Меню

Водоподготовка для паровых котлов низкого давления

Особенности водоподготовки паровых и водогрейных котельных. Часть 1

Отложения и коррозия

Водоподготовка при эксплуатации котельного оборудования обеспечивает уменьшение энергопотерь, увеличение ресурса и обеспечение его бесперебойной работы. Таким образом решается задача повышения экономической эффективности котельной, оборудование которой работает длительное время в тяжелых условиях и при относительно низкой квалификации обслуживающего персонала.

Требования и нормы подготовки воды для котельного оборудования стоят в одном ряду с необходимыми эксплуатационными требованиями по правилам устройства электроустановок, норм по питающему напряжению и электромагнитной совместимости электрооборудования, обеспечения функционирования в заданных климатических условиях и т.п.

Основные стадии процесса подготовки воды для котельного оборудования:

  • предотвращение отложений на теплопроводящих поверхностях – обеспечивает экономию энергии, материалов и деталей установки;
  • предотвращение коррозии по всей системе – дает снижение затрат на ремонт и обслуживание;
  • финишная корректировка химического состава котловой и подпиточной воды – максимальная экономичность работы котельного оборудования.

Отложения в котлах и нагревательной системе

В основе процесса образования отложений на поверхностях котельной системы лежат процессы образования карбонатных солей щелочноземельных металлов, образующих основу т.н. «временной жесткости» воды. Ионы кальция и магния взаимодействуют с содержащейся в воде питающего источника двуокисью углерода с образованием нерастворимых солей.

Этот процесс значительно интенсифицируется по мере возрастания температуры. Соли других кислот – сульфаты и т.п., образующие «постоянную жесткость», напротив, при повышении температуры растворяются и могут быть устранены только в дальнейшем путем, например, применения фильтров нанодиапазона или установок обратного осмоса.

Карбонаты (преимущественно карбонат кальция) осаждаются на стенках греющих труб и теплопередающей системы в виде известковых отложений, очень плохо передающих тепло. Здесь же концентрируется и шлам, образующийся из продуктов окисления железа и марганца и механических примесей, проникающих в систему. Для определения концентрации соли в водном растворе возможно применение таких датчиков как AnaCONT LCK .Это аналитический датчик, который по параметрам электропроводности и значению pH определяет показатели для дозировки реагентов.

Известно, что подавляющая часть теплопередачи (около 80%) осуществляется через относительно небольшую часть теплопередающей поверхности вблизи зоны пламени котловой горелки. Здесь и образуются наибольшие известковые отложения, затрудняющие теплопередачу и снижающие эффективность работы системы. Отложения толщиной порядка 0,5 мм приводят к снижению КПД потока до 9…10%. При этом возникает значительный градиент температуры нагрева между различными участками теплопередающей системы, что может приводить к деформациям и даже возникновению трещин и повреждений отдельных деталей.

Появление отложений на стенках труб приводит к уменьшению их рабочего сечения, повышает сопротивление потоку воды, вынуждая повышать нагрузку на насосы системы. Также повышается и уровень шума установки.

Необходимые мероприятия водоподготовки для уменьшения отложений в котельной системе:

  1. Удаление механических примесей с помощью сетчатых фильтров;
  2. Удаление железа и марганца с помощью каталитических фильтров;
  3. Умягчение воды с помощью ионообменных установок;
  4. Обессоливание воды (при необходимости) на установках обратного осмоса.

Коррозия в котлах и нагревательной системе

Корпуса котельного оборудования, нагревательные элементы и прочие составляющие системы изготавливаются из металлов. Долговечность, неподверженность металлических частей коррозии в значительной мере зависит от кислотности среды и количества растворенного в воде кислорода и двуокиси углерода.

Из опыта проектирования и эксплуатации котельных установок известно, что поддержание показателя кислотности воды на уровне pH≥8,5 позволяет значительно снизить коррозию корпусов и труб котельного оборудования, запорной арматуры, циркуляционных насосов, датчиков и т.п. С повышением температуры процесса снижается растворимость в воде свободного кислорода, требования к его содержанию значительно ужесточаются при повышении рабочего давления системы.

Для измерения концентрации кислоты, едких (каустических) или солевых веществ в системах рекомендуется применять датчик типа CombiLyz AFI4/AFI5 . Это прибор для кондуктометрического измерения проводимости и концентрации жидких продуктов. Он определяет концентрацию различных кислот, а также солевых и едких каустических составляющих в водной среде.

Необходимые мероприятия водоподготовки для уменьшения коррозии элементов системы котельного оборудования:

  1. Корректировка значения кислотности воды Ph. Рекомендуем проводить с помощью анализатора растворенного кислорода в воде AnaCONT LED – точность показаний до 0,5%;
  2. Дозирование в воду замедлителей коррозии (ингибиторов);
  3. Удаление из воды кислорода посредством добавления средств, связывающих избыточный кислород, либо подвергнув воду дегазации в специальных устройствах.

В каждом конкретном случае проектирования комплекса котельного оборудования важно правильно подобрать систему очистки воды.

Читайте также:  Повышенное давление при высоком атмосферном давлении

Для корректировки и поддержания значений параметров воды, используемой в котельном оборудовании, необходимо непрерывно контролировать следующие величины:

  • карбонатную жесткость при различных pH,
  • значение pH (кислотно-щелочной баланс),
  • содержание растворенного кислорода в воде,
  • содержание соединений железа в воде.

Дополнительно для котлов, работающих при больших давлениях и при незначительном возврате конденсата, непрерывно измеряются (обычно один из двух нижеуказанных параметров):

  1. Условное солесодержание (в пересчете на NaCl);
  2. Удельная электропроводность при 25°С.

Состав системы подготовки воды определяется качеством исходной воды, действующими требованиями к воде очищенной и общей производительностью установки. Нормы и требования к очищенной воде зависят от её назначения и определяются нормативными документами, в частности – Федеральными «Правилами промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением». Параметры сетевой ГВС воды также устанавливаются и проверяются СанПиН.

Кроме нормативных документов, в ходе разработки систем подготовки воды для котельных
следует учитывать рекомендации производителей котельного оборудования, прописываемые в руководстве пользователя.
Для правильного подбора оборудования и контролирующих датчиков к нему, обратитесь к специалистам компании «РусАвтоматизация».

Подписывайтесь, чтобы не пропускать новые публикации.

Источник

Этапы водоподготовки котельной

На больших предприятиях используют котельные. Для устойчивой работы оборудования воду очищают от загрязнений и минеральных солей, умягчают и обезжелезивают. Перечень работ по водоподготовке напрямую зависит от качества воды. Расскажем, зачем нужна очистка и какие существуют этапы водоподготовки.

Для чего нужна водоподготовка котлов

Пример системы водоподготовки для котельной

Котлы – дорогостоящее оборудование, за которым нужен правильный уход. Главный враг котельной – жесткая вода. Во время закипания ионы солей жесткости образуют нерастворенную форму и оседают накипью на нагревательных элементах и стенках котла. Поэтому необходимо умягчить и обессолить воду.

Жесткая вода, высокое содержание солей в ней – это потенциальные причины серьезных поломок в котельной. Это не говоря о самых примитивных, но не менее опасных механических примесях – песке, камнях, взвесях, иле.

Правильно рассчитанная система водоподготовки, для которой регулярно проводят техническое обслуживание, все очистит и защитит котлы от поломок.

Сложность задачи очистки напрямую зависит от качества источника. Например, для исходной воды из скважины может потребоваться минимальный набор фильтров – механический фильтр, аэрация Гидрос-AR с последующим обезжелезиванием на Гидрос-D, умягчение с помощью ионного обмена Гидрос-S или обратный осмос Гидрос-RO.

Водоподготовка для паровых и водогрейных котлов

Оборудование водоподготовки для паровых и водогрейных котлов отличается, поскольку они имеют разные требования к качеству воды.

  • Паровой котел. Основной показатель жесткости воды – 0,02 мг-экв/л. Для водоподготовки необходимо устанавливать фильтры грубой очистки, установку обратного осмоса, предподготовку для установки обратного осмоса, систему умягчения после установки обратного осмоса, деаэратор и комплекс дозирования щелочи и фосфатов.
  • Водогрейный котел. Основной показатель жесткости воды – 0,1 мг-экв/л. Для водоподготовки достаточно одноступенчатого натрий катионирования.

Бывают случаи, когда водоподготовка производительностью 2 м 3 /час для парового котла выходит дороже, занимает большую площадь и требует более квалифицированного обслуживающего персонала, чем водоподготовка на 10 м 3 /ч для водогрейного котла.

Этапы водоподготовки котельной

Этапы очистки для котельной можно разделить на следующие виды:

  1. Обязательные этапы:
    • Грубая механическая очистка.
    • Умягчение и обессолевание ионообменными смолами, обратным осмосом.
  2. Дополнительные этапы – применяют, когда повышено содержание железа, марганца:
    • Аэрация.
    • Обезжелезивание.

Этапы водоподготовки для котельной отличаются в зависимости от вида котла. Приведем несколько примеров.

Подготовка воды для паровых котлов методом двухступенчатого Na-катионирования c предварительным обезжелезиванием:

Подготовка воды для паровых котлов методом обратного осмоса:

Подготовка воды для водогрейных котлов производительность свыше 1 м3/ч:

Это фильтр грубой очистки, его задача не только в очистке от крупных частиц, но и в защите остальной системы – последующих фильтров от взвеси. Механический фильтр – это первый рубеж защиты системы водоподготовки, который предотвращает попадание в систему крупного песка, камней, окалины.

Колонна обезжелезивания

Станция аэрации и колонна обезжелезивания работают в связке. Для обезжелезивания используют специальные каталитические загрузки. Засыпка окисляет растворенное железо и пропускает дальше отфильтрованную воду.

Станция аэрации

Если в воде высокое содержание таких элементов, как железо, марганец, то нужна станция аэрации – колонна и компрессор. Принцип аэрации – в подаче кислорода, из-за чего происходит процесс окисления загрязнителей.

Читайте также:  Понизилось нижнее давление что делать в домашних условиях срочно

Ионообменный фильтр или обратный осмос

Последняя стадия – умягчение и обессоливание воды. В зависимости от степени необходимой очистки применяют ионообменный фильтр или обратный осмос.

Использование ионообменной смолы обойдется дешевле. Если на этом этапе нужно только умягчение, то ионная колонна справится с задачей.

Если вода с повышенным содержанием солей, то используют установку обратного осмоса. Она на 99 % удаляет минеральные соли и загрязнители из воды. Главный недостаток – в высокой стоимости оборудования и в большом расходе воды – примерно половина при фильтровании сбрасывается в дренаж.

Каждый этап водоподготовки котельной важен для очистки и защиты котлов от образования минеральных отложений, которые ведут к поломкам.

Чтобы избежать подобных проблем и лишних трат, рекомендуется обязательное проведение правильного технического обслуживания системы водоподготовки.

Источник

Особенности водоподготовки паровых и водогрейных котельных. Часть 2

Особенности водоподготовки паровых котлов

Системы с паровым котлом – в инженерном отношении очень сложная система, где испарение воды процесс безостановочный, и необходима постоянная подпитка подготовленной водой. Оставшиеся примеси из подпиточной воды постепенно накапливаются в котле и увеличивают в ней уровень отложений.

Поэтому необходима регулярная продувка оборудования, которая может сопровождаться приостановкой работы котла и дополнительными расходами топлива. Чтобы снизить частоту продувок, к подпиточной воде предъявляются повышенные требования.

При работе парового котла непрерывно накапливаются солесодержащие вещества, вследствие упаривания воды. Так как в паре соли не присутствуют, то все они остаются в котловой воде. Солесодержание может достигнуть критического значения, когда происходит вспенивание воды и резкое снижение качества пара. Но при этом, в процессе роста рабочего давления котла значительно снижается величина порогового солесодержания. Поэтому для котлов с высокими рабочими давлениями необходима чрезвычайно тонкая очистка подпиточной воды, и для контроля вводятся 2 дополнительных параметра:

  1. Электропроводность воды, для оценки общей минерализации воды;
  2. Содержание некоторых видов солей.

Для примера помещена таблица предельных параметров качества подпиточной и котловой воды для паровых котлов по Приложению № 3 «Правил промышленной безопасности производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением».

Есть определённые нормативы качества питательной воды для котлов с системой естественной и многократной принудительной циркуляции с паропроизводительностью в пределах 0,7 т/час для высоконапорных котлов парогазовых установок:

На входе системы помещается механический фильтр для промывки водной среды обратным током. Фильтр отсеивает механические примеси. Для снижения содержания в воде железа и марганца устанавливается система обезжелезивания. Уровень содержания железа и жесткости воды производится специальным аналитическим прибором.

Дозирующая станция по сигналу водосчётчиков осуществляет подачу окислителя пропорционально величине потока воды. Продукты окисления железа и марганца собираются в осадочном фильтре. Дозирующей станцией могут подаваться реагенты различного назначения: кислородосвязующие вещества с катализаторами, стабилизаторы остаточной жесткости, корректоры pH, поэтому такие устройства используются на разных стадиях процесса водоподготовки.

Для решения проблемы солесодержания котловой воды для установок небольшой производительности или при достаточно больших объёмах возвращаемого конденсата вода смягчается методом натрий-катионирования через специальную установку.

Существенными недостатками при этом является появление большого объёма экологически вредных отходов, требующих спецразрешений на утилизацию, а также дорогих реагентов.

Примерная структура системы водоподготовки для парового котла

В котельных с высоким рабочим давлением пара и повышенным использованием подпиточной «вспомогательной» воды с высокой степенью очистки и деминерализации применяются установки обратного осмоса, позволяющие получить воду практически любой чистоты.

Такое оборудование применяют в парогазовых энергетических установках, котлах сверхкритического давления и т.п. При этом необходимо наличие вспомогательной безнапорной емкости и питательной насосной станции.

Для получения водной среды с заданными характеристиками используют мембраны с различной пропускной способностью. После установки обратного осмоса производится корректировка параметров воды до необходимых уровней в отношении pH, солесодержания и содержания растворенных газов. Дозированные добавки кислородосвязующих веществ и ингибиторов коррозии решают ситуацию только в установках относительно небольших размеров и производительности.

По мере возрастания рабочего давления котла ужесточаются требования к содержанию в воде растворенного кислорода. В таких случаях применяются установки термической дегазации или деаэрации атмосферного или вакуумного типа. Остаточная концентрация газов в воде после таких мер практически ничтожна. После окончательной корректировки химсостава и pH воды путем дозирования реагентов, процесс водоподготовки для паровых котлов можно считать законченным.

Читайте также:  Какое вчера было атмосферное давление в воронеже

Особенности водоподготовки водогрейных котлов

Для обеспечения большого ресурса и безаварийной работы водогрейных котлов при разработке и проектировании котельного оборудования, кроме технических характеристик оборудования, необходимо также иметь отчетливое представление о следующих параметрах воды источника питания котельной:

  • жесткость,
  • содержание железа,
  • присутствие нефтепродуктов,
  • уровень растворенного кислорода,
  • уровень pH.

Система водоподготовки котла обеспечивает изменение исходных параметров до необходимых показателей, оговариваемых Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности. В качестве примера приводится таблица из Приложения №3 «Правил промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением».

Нормативы качества подпиточной и сетевой воды для водогрейных котлов (за исключением установленных на тепловых станциях и тепловых электростанциях):

Примерная структура системы водоподготовки для водогрейного котла

Входной фильтр с промывкой фильтрующего элемента предназначен для очистки воды от механических примесей (песок, окалина, т.п.). При необходимости осуществляется обезжелезивание воды путем дозирования окислителя (выполняется дозирующей станцией по сигналу датчиков расхода воды) и последующего осаждения окислов железа и марганца в фильтрах. Непрерывный контроль жесткости осуществляется автоматическим измерителем.

Следующая стадия – умягчение воды методом натрий-катионирования, в зависимости от режима работы котельной, установкой непрерывного или периодического действия.

Поскольку в водогрейных системах как правило нет необходимости в очень высокой степени очистки воды, установки обратного осмоса не применяются. Системы умягчения воды позволяют довести параметры воды до любого необходимого уровня, достаточно пропускать воду через такие установки несколько раз. В этой же системе наблюдается и самая высокая скорость водоподготовки. Дозирующие устройства на конечном этапе обеспечивают нужные значения параметров pH, солесодержание и содержание растворенного кислорода в воде. Реагенты обеспечивают подщелачивание воды, связывание остаточного кислорода и нужную жесткость.

Применение датчиков в системах водоподготовки. Рекомендации

Следует отметить, что стандартной схемы водоподготовки не существует, так как требования заказчика индивидуальны и рассчитаны на определенные условия эксплуатации, индивидуальны местные условия эксплуатации, режимы и сезонность работы котельной, свойства исходной воды. Всё это делает очень широким выбор используемого дополнительного оборудования систем водоподготовки: оборудования для аэрации и дегазации воды, накопительных ёмкостей и насосных станций, статических смесителей, дозаторов специальных реагентов (ингибиторов, коагулянтов т.п.), различных фильтров и установок обратного осмоса. Поэтому здесь не рассматриваются многочисленные датчики чисто технологического предназначения – датчики уровня, температуры, расходомеры и другие, обеспечивающие работу этого оборудования. Описаны только датчики «аналитического» направления, позволяющие определять параметры котловой и питательной воды котельной установки.

Датчики компании NIVELCO позволяют в непрерывном режиме контролировать важнейшие параметры: уровень кислотности pH, содержание растворенного в воде кислорода, электропроводимость воды на любой стадии водоподготовки. Наиболее общие характеристики датчиков:

1. pH AnaCONT LED

Диапазон измерений : 0…14 pH

Погрешность измерений : 0,1% изм. величины

Выходные сигналы : Аналоговый 4…20 мА гальванически развязанный, Релейный 30В/1А, Последовательный интерфейс, HART-протокол

Условия рабочей среды (температура/давление) : -10…+90°С/0,5…10 бар

Класс защиты : IP67/68

2. AnaCONT LED

Датчик измерения кислорода в воде

Диапазон измерений : 0…20 ppm /0…10 ppm

Погрешность измерений : ±0,5%

Выходные сигналы : Аналоговый 4…20 мА гальванически развязанный, Релейный 30В/1А, Последовательный интерфейс, HART-протокол

Условия рабочей среды (температура/давление): 0…+50°С/0…1,0 бар

Класс защиты: IP67/68

3. AnaCONT LCK

Датчик электро-проводности воды

Диапазон измерений : 1…2000 мкСм/см

Погрешность измерений : 3%

Выходные сигналы : Аналоговый 4…20 мА, Последовательный интерфейс,
HART-протокол

Условия рабочей среды (температура/давление): -10…+70°С/0…16 бар

Класс защиты: IP67/68

4. CombiLyz AF14/AF15

Датчик электро-проводности воды

Диапазон измерений: 14 поддиап. в пределах 0…1000 мкСм/см

Погрешность измерений : ≤1,5%

Выходные сигналы : Аналоговый 4…20 мА, 2 релейных 30В/1А, Последовательный интерфейс, HART-протокол

Условия рабочей среды (температура/давление): -20…+140°С/0…25 бар

Класс защиты: IP67/69K

Как получить подробную информацию

Все нормы проектирования систем водоподготовки для котлов определены на законодательном уровне. Ознакомиться с ними можно в документации СНиП II-35-76 (документ актуализирован СП СНиП 89.13330.2012) «Котельные установки».

По этим нормативам режим работы котельного оборудования должен обеспечивать работу парового тракта, котла, теплового оборудования и тепловых сетей без отложения накипи и появления признаков коррозии на внутренних рабочих поверхностях.

Подписывайтесь, чтобы не пропускать новые публикации.

Источник

Adblock
detector