительные единицы

Когда соли растворяются в воде, они образуют электрически заряженные частицы, называемые ионами.

Металлические частицы (кальций, натрий, магний) можно идентифицировать как катионы, поскольку они притягиваются к катоду и несут положительный электрический заряд.

Анионы неметаллические и несут отрицательный заряд — бикарбонаты, карбонаты, хлориды, сульфаты притягиваются к аноду.

Каждая примесь обычно выражается как химически эквивалентное количество карбоната кальция с молекулярной массой 100.

Значение pH

Другим термином, который необходимо учитывать, является значение pH; это не примесь или составляющая, а просто числовое значение, представляющее потенциальное содержание водорода в воде, которое является мерой кислотной или щелочной природы воды. Вода, h3O, имеет два типа ионов — ионы водорода (H+) и ионы гидроксила (OH-).

Если преобладают ионы водорода, раствор будет кислым со значением pH от 0 до 6. Если преобладают гидроксильные ионы, раствор будет щелочным со значением pH от 8 до 14. Если есть равные количество ионов гидроксила и водорода, тогда раствор будет нейтральным со значением pH 7. Кислоты и щелочи увеличивают проводимость воды по сравнению с нейтральным образцом. Например, образец воды со значением pH 12 будет иметь более высокую проводимость, чем образец со значением pH 7.