ВОДНЫЙ РЕЖИМ ПАРОВЫХ И ВОДОГРЕЙНЫХ КОТЛОВ. Щелочность в паровых котлах
ВОДНЫЙ РЕЖИМ ПАРОВЫХ И ВОДОГРЕЙНЫХ КОТЛОВ
Ремонт паровых котлов
Для безаварийной и экономичной работы котельных установок большое значение имеет качество воды, которой питаются котлы. Необработанная вода из различных источников (артезианская, поверхностная) содержит растворенные соли, различные механические и органические примеси, а также кислород и углекислый газ. Количество и состав примесей зависит от свойства пород, с которыми контактирует вода, а также от количества и состава сбросов, поступающих в водоисточники.
Для питания отопительных котлов иногда используется артезианская вода, в которой почти нет механических примесей (взвешенных веществ) и сравнительно мало органических примесей. Однако эта вода обычно содержит большое количество растворенных солей.
Основными накипеобразующими примесями необработанной воды являются соли кальция и магния, которые обусловливают жесткость воды, а также соединения железа.
Наличие указанных примесей не позволяет применять без предварительной обработки исходную (сырую) воду для питания котлов, так как при нагреве и испарении воды на внутренних поверхностях труб и барабанов котла осаждаются соли, образующие накипь и шлам. Поскольку накипь — плохой проводник теплоты (в 40 раз хуже, чем сталь), в местах ее отложения происходит местный перегрев металла котла, образуются отдулины и трещины. Установлено, что при отсутствии накипи температура стенки труб котла при давлении 4,0 МПа (40 кгс/см2) не превышает 280 °С, при толщине накипи в 3 мм температура металла повышается до 580°С.
Водно-химический режим котельной должен вестись таким образом, чтобы была обеспечена работа оборудования без повреждений и снижения экономичности, вызванных: образованием накипи и отложений на поверхностях нагрева; отложениями шлама в котлах и в тепловых сетях; коррозией внутренних поверхностей котлов, трубопроводов питательного тракта и тепловых сетей.
Главными показателями качества воды являются: прозрачность, солесодержание, щелочность и жесткость, содержание соединений железа и окисляемость.
Прозрачность воды характеризуется содержанием в ней взвешенных примесей (мутностью) и определяется по высоте слоя воды (в см), через который можно видеть определенных размеров крест или шрифт (прозрачность по кресту или шрифту).
Солесодержание воды характеризует общее количество растворенных в ней веществ, его определяют путем измерения электрической проводимости или по массе сухого остатка после выпаривания воды при температуре 105—110 °С.
Щелочность выражает количество находящихся в ней щелочных соединений — гидратов, карбонатов и бикарбонатов.
Жесткость воды характеризует общее содержание в ней солей кальция и магния. Общая жесткость (Ж0) делится на постоянную (Жп) (некарбонатную), которая обусловлена содержанием в воде сульфатов (CaSO, f, MgS04) и хлоридов (СаС12, MgCl2) и временную (Ж3) (карбонатную), которая характеризуется содержанием в воде бикарбонатов Ca(HC03)2, Mg(HC03)2.
Общая жесткость воды равняется сумме постоянной и временной жесткости
Ж0 = Ж„ - ЬЖ„ (3.1)
Кроме солей жесткости в воде присутствуют соли натрия, кремнекислота и другие соединения.
При нагревании и упаривании в котлах соли карбонатной жесткости образуют низкотемпературные накипи, состоящие в основном из СаСОз. Эти накипи образуются при нагреве воды уже до 40—50 °С.
При более высоких температурах и больших солесо - держаниях исходной воды возможно образование гипсовой накипи CaS04. Соли карбонатной жесткости (временной) при нагревании могут выпадать как в виде накипи, так и в виде рыхлого шлама в зависимости от условий кристаллизации.
За единицу измерения жесткости воды принят миллиграмм-эквивалент (мг-экв), равный 20 мг кальция или 12 мг магния. Концентрация солей жесткости в воде выражается в мг-экв/кг, или в мкг-экв/кг.
По общей жесткости все природные воды условно можно разделить на три группы: мягкие (Жо^
Мг-экв/кг), средней жесткости (Ж0 = 4-^7 мг-экв/кг) и жесткие (Ж0^7 мг-экв/кг).
Щелочность воды выражается в тех же единицах, что и жесткость, и показывает суммарное содержание в ней гидроксильных, карбонатных и бикарбонатных анионов. Возможно раздельное определение гидратной, карбонатной и бикарбонатной щелочности. В природных водах щелочность преимущественно бикарбонатная.
Качество котловой воды характеризуется ее солесо - держанием, щелочностью, а также относительной щелочностью, которая для паровых котлов давлением до 3,9 МПа (39 кгс/см2) должна быть не более: 20 % для клепаных котлов; 50 % для котлов со сварными барабанами и вальцовочными соединениями труб с барабанами, включая вальцованные трубы с уплотнительной обваркой.
Относительная щелочность для паровых котлов давлением до 3,9 МПа (до 39 кгс/см2) со сварными барабанами и сварными соединениями труб с барабанами и коллекторами не нормируется.
Относительная щелочность Щотн, %, может быть определена по формуле
Шотп = 40— КІ100, (3.2)
Ас., о
Где Щк. в — щелочность КОТЛОВОЙ ВОДЫ, мг-экв/кг; Ас. о— сухой остаток котловой воды, мг/кг; 40 — коэффициент для пересчета щелочности на NaOH.
Важное значение имеет показатель концентрации в воде водородных ионов — рН. В зависимости от этого показателя воду считают кислой, щелочной или нейтральной. Химически чистая вода имеет нейтральную реакцию, при этом часть молекул воды диссоциирована на ионы: HaO^H-jfOH-.
| Таблица 3.1. Растворимость в воде кислорода (мг/кг) в зависимости от температуры Температура, СС
|
Степень этой диссоциации ничтожна: из 10 000 000 молекул воды только одна молекула распадается на ионы. Концентрацию в воде ионов водорода принято выражать отрицательным логарифмом этой величины и обозначаемым рН. При нейтральной реакции воды концентрации ионов Н+ и ОН~ одинаковы и при 25°С равны 10~7 и рП этой воды равен 7; при рН<7 концентрация ионов водорода увеличивается и реакция воды будет кислой, а при рН>7 — щелочной.
Концентрация гндрокснльного иона соответственно характеризуется рОН.
Косвенным показателем содержания в воде органических веществ является ее окисляемость, которая показывает расход кислорода (или перманганата калия КМп04) на окисление органических веществ в определенных условиях и выражается в миллиграммах кислорода или перманганата на 1 л воды.
Растворимость в воде газов выражается в мг/кг и зависит от физических свойств, температуры и парциального давления газов (табл. 3.1).
Соединения железа встречаются в природных водах ь виде двухвалентного (закисного) и трехвалентного (окисного) железа. Концентрация соединений железа выражается в мг/кг.
Котлы Е-1/9-1М, работающие на жидком топливе, оборудуются горелочными устройствами АР-90. Для защиты котла подача топлива автоматически прекращается при понижении уровня воды в котле ниже допустимого, при повышении давления пара в …
При изготовлении, монтаже и ремонте элементов котлов, пароперегревателей и экономайзеров должны применяться только стыковые соединения при сварке обечаек, труб (патрубков) и приварке выпуклых днищ, а также тавровые и угловые или …
А. Баранов
msd.com.ua
Относительная щелочность - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3
Относительная щелочность
Cтраница 3
В паровых котлах со сварными барабанами допускается повышение относительной щелочности котловой воды сверх допустимой нормы при условии принятия мер по предупреждению межкристаллитной коррозии металла. [31]
Разрушения металла в котлах высокого давления происходят при сравнительно невысокой относительной щелочности котловой воды. Поэтому с точки зрения предотвращения межкристаллитной коррозии к водному режиму котлов высокого давления должны быть предъявлены более жесткие требования, чем к водному режиму котлов среднего или низкого давления. [32]
Если в питательную систему добавляют умягченную воду, то относительная щелочность воды зависит от состава исходной воды и метода ее обработки. [33]
Появление и развитие трещин происходит тем интенсивнее, чем выше относительная щелочность воды и чем больше и дольше действуют дополнительные напряжения, возникающие в результате термических неравномерностей в металле. Если в процессе эксплуатации складываются условия, при которых оба фактора резко выражены, повреждения могут появиться через 1 - 2 года работы. Такими неблагоприятными условиями являются неравномерное питание водой при температуре 70 - 100 С в котлах с давлением до 4 МПа и при температуре 150 - 200 С в котлах с давлением 9 МПа и выше, неудовлетворительная конструкция ввода питательной воды в барабан, частые остановы, использование воды с преобладанием едкой щелочи. Более щадящий режим для котлов среднего давления - питание водой, нагретой до 130 - 140 С, с содержанием щелочи 15 - 30 % общего солесодержания позволяет даже при термически неустойчивой работе, связанной с частыми растопками и остановами в резерв, увеличить в среднем наработку до появления повреждений, которая может составлять 10 - 12 лет. Наконец, при температуре питательной воды около 150 С в конденсатом режиме с пониженной щелочностью котловой воды и с редкими остановами в резерв на котлах, работающих при давлении до 4 МПа, повреждения заклепочных швов появляются при наработках более 30 лет. Наиболее благоприятные условия дя возникновения и развития трещин создаются во время нестационарных температурных режимов. [34]
При щелочно-фосфатном режиме котловой воды помимо фосфатов нормируется также относительная щелочность котловой воды, которая представляет собой отношение концентрации гидратов в пересчете на NaOH к общему солесодержанию котловой воды. Чтобы проверить, укладываются ли значения относительной щелочности в нормы ПТЭ ( см. табл. 8.4), нужно определять в котловой воде при этом режиме фосфатирования общую щелочность и ее отдельные формы, а также общее солесодержание. Так как на изме-ряемуй электропроводимость оказывает существенное влияние рН раствора, для получения сравнимых величин солесодержания котловой воды целесообразно анализируемые пробы предварительно нейтрализовать по фенолфталеину. Для получения воспроизводимых результатов необходимо также поддерживать постоянство температуры. Более трудоемкий расчетный метод определения солесодержания котловой воды по сумме всех находящихся в растворе ионов применяется для уточнения данных оперативного контроля за солесодержанием по электропроводимости. Проведение расчетного определения солесодержания связано с необходимостью определять в котловой воде помимо обычных показателей также и концентрации хлоридов и сульфатов. [35]
В ряде случаев в систему расчета входит также определение относительной щелочности котловой / воды. Для всех других типов котлов со сварными барабанами, в том числе и для котлов, работающих при давлении выше 13 кгс / см2, необходимость нормирования относительной щелочности в каждом отдельном случае устанавливается специализированной ( наладочной) ограни-зацией с последующим согласованием с Госгортехнадзором. Введение селитры обязательно при обнаружении кольцевых трещин на ввальцованных трубах или солевых отложений в местах неплотностей вальцовочных соединений котлов любых типов. [36]
Применимость натрий-катионирования ограничивается размером продувки по щелочам и величиной относительной щелочности исходной воды. [37]
В паровых котлах со сварными барабанами допускается повышенное содержание относительной щелочности котловой воды при принятии мер по предупреждению межкристал-литной коррозии металла. Способы подготовки питательной воды определяются в зависимости от качества исходной воды, условий и режима работы котлов, а также требований к качеству пара. [38]
В паровых котлах со сварными барабанами допускается повышенное содержание относительной щелочности котловой воды при принятии мер по предупреждению межкристаллитной коррозии металла. Способы подготовки питательной воды определяются в зависимости от качества исходной воды, условий и режима работы котлов, а также требований к качеству пара. [39]
Очистка питательной воды производилась в натрийкатиони-товых фильтрах, при этом относительная щелочность котловой воды доходила до 60 %, что в несколько раз превышает допустимую. [40]
Очистка питательной воды производилась в натрийкатионитовых фильтрах, при этом относительная щелочность котловой воды доходила до 60 %, что в несколько раз превышает допустимую. [41]
Очистка питательной воды производилась в натрпйкатиони-товых фильтрах, при этом относительная щелочность котловой воды доходила до 60 %, что в несколько раз превышает допустимую. [42]
Для паровых котлов со сварными барабанами может быть допущено повышение относительной щелочности котлов воды сверх допустимой нормы при условии принятия мер по предупреждению коррозии металла. [43]
Правилами Госгортехнадзора в паровых котлах со сварными барабанами допускается повышение относительной щелочности сверх указанного предела при условии принятия специальных мер против межкристаллитной коррозии. [44]
Значение щелочности исходной воды оценивается также с точки зрения величины относительной щелочности ( см. § 10 - 2) и загрязнения пара котлов углекислотой. [45]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
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.
www.ateffekt.ru
Основные показатели качества воды.
Водно-химический режим котельной должен обеспечить работу котла и питательного тракта без повреждения их элементов в следствие отложений накипи и шлама, без повышения относительной щелочности котловой воды до опасных пределов.
Все паровые котлы с естественной и многократной принудительной циркуляцией паропроизводительностью 0,7 т/час и более, все паровые прямо точные котлы независимо от паропроизводительности. а так же все водогрейные котлы должны быть оборудованы установками для докотловой обработки воды.
Показатели качества волы:
1. Прозрачность- содержание взвешенных частиц. Определяется по высоте слоя воды (в см), через который можно видеть шрифт определенных размеров.
2. Солесодержание - общее количество растворённых веществ. Определяют по массе сухого остатка после выпаривания воды при t =105-110°С.
3. Щелочность- количество в воде гидроксильных, кабонатных, и бикарбонатных анионов. В природной воде преобладает бикарбонатная щелочность. Если в котел попадает вода с повышенной щелочностью, возникает эффект вспенивания воды, ухудшается контроль за уровнем воды в паровом: котле, возможен заброс воды в паропровод. При контроле качества котловой воды определяют относительную щелочность.
Бывает:гидратная, карбонатная, бикарбонатная.==общая Щ0
Щ0=Щг+Щк+Щб
4. Жесткость определяется обшим содержанием солей, кальция имагния.
Различают:
1.Временная жесткость или карбонатная (Ж к).
2.Постоянная жесткость (Ж п).
3.Общая жесткость (Ж о).
Жо=Жв(к)+Жп(нк)
Временная жесткость зависит от содержания в воде бикарбонатов кальция и магния: Са (НСО3)2 и Mg (HCO3)2
Временной жесткость называется потому, что при нагреве воды до t = 70°С и выше идет разложение бикарбонатов, кальция и магния, В результате образуются нерастворимые вещества СаСО3 и MgCO3, которые выпадают в осадок в виде шлама. При t = 70вС: Са (НСО3)2 -> CaCO3 + Н2О + СО2
Mg (НСО3)2-> MgCO3 + СО2+ Н2О
Постоянная жесткость зависит от содержания в воде хлоридов, нитратов и других солей кальция и магния. Эти соли при нагреве воды и ее испарении образуют накипь, которая является плохим проводником тепла и приводит к перерасходу топлива в котле и к разрушению элементов котла в результате перегрева стенок
По содержанию солей кальция и магния вода делится:
1. Мягкая: Ж о < 3,5 мг-экв/кг
2. Средней жесткости: Ж о = 3,5-~7 мг-экв/кг
3. Жесткая: Ж о > 7 мг-экв/кг
Единица измерения жесткости 1 мг-экв/кг соответствует содержанию в 1 кг Н2О 20,04 мг Са2+ или 12,16 мг Mg2+ 1 мг-экв/кг = 1000 мкг-экв/кг
Ж = Са2+ /20,04 + Mg2+/l2,16;
где Са2+ и Mg2+- концентрация в воде катионов кальция и магния, мг/кг.
20,04 и 12,16 - эквивалентные массы кальция и магния.
Например, в реке Неве:
Ж о = 0,792 мг-экв/кг
Ж к = 0,496 мг-экв/кг
Ж п = 0,296 мг-экв/кг
5. Показатель кислотности (рН) характеризует реакцию воды, которая может быть кислой, нейтральной или щелочной.
рН = 7 - нейтральная среда
рН > 7 - щелочная среда
рН < 7 - кислая среда
Если в котельной будет использоваться вода с кислой реакцией (рН> < 7), то будет интенсивная коррозия металлических поверхностей.
Состав и свойства природной воды.
В котельные города вода поступает из городской водопроводной сети. В городскую водопроводную сеть вода поступает из различных природных источников. Природная вода содержит:
1. Механические примеси: песок, глина, органические вещества, коллоидные примеси.
2. Химические примеси: различные растворенные химические вещества и соли. Например: MgCl2, Ca(NO3)2, Mg(NO3)2, NaCl, KCLNa2SO4, Са(НСОз):, Mg(HCO3)2 и др.
3. Растворенные газы: кислород (О2), углекислый газ (СО2), азот (N2:)и др.
Состав и количество примесей зависит от пород, через которые протекает природная вода.
Химически чистая вода (Н2О) представляет собой бесцветную жидкость без запаха и вкуса.
Вода обладает следующими свойствами:
1. Является хорошим растворителем.
2. Хорошо смешивается с многими веществами.
3. Имеет наибольшую теплоемкость с = 1ккал/кг-град = 4,19 кДж/кг-К,поэтому воду используют в котельной в качестве теплоносителя.
4. Максимальную плотность вода имеет при t = +4°C, р =1 г/см3 =1000 кг/м3.
5. Вода превращается в лед t = 0°С при РАТМ= 760 мм рт. ст., плотностьрльда=0,92г/см3.
6.Температура кипения воды при. PdTM= 760 мм рт. ст. равно100°С При нагреве вода увеличивается в объеме, объем пара при атмосферном давление в 1670 раз больше объема воды.
Влияние примесей на работу оборудования.
Наличие примесей в питательной воде приводит к осложнениям работы котла накипь и шламообразования и внутренняя коррозия труб и других элементов.
1. Накипь и шлам.
Накипь называют плотные обложения на поверхности нагрева, способные нарушить нормальную работу котла.
Вредные свойства накипи:
1) накипь обладает низкой теплопроводностью, что приводит к ухудшению теплообмена между дымовыми газами и водой, к повышению t стенок труб котла их перегреву разрыву: накипь толщиной 2-3 мм----увеличение температуры стенок до 800-900 С.
2) Увеличивается расход топлива: накипь 2-3 мм перераспад топлива2-4%
3) Под воздействием высокой t накипь разлагается и образует кислоты - что образует коррозии.
4) Уменьшается сечение труб, что приводит к нарушению циркуляции
5) Отслаивается накипь, может попадать в пар, что ухудшает его качество.
Шлам - рыхлые отложения, образовавшиеся в воде при его нагревании. Шлам засоряет оборудование, ухудшает циркуляцию воды в котле, кроме того оседает на поверхностях нагрева, уплотняется образуя вторичную накипь.
Коррозия-это самопроизвольное разрушение металлов в результате химического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой.
Эрозия- изменение размеров, формы, массы или состояния поверхности изделия или инструмента вследствие разрушения (изнашивания) поверхностного слоя изделия при трении.
Самая распространенная коррозия кислородная.
Способы обработки воды для паровых котлов.
Водно-химический режим (ВХР) котельной и тепловых сетей определяет требования к качеству питательной, котловой воде, пару, к сетевой и подпиточной воде в соответствии с нормируемыми показателями. ВХР должен обеспечивать работу котлов и тепловых сетей без образования накипи, скопления шлама и коррозии.
ВХР определяет способы докотловой и внутрикотловой обработки воды паровых котлов, способы обработки сетевой и подпиточной воды водогрейных котлов и схему водоподготовительной установки. Установлено, что 40% аварий котлов происходит из-за неудовлетворительного водного режима (отложение накипи, коррозия элементов котла). Вода в котельной по назначению делится:
1. Исходная «сырая» вода- вода из городского водопровода.
2. Химически очищенная вода- прошедшая через умягчающие фильтры.
3. Питательная вода- деаэрированная вода, подаваемая в паровые котлы.
4. Котловая вода- вода, заполняющая объем котла.
5. Конденсат- вода, образовавшаяся из пара.
6. Продувная вода- вода, содержащая шлам.
7. Сетевая вода- вода, циркулирующая в системе теплоснабжения.
8. Подпиточная вода- вода, подаваемая в теплосеть для подпитки (в теплосети всегда должно поддерживаться заданное давление воды).
Если в котельную поступает вода из городского водопровода, то водоподготовка в котельной состоит из умягчения воды (удаление из воды солей жесткости) и деаэрации (удаление из воды растворимых газов О2 и
СО2).
Если вода- в котельную поступает из природного водоема, то в котельной вода предварительно очищается от механических примесей, взвесей (мельчайших частиц), затем умягчается и деаэрируется. Очистка от механических примесей осуществляется в механических фильтрах, заполненных кварцевым песком, мраморной крошкой, дробленым антрацитом, керамзитом.
Осветление (удаление мельчайших взвешенных частиц, солей железа и кремния)производят с помощью специальных веществ- коагулянтов (сернокислый алюминий Al2(SO4)3, железный купорос Fe SO4-7h3O или сернокислое железо Fe2(SO4)3 с последующим механическим отделением хлопьев.
Похожие статьи:
poznayka.org
Обработка котловой воды паровых котлов. Этапы и способы коррекции воды для паровых котлов
Паровые котлы кроме предварительной обработки воды на водоподготовительных установках нуждаются в удалении из воды незначительных остаточных загрязнений и в поддержании определенного водно-химического режима путем дозирования в воду небольшого количества соответствующих реагентов, приводящих качество воды в соответствие с нормируемыми показателями.
К коррекционным способам обработки воды относятся фосфатирование, аминирование, нитратирование, сульфитирование, трилонирование, силикатирование и др.
Фосфатирование
В паровых котлах при высокой кратности испарения и сравнительно небольших водяных объемах в котловой воде настолько возрастает концентрация солей, что даже при незначительном содержании кальциевых и магниевых соединений в питательной воде возникает опасность образования накипи на поверхности нагрева. При этом под накипью вследствие испарения воды из котла образуется высококонцентрированная среда, состоящая из различных растворенных веществ (коэффициент концентрирования достигает 100 000). Если в котловой воде будет даже небольшое количество щелочи или кислоты, то под накипью величина рН может достигать или очень малых значений (кислая вода) или очень больших значений (щелочная вода). При высоких значениях рН некоторые формы железа будут быстро растворяться, что приводит к коррозии стенок котла (щелочная коррозия). При низких значениях рН ионы водорода превращаются в газ водород. Этот газ взаимодействует с углеродом сплавов стали, образуя метан, и в конечном итоге все это приводит к катастрофическому разрушению стали (водородная хрупкость).
Для предотвращения кальциевых накипей и коррозии металла наряду с глубоким умягчением добавочной воды проводится коррекционная обработка котловой воды фосфатами. В присутствии фосфатов создаются условия, при которых величина рН поддерживается на нужном уровне (от 9,2 до 12), тем самым предотвращая разрушение стенок котла. Кальций образует твердую фазу не на поверхности нагрева, а в толще котловой воды. Рыхлый неприкипающий шлам легко удаляется из котла с продувкой. Свойствами неприкипающего шлама обладает труднорастворимое комплексное соединение кальция - гидроксилапатит ЗСа3(РО4)2 х Са(ОН)2. В случае его образования концентрация ионов кальция в котловой воде настолько снижается, что такие ионы-накипеобразователи, как S04-2 или SiO3-2, становятся неопасными, так как концентрация соединений CaSO4 и CaSiO3 не достигает насыщения.
Реакцию образования гидроксилапатита ЗСа3(РО4)2 х Са(ОН)2 в котловой воде можно представить уравнением:
10 Са+2+ 6PO4-3+ 2OH- -- 3Ca3(РО4)2 Са(ОН)2,
которое показывает, что для получения гидроксилапатита необходимо, чтобы в растворе были не только ионы РО4-3, но и ионы ОН-, т. е. была щелочная среда, характеризуемая определенным значением рН котловой воды. В зависимости от щелочности обрабатываемой воды пользуются различными реагентами: Na3РО4, Na2НРО4, NаН2РО4 и др.
Фосфатирование должно осуществляться для всех паровых котлов, работающих на давлении 2,4 МПа (24 атм) и выше, но может осуществляться и при более низком давлении. При фосфатировании котловой воды необходимо поддерживать избыток свободных ионов РО4-3. Необходимый избыток ионов РО4-3 является различным для котлов разных параметров (см. табл. ниже).
|
Типы котлов и их сепарирующих устройств |
РО4-3 , мг/л |
рН при t = 25°С |
|
Котлы без ступенчатого испарения Котлы со ступенчатым испарением и работающие на жидком топливе: - в чистом отсеке - в солевом отсеке Котлы, работающие на других видах топлива |
5 – 15 2 – 6 < 30 < 50 |
9,5 – 10 > 9,3 < 10,7 - |
В соответствии с инструкцией по фосфатированию котловой воды должно предусматриваться индивидуальное фосфатирование каждого котла с вводом раствора фосфата в барабан котла (обычно заводом-изготовителем предусматривается штуцер для ввода фосфата). Подача фосфатного раствора должна производиться пропорционально паропроизводительности котла. Первоначальная доза фосфатов (Ф1), необходимая для создания в котловой воде надлежащей концентрации ионов РО4-3, приближенно определяется по формуле:
Ф1= V х Иф /10Сф (кг),
где
V - водяной объем котла, м3
Иф - требуемый избыток фосфата в котловой воле, мг/л (определяется из вышеприведенной таблицы)
Сф - содержание ионов РО4-3 в применяемом техническом фосфате, % (берется из анализа полученного продукта).
Расход фосфатов (Ф2), необходимый для избытка ионов РО4-3 в котловой воде, определяется по формуле:
Ф2 = Q х [28,5 х ТНпв х (1 - r) + r х Иф] х 10Сф(кг),
где
Q - паропроизводительность котла, т/час
ТНпв - общая жесткость питательной воды, мг-экв/л r - продувка котла,
Иф - требуемый избыток фосфата в котловой воле, мг/л
Сф - содержание ионов РО4-3 в применяемом техническом фосфате, %
28,5 - эквивалентная масса иона РО4-3 при образовании гидроксилапатита ЗСа3(РО4)2 х Са(ОН)2
Объем дозируемого в котел технического фосфата (Wф) определяется по формуле:
Wф = Q х [28,5 х THпв, х (1 - r) + r х Иф] х 1000Крф х р х n1х n2, (л/час),
где
Q - паропроизводительность котла, т/час
ТНпв - общая жесткость питательной воды, мг-экв/л
r - продувка котла,
Иф - требуемый избыток фосфата в котловой воле, мг/л
Сф - содержание ионов РО4-3 в применяемом техническом фосфате, %28,5 - эквивалентная масса иона РО4-3 при образовании гидроксилапатита ЗСа3(РО4)2 х Са(ОН)
Крф - концентрация дозируемого в котел раствора фосфата, % (от 0,01 до 0,05%)
р - плотность 1 - 5% раствора фосфата, кг/л
n1 - доля ионов РО4-3 в химически чистом продукте
n2 - доля химически чистого фосфата в техническом продукте.
Для нейтрализации свободного едкого натра, если его содержание систематически превышает норму по относительной щелочности котловой воды, дозируется избыток фосфатов
(Ищ), который в пересчете на РО4-3 определяется из уравнения:
95 х (Alkо 0,4 х ТНпв)
Ищ = ---------------------------------- (мг/л)
r
где
95 - ионная масса РО4-3
Alkо - общая щелочность котловой воды, мг-экв/л
0,4 - коэффициент, учитывающий количество щелочи и фосфата, израсходованных на образование гидроксилапатита ЗСа3(РО4)2 х Са(ОН).
Аминирование
Аминирование воды применяется для предотвращения углекислотной коррозии котлов и трубопроводов конденсатного тракта. Основная задача аминов - это регулирование величины рН в соответствие требованиями, диктуемыми конструкционными материалами котлов. Для медных сплавов рекомендуемый уровень рН - от 8,8 до 9,0. Для сплавов на основе железа рекомендуемый уровень рН - от 9,2 до 11. Однако надо иметь в виду, что свойства аминов зависят от температуры и их разновидности.
Связывание свободной углекислоты аммиаком с повышением рН воды до 8,4 - 8,5 протекает по реакции:
Nh4 + СО2 + Н2О ® Nh5НСО3,
а с повышением рН воды до 9 - 10 протекает по реакции:
2Nh4 + СО2 + Н2О ® (Nh5)2НСОз.
Дозировка аммиака МН3 может производиться в питательную или добавочную воду, а также в пароконденсатный тракт при значительной его протяженности. Этим методом можно пользоваться, если потребитель пара допускает наличие в нем аммиака, для котлов давлением 2,4 МПа (24 атм) и выше, а также для всех котлов с локальными тепловыми нагрузками более 126 кДж/(м2 х час) или 3 х 105 ккал/(м2 х час).
Если содержание кислорода в паре не превышает 50 мкг/кг, то аммиачная коррозия медьсодержащих сплавов не возникает или протекает слабо. При аминировании используются следующие реагенты:
1) водный раствор аммиака (аммиачная вода) с содержанием активного вещества в пересчете на Nh4 - 25%,
2) жидкий аммиак, который переводится в газообразное состояние и затем растворяется в воде,
3) соли аммония: очищенный сульфат аммония, аммоний сернокислый для удобрений, хлористый аммоний.
Для связывания углекислоты в бикарбонат необходимо расходовать 0,4 мг Nh4 на 1 мг СО2, т.е. для связывания углекислоты потребуется следующий расход раствора аммиака (Vам):
Vам = 0,4 х kу + Q / 1000 х с х р х n1 х n2, (л/час)
где
0,4 - доза Nh4, необходимая для связывания 1 мг СО2
kу - концентрация углекислоты СО2 в паре, мг/кг
Q - паропроизводительность котла, т/час
с - концентрация дозируемого раствора, %
n1 - доля Nh4 в Nh5ОН
n2 - доля Nh5ОН в аммиачной воде
р - плотность раствора, кг/л.
Нитратирование
Нитратирование питательной или добавочной воды осуществляется для защиты от межкристаллитной - щелочной коррозии котельного металла.
Вводить раствор NaNO3 (концентрацией 5-10%) рекомендуется в химически обработанную воду (после водоподготовки), чтобы обеспечить в деаэраторе удаление кислорода, содержащегося в дозируемом растворе.
Доза 100% NaNO3 (d) определяется по формуле:
d = 16 х Alkов (г/м3) где
Alkов - щелочность обрабатываемой воды, мг-экв/л или г-экв/м3.
Расход раствора нитрата натрия NaNO3 (Vнн) определяется из уравнения:
100 x d х W
Vнн = ----------------------------- (л/час)
1000 х с х р
где
d - доза 100% NaNO3 г/м3
W - расход химически обработанной воды, м3/час
с - концентрация NaNO3 в дозируемом растворе, % (обычно 5 - 10%)
р - плотность раствора NaNO3, г/см3.
Дозирование нитрата натрия NaNO3 может быть совмещено с дозированием фосфатов.
Сульфитирование
Сульфитирование предусматривается для связывания остаточного кислорода и для защиты котельного металла от нитритной коррозии. Сульфитирование в целях обескислороживания в настоящее время имеет очень ограниченное применение. Расход сульфита (А) для связывания кислорода определяется из уравнения:
А = а х Со2 х сс + k (г/м3) где
а - количество сульфита, необходимое для связывания 1 г кислорода, г (для безводного агента эта величина равна 8 г, а для кристаллического сульфита Na2SO3 x 7h3O - 16 г)
сс - коэффициент, учитывающий содержание сульфита натрия в техническом продукте
k - необходимый избыток сульфита, г/м3 (k = 3 - 4 г/м3)
Со2 - концентрация кислорода в питательной воде, мг/л (г/м3).
Для котлов давлением 4 МПа (40 атм) предусматривается сульфитирование для защиты от нитритной коррозии при содержании в питательной воде нитритов (в пересчете на NO2-) более 20 мкг/л.
Взаимодействие нитритов с сульфитом натрия протекает по реакции:
2NaNO2 + 2Na2SО3 + 2Н2О ® NO2 + 2Na2SО4+ 2NaOH
2NaNO2 + 3Na2SО3+ Н2О ® N2+ 3Na2SО4+ 2NaOH
Необходимая доза безводного сульфита натрия определяется из уравнения:
[Na2SО3] = 8 х с1 + 3,5 х с2 + 2 (мг/л),
где
8 - теоретический расход безводного сульфита на 1 мг кислорода
с1 - концентрация кислорода в питательной воде, мг/л
3,5 - теоретический расход безводного сульфита на 1 мг NO2
с2 - концентрация нитритов в питательной воде в пересчете на NO2, мг/л.
Расход раствора сульфита определяется из уравнения:
Vс = [Na 2SO3] х Q / 1000 х ср х рр, х n (л/час),
где
[Na 2SO3] - доза безводного сульфита натрия, мг/л
Q - расход обрабатываемой воды, м3/час
ср - концентрация раствора (2 - 10%)
рр - плотность раствора, г/см3
n - содержание химически чистого продукта в техническом.
Сульфит вводится в питательную воду после деаэратора дозирующими насосами. В сухом виде сульфит почти не поглощает кислород, однако, при приготовлении и хранении раствора должны быть приняты меры по изоляции его от воздуха.
Трилонирование
Трилонирование питательной воды может предусматриваться для предотвращения накипеобразования любого вида. Оно может заменять фосфатирование, как наиболее эффективный метод. Однако широкое его применение ограничивается высокой стоимостью трилона Б.
Суть метода заключается в том, что трилон Б - двухзамещенная натриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА), образует растворимые комплексные соединения с кальцием, магнием, железом, медью и другими накипеобразователями.
Для полного связывания жесткости и продуктов коррозии расход трилона Б на 1 мг-экв жесткости составляет 168 мг, на 1 мг Fe - 6 мг, на 1 мг Cu - 2,67 мг.
Объем раствора трилона Б (Vтр) определяется из уравнения:
Vтр = [Трилон Б] х Q / 1000 х стр х рр х n (л/час),
где
[Трилон Б] - доза трилона Б, мг/л (обычно принимается равной 1 мг/л)
О - расход питательной воды, м3/час
стр - концентрация трилона Б в дозируемом растворе (0,005 - 0,01%)
рр - плотность раствора, г/см3 (для 0,5 - 1% раствора трилона Б принимается 1 мг/см3)
n - содержание химически чистого продукта в техническом (около 90%).
Для котлов давлением 4 МПа (40 атм) трилонирование применяется в целях эксплуатационной химической очистки котла "на ходу". В этом случае трилонирование осуществляется перед остановкой котла на ремонт в течение 10 - 15 суток.
Раствор трилона Б должен вводиться в каждый котел (раздельно в чистый и солевой отсеки).
Пассивация
Пассивация поверхностей оборудования из нержавеющей стали необходима для увеличения коррозийной стойкости стали. Образование однородной окисленной (пассивированной) поверхности или пленки на поверхности нержавеющей стали, которая существенно повышает коррозийную стойкость металла, является основной задачей пассивации.
Дело в том, что при создании котловых систем сварочные работы разрушают имеющуюся у нержавеющей стали пассивированную поверхность или пленку. Кроме того, к разрушению пассивированной поверхности стали, приводят ремонтные работы и работы по модернизации систем. Поэтому задача пассивации восстановить защитные свойства поверхности металла. Кроме того, в процессе пассивации удаляются нежелательные жиры, окислы, свободное железо и загрязнения, которые несовместимы с системами, использующими воду высокой степени очистки.
Пассивация включает четыре процедуры:
1) очищающая промывка
2) промывка водой
3) кислотная промывка (пассивационная процедура)
4) окончательная промывка водой
Первая очищающая процедура предназначена для удаления с металлических поверхностей грязи, масел и жиров с помощью очищающих средств.
Вторая процедура предназначена для удаления с поверхностей металла продуктов очищающей процедуры и самих очищающих средств с помощью потока воды.
Третья процедура - это кислотная промывка, предназначенная для удаления с металлических поверхностей свободного железа, окислов металлов и продуктов коррозии. В процессе удаления создаются условия для окисления чистой поверхности металла и образования пассивирующей пленки.
Четвертая процедура - это окончательная промывка водой металлических поверхностей с целью освобождения последних от раствора кислоты и ненужных продуктов кислотной обработки.
В качестве очищающих продуктов, например, может использоваться раствор содержащий гидросульфит натрия Na(HSO3)2. Для кислотной промывки с целью снятия небольших неровностей может использоваться азотная или фосфорная кислоты, а для удаления отложений кремния - гидрофтористая кислота или фтористый аммоний.
О применении соответствующих пассивационных растворов следует консультироваться с производителями оборудования
kfcentr.ru
Щелочность - питательная вода - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Щелочность - питательная вода
Cтраница 1
Щелочность питательной воды составляет 12, а жесткость 3 мкг-экв / кг. [1]
Щелочность питательной воды определяется в основном присутствием карбонатов и бикарбонатов натрия и зависит, главным образом, от щелочности химически очищенной воды и величины добавка последней. При умягчении воды по схеме Н - Na-катио-нирования открывается возможность существенного снижения величины остаточной щелочности химически очищенной воды, а следовательно, и щелочности питательной воды. [2]
Повышение щелочности питательной воды может привести к переходу от режимов чистофосфатной щелочности к щелочно-солевому режиму при неизменных условиях дозирования смешанного раствора фосфатов. Если при этом концентрации фосфатов и относительная щелочность остаются в пределах норм ПТЭ, то такое отклонение от режима чистофосфатной щелочности не рассматривается как нарушение водного режима, так как оба фосфатных режима считаются неопасными в отношении щелочной коррозии. К серьезным последствиям могут привести нарушения режима чистофосфатной щелочности в сторону занижения рН котловой воды, например в результате передозировки кислых фосфатов. При таких нарушениях создаются условия для интенсивной коррозии металла с водородной деполяризацией и возникает опасность образования железофосфатных накипей, особенно в солевых отсеках котлов со ступенчатым испарением, где концентрация фосфатов, естественно, выше. [3]
Для снижения щелочности питательной воды используется схема водород - натрий катионитового умягчения. [5]
Чрезмерное повышение щелочности питательной воды, умягченной катионитом, нежелательно, так как оно приводит к вскипанию воды в котле и попаданию ее в пароперегреватель, турбину или паровую машину. При продолжительной эксплуатации котла чрезмерно повышенная щелочность делает металл котла хрупким. В таких случаях применяют усиленную продувку котла. [6]
Насколько необходимо повысить щелочность питательной воды, чтобы при продувке рп: 5 % щелочность котловой воды увеличилась с 7 до 10 мг-экв / кг. [7]
На электростанции при щелочности питательной воды 50 мкг-экв / кг и жесткости 15 мкг-экв / кг было принято решение вводить в питательную воду гексамета-фосфат натрия, чтобы создать чисто фосфатную щелочность при условии, что избыток РО4 в котловой воде не должен быть меньше 60 мг / кг. Правильно ли такое решение. [8]
Насколько необходимо повысить щелочность питательной воды, чтобы при продувке рп5 % щелочность котловой воды увеличилась с 7 до 10 мг-экв / кг. [9]
На электростанции при щелочности питательной воды 50 мкг-экв / кг и жесткости 15 мкг-экв / кг было принято решение вводить в питательную воду гексамета-фосфат натрия, чтобы создать чисто фосфатную щелочность при условии, что избыток РО - в котловой воде не должен быть меньше 60 мг / кг. Правильно ли такое решение. [10]
Лд в - требуемая щелочность питательной воды в нем. [11]
Так как повышение щелочности питательной воды происходило стихийно, эксплуатационному персоналу было иногда трудно регулировать щелочной режим котловой воды. Случаи нарушения режима чистофосфатной щелочности котловой воды наблюдались не часто, но все же были ( фиг. [12]
В котлах при значительной щелочности питательной воды, а также в котлах и аппаратах при выпарке каустической соды и аналогичных процессах может возникать межкристаллитная коррозия, называемая каустической хрупкостью. Такой вид кор - розии чаще всего наблюдается на элементах сочленений котлов и аппаратов; в этих местах возникают механические перенапряжения и образуются трещины; описанное явление связано с накоплением концентрированной NaOH. Установлено, что катализатором этого процесса является SiCb, находящаяся в воде. [13]
Величины сухого остатка и щелочности питательной воды должны обеспечить поддержание норм качества котловой воды, установленных для котлов данного типа; при этом продувка котлов не должна превышать 5 - 7 % от паропроизводительности котлов. [14]
Хрупкость котельной стали, вызываемая щелочностью питательной воды, носит название межкристаллигной коррозии или щелочной хрупкости, называемой еще каустической хрупкостью. Такая высокая концентрация, во много раз превышающая допустимую для котловой воды, может создаваться лишь в отдельных местах котла при пропариваяии котловой воды, например в соединениях элементов котла при наличии в них неплотностей - в пазухах заклепочных швов, вальцовочных соединениях. Отмечается, что агрессивность котловой воды возрастает, если в ней имеется кремниевая кислота. [15]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Щелочность - котловая вода - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2
Щелочность - котловая вода
Cтраница 2
Величину щелочности котловой воды по фенолфталеину в чистом отсеке котлов со ступенчатым испарением и в котлах без ступенчатого испарения следует принимать 2& 50 мкг экв / л при конденсатно-дистиллятном питании и js 500 мкг экв / л - при питании котлов с добавкой умягченной воды. [16]
Солесодержание и щелочность котловой воды паровых котлов Правилами не установлены и принимаются на основе теплотехнических испытаний котла. [17]
Заметно понижается фенолфталеиновая щелочность котловой воды также в случаях загрязнения возвращаемых с производства конденсатов солями аммония. [18]
Верхний предел щелочности котловой воды в чистых и продувочных отсеках устанавливается теплохимическими испытаниями. [19]
Для снижения щелочности котловой воды применяют растворы мононатрийфосфата, дй-натрийфосфата, подкисленного тринатрийфос-фата и гексаметафосфата. [20]
Наибольшее значение щелочности котловой воды не нормируется. [21]
Нормы солесодержания и щелочности котловой воды устанавливаются яа основе проведения наладочных работ. [22]
Нормы еолесодержаиня п щелочности котловой воды устанавливаются на основе соответствующих испытаний. [23]
Нормы солесодержания и щелочности котловой воды устанавливаются на основе соответствующих испытаний. [24]
Чему будет равна щелочность котловой воды по условиям задачи 8 - 127, определенная по метилоранжу. [25]
Нормы солесодержания и щелочности котловой воды устанавливают на основе испытаний. [26]
Нормы солесодержання и щелочности котловой воды устанавливаются на основе соответствующих испытаний. [27]
Нормы солесодержания и щелочности котловой воды устанавливаются на основе соответствующих испытаний. [28]
При ограничениях в щелочности котловой воды, в содержании углекислоты в паре и ограниченных размерах продувки применяют метод аммоний-нат-рий-катионирования. Этот метод основан на способности катиона аммония Nh5 вступать в обмен с катионами кальция и магния, реакции которых протекают аналогично реакциям обмена при Na-ка-тионировании. Все катионы солей и щелочей, находящихся в воде, в этом случае заменяются катионами аммония. [30]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
