книги из ГПНТБ / Говерт А.А. Водоподготовка для локомобилей
.pdf
ЭТ-5-3
Брошюра посвящена вопросам водоподготовки для ста ционарных локомобилей; в «ей 'указаны характерные «х технические особенности с точки зрения организации вод ного режима, рассмотрены вопросы накипеобразования, уноса влаги и солей с паром, а также коррозии в локомо бильных установках.
Дается методика по выбору режима продувки котлов. Приведены некоторые сведения! о .природных водах, их свойствах, а также расчетные нормативные данные по ка честву питательной и котловой воды.
Дано описание современных методов водоподготовки, применяющихся и рекомендуемых к применению для ло комобилей. Описаны способы очистки локомобильных кот
лов от накипи.
Брошюра предназначена для инженерно-технического персонала, связанного с проектированием, монтажом и эксплуатацией локомобильных установок.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Паросиловые установки — локомобили — нашли широ кое применение во многих отраслях народного хозяйства и эксплуатируются в самых разнообразных условиях. Поми мо локомобилей отечественного производства, в нашей стране также находится в эксплуатации большое количе ство локомобилей иностранных фирм. За последние годы применение локомобилей стало несколько ограничиваться в связи с развитием крупных энергетических систем и ши роким распространением стационарных двигателей внут реннего сгорания, тем не менее еще на многих мелких предприятиях энергоснабжение осуществляется от локомо бильных установок, работающих на дешевом местном топ ливе. В ряде случаев использование локомобилей является рациональным и потому, что наряду с выработкой электро энергии они снабжают потребителей паром и горячей во дой. При износе паровых машин, а также в случае замены их более совершенными двигателями паровые котлы дей
ствующего локомобильного парка могут |
использоваться |
|
для работы в промышленных |
и отопительных котельных. |
|
Локомобильные установкие |
надежны |
в эксплуатации, |
уход за ними сравнительно несложен, но они недостаточно приспособлены к работе на жесткой воде, поэтому органи зация нормального водного режима имеет первостепенное значение в обеспечении их экономичной и надежной экс плуатации.
По своей конструкции все локомобили подразделяются на стационарные мощностью до 1000 л. с. и передвижные мощностью до 75 л. с. В настоящей брошюре рассматрива ются особенности организации водоподготовки лишь для стационарных локомобилей, тем не менее изложенные све дения могут быть полезными и при выборе способов водо подготовки для передвижных локомобилей.
В последнее время на многих локомобильных электро станциях были проделаны значительные работы по внедре нию различных методов водоподготовки, в результате чего
3
повысилась экономичность работы локомобилей и сократи лось число аварий по причине неудовлетворительного вод ного режима. Однако имеется еще много установок, на ко торых водоподготовка или вовсе не применяется, или же осуществляется не совсем правильно и поэтому не дает желаемых технико-экономических результатов, вследствие чего народному хозяйству наносится большой ущерб, вы ражающийся в перерасходе тысяч тонн топлива и больших затратах на очистку и ремонт локомобильных котлов и вспомогательного оборудования. При организации водного режима локомобильных котлов встречается ряд затрудне ний, связанных, в частности, с тем, что вопросы водного режима и водоподготовки для локомобилей недостаточно освещены в литературе и в известной мере недостаточно разработаны. В отдельных руководствах и пособиях по экс плуатации локомобилей вопросы водоподготовки осве щаются неполно и лишь в виде общих рекомендаций, без конкретных данных по выбору методов обработки воды и режима продувок в зависимости от качества исходных вод и типов локомобилей.
Учитывая изложенное, автором была поставлена задача обобщить в настоящей брошюре имеющиеся данные и раз работать некоторые рекомендации по выбору рациональ ных способов водоподготовки для локомобилей. Все полез ные замечания по настоящей брошюре будут восприняты автором с благодарностью.
Автор выражает благодарность М. Ф. Шапрову и В. С. Хлебникову за ряд полезных советов по составлению данной брошюры, а также Л. Н. Глухову — за оформле ние некоторых рисунков.
|
|
|
|
С О Д Е Р Ж А Н И Е |
|
|
|
|||
Предисловие................................................................................................. |
Краткие сведения |
о природных |
водах |
3 |
||||||
Г л а в а |
|
п е р в а я . |
7 |
|||||||
1. |
Показатели качества в о д ы ....................................................... |
|
|
|
7 |
|||||
2. |
Классификация природных в о д ............................................... |
|
|
|
12 |
|||||
Г л а в а |
|
в т о р а я . |
Влияние качества котловой и питатель |
15 |
||||||
ной вод на |
работу |
л о к о м о б и л я ............................... |
|
• . |
||||||
3. Образование накипи и шлама................................................... |
|
|
вскипа |
15 |
||||||
4. Унос котловой воды с паром, ее вспенивание и |
21 |
|||||||||
5. |
ние |
................................................................................................. |
|
|
|
|
|
|
||
Коррозия металла и мероприятия по борьбе с ней . . . |
26 |
|||||||||
6. |
Требования к качеству котловой в о д ы ............................... |
|
37 |
|||||||
Г л а в а |
|
т р е т ь я . |
Продувка котлов локомобилей и требо |
41 |
||||||
вания к качеству питательной воды ........................... |
|
|||||||||
7. |
|
Способы продувки котл ов ...................................................... |
|
|
|
41 |
||||
8. |
Режимы и размер продувок.................................................. |
|
|
|
52 |
|||||
9. |
|
Расчет продувки по ш л ам у ................................................... |
|
|
|
55 |
||||
10. |
Расчет продувки по сухому остатку.................................. |
|
59 |
|||||||
11. |
|
Продувка по щ елочности...................................................... |
|
|
|
61 |
||||
12. |
|
Выбор расчетной |
|
п р о д у вк и .................................................. |
|
|
|
62 , |
||
13. |
|
Контроль |
режима продувки к о т л о в |
в...................................о д ы |
|
63 |
||||
14. |
|
Требования к качеству питательной |
|
65 |
||||||
Г л а в а |
|
ч е т в е р т а я . Методы докотлевой водоподготовки |
69 |
|||||||
15. |
Удаление грубодисперсных и коллоидных веществ . . . |
69 |
||||||||
|
|
а) |
О тстаивание......................................................................... |
|
|
|
|
|
69 |
|
|
|
б) |
Коагулирование..................................................................... |
|
|
|
70 |
|||
|
|
в) |
Фильтрование.......................................................................... |
|
|
|
|
|
77 |
|
|
|
г) О светли тели |
......................................................................... |
|
|
|
|
81 |
||
16. |
д) |
Обезмасливание...................................................................... |
|
|
|
85 |
||||
Натрий-катионирование.......................................................... |
|
|
|
90 |
||||||
17. |
Термохимическое |
водоумягчение........................................... |
|
|
103 |
|||||
18. |
Известково-содовый способ умягчения воды ....................... |
|
111 |
|||||||
Г л а в а |
|
п я т а я. Методы внутрикотловой |
водоподготовки |
|
||||||
19. |
Сущность внутрикотловой обработки в о д ы ....................... |
|
113 |
|||||||
20. |
Расчет расхода |
реагентов.......................................................... |
реагентов |
|
117 |
|||||
21. |
Приготовление и дозирование |
|
120 |
|||||||
22. Преимущества |
и недостатки |
метода внутрикотловой |
124 |
|||||||
23. |
термохимической |
|
водоподготовки ....................................... |
|
|
|||||
Внутрикотловые |
|
термоумягчители.......................................... |
|
|
126 |
|||||
24. |
Ультразвуковая обработка воды ............................................... |
|
|
137 |
||||||
5
Г л а в а |
ш е с т а я . |
Совмещенные |
методы |
докотловой |
и |
|
внутрикотловой водоаодготовки........................................... |
|
139 |
||||
25. |
Частичное натрий-катионирование.......................................... |
|
139 |
|||
26. |
Натрий-катионирование с нейтрализацией щелочности |
|||||
|
воды солями аммония |
.................................. |
|
|
144 |
|
27. |
Электромагнитный и электростатический способы обра |
|||||
|
ботки в о д ы ......................................................................... |
|
|
|
146 |
|
Г л а в а |
с е д ь м а я . |
Очистка |
и промывка |
локомобильных |
||
к о т л о в ................................................................................................. |
|
|
|
|
149 |
|
28. |
Механический способ |
.................................................................. |
|
|
149 |
|
29. |
Кислотный |
с п о с о б ...................................................................... |
|
|
|
152 |
30. |
Содово-щелочной, фосфатный |
и другие способы . . |
. 1 5 5 |
|||
31. Очистка арматуры и вспомогательного оборудования . |
. 157 |
|||||
32. |
Промывка локомобильных к о т л о в ........................................... |
|
157 |
|||
Г л а в а |
в о с ь м а я . |
Контроль процессов |
водоподготовки |
|||
33. |
Общие положения.......................................................................... |
|
|
|
159 |
|
34. |
Химический |
контроль |
.• ........................................... |
|
|
160 |
П р и л о ж е н и я ' .................. |
|
|
|
|
167 |
|
Л и т е р а т у р а ................ |
• ...................................................................... |
|
|
|
190 |
|
Г Л А В А П Е Р В А Я
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРИРОДНЫХ ВОДАХ
1. ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ВОДЫ
Химически чистая вода в природе не встречается; в ней всегда имеются те или иные примеси, содержание кото рых и характеризует ее качество. В зависимости от степе ни дисперсности примеси в воде находятся в растворен ном, коллоидном или грубодисперсном состоянии.
В растворенном состоянии в воде находятся вещества, имеющие размер частиц менее 0,001 мк. К их числу отно сятся минеральные соли (хлористые, сернокислые, двууг лекислые и др.) и некоторые органические соединения и газы (азот, кислород, углекислый таз, сероводород). В кол лоидном состоянии в воде находятся вещества с разме ром частиц 0,001—0,1 мк (органические вещества, масла, соединения железа, алюминия и кремния). Примеси с раз мером частиц более 0,1 мк находятся в воде в трубодисперс ном состоянии. В зависимости от удельного веса гру бодисперсные примеси могут быть плавающими, взвешен ными или осаждающимися. К числу осаждающихся примесей относится, например, песок; взвешенные же гру бодисперсные частицы состоят в основном из органиче ских соединений растительного и животного происхожде ния.
Попадая в локомобильный котел, имеющиеся в воде примеси могут оказывать различное влияние на его рабо ту: сернокислый кальций (CaS04], сернокислый магний [MgS04], двууглекислый кальций (Са(НС03)г] и двууглекис лый магний [Mg(HC0 3 )2] образуют накипь и шлам; кисло род [021, углекислый газ [С02], сероводород [H2S], хлори стый натрий [NaCl], хлористый кальций [СаС12], хлористый магний {MgCl2], минеральные кислоты и другие соединения вызывают коррозию металла. Такие примеси, как серно кислый натрий [Na2S 04], двууглекислый натрий [ЫаНСОз],
углекислый натрий {Ма2С 03], масла, колЛойдные и взве шенные вещества, способствуют уносу котловой воды с па ром и ее вспениванию.
О наличии в воде тех или иных примесей судят по сле
дующим показателям качества воды. |
|
|
В з в е ш е н н ы е в е щ е с т в а , |
м у т н о с т ь и п р о |
|
з р а ч н о с т ь . Чтобы определить |
содержание |
взвешенных |
веществ, необходимопрофильтровать 0,1—2,0 л |
воды через |
|
бумажный фильтр, предварительно высушенный до посто янного веса. После фильтрования фильтр снова высуши вают до постоянного веса при температуре 110°С. Увели чение веса фильтра, выраженное в миллиграммах и отне сенное к 1 л воды, выражает содержание в воде взвешен ных веществ, которые состоят из минеральной и органиче ской частей. Наличие в воде взвешенных веществ обуслов ливает ее мутность, поэтому мутность воды является кос венной характеристикой содержания в воде взвешенных ве
ществ. Мутность воды определяется путем |
сравнения ее |
пробы с эталонными растворами мутности |
и выражается |
в миллиграммах на 1 л (мг/л). |
|
Обратным понятием мутности является прозрачность, которая определяется «по шрифту» или «по кресту»- Про зрачность «по шрифту», измеряемая с помощью стеклян ного цилиндра диаметром 30 мм, равна высоте столба во ды в сантиметрах, глядя через который можно прочесть стандартный шрифт, расположенный внизу цилиндра. Прозрачность «по кресту» равна высоте столба воды в стеклянной трубке (диаметром 30 мм и высотой 3,5м), через который можно еще увидеть крестообразные черточ ки толщиной 1 мм с четырьмя точками на белом матовом диске, помещенном на дне трубки. На стр. 9 дается перевод прозрачности «по кресту» в мутность по ГОСТ 3351-46.
Су х о й и п р о к а л е н н ы й о с т а т к и. Сухой остаток характеризует общее содержание в воде растворенных и коллоидных минеральных и органических веществ, за ис ключением летучих. Сухой остаток измеряется в милли граммах на 1 л (мг/л) и определяется выпариванием пред варительно профильтрованной пробы воды. Полученный после выпаривания остаток высушивают при температуре 110° С, взвешивают и пересчитывают на 1 л воды. При су хом остатке до 200 мг/л вода считается маломинерализо ванной, 200—500 мг/л — среднеминерализованной, 500— 1000 мг/л — повышенной минерализации и при сухом ос татке более 1000 мг/л вода считается высокоминерализо-
8
ванной. |
Чем больше сухой остаток, |
Перевод прозрачности в |
|||||||||||
тем ниже качество воды, предна |
мутность по ГОСТ 3351—46 |
||||||||||||
значенной |
для |
|
питания |
котлов. |
Про |
|
Про |
|
|||||
Прокаленный |
остаток |
также |
зрач |
Мут |
зрач- |
Мут |
|||||||
измеряется |
в |
миллиграммах |
на |
ность, |
ность, |
ность, |
ность, |
||||||
см |
мг/л |
см |
м г{л |
||||||||||
1 л |
(мг/л) |
и получается |
путем |
|
|
|
|
||||||
прокаливания сухого остатка при |
4 |
2 3 5 ,0 0 |
65 |
14 ,2 0 |
|||||||||
температуре 800° С. |
При |
прока |
|||||||||||
6 |
1 55,00 |
70 |
13 ,2 0 |
||||||||||
ливании сухого остатка происхо |
8 |
114,00 |
75 |
12 ,2 0 |
|||||||||
дит уменьшение его веса, что в |
10 |
9 2 ,0 0 |
80 |
11,45 |
|||||||||
некоторой степени характеризует |
12 |
7 6 ,0 0 |
85 |
10,70 |
|||||||||
наличие в сухом остатке органи |
14 |
6 5 ,0 0 |
90 |
10,10 |
|||||||||
16 |
5 6 ,4 0 |
100 |
9 ,1 0 |
||||||||||
ческих веществ. |
|
|
|
|
18 |
5 0 ,4 0 |
ПО |
8 ,2 0 |
|||||
Величины сухого и прокален |
20 |
4 5 ,5 0 |
120 |
7 ,6 5 |
|||||||||
ного |
остатков |
дают |
приближен |
25 |
3 6 ,5 0 |
130 |
7 .1 5 |
||||||
ное |
представление |
о солесодер- |
30 |
3 0 ,5 0 |
140 |
6 ,6 0 |
|||||||
35 |
2 6 ,1 0 |
160 |
5 ,7 5 |
||||||||||
жании воды: сухой остаток |
|||||||||||||
40 |
2 3 ,0 0 |
180 |
5 ,1 5 |
||||||||||
больше солесодержания, так как |
45 |
2 0 ,2 0 |
200 |
4 ,6 0 |
|||||||||
в нем имеются |
органические |
ве |
50 |
18 ,2 0 |
250 |
3 ,7 0 |
|||||||
щества; |
прокаленный же |
остаток |
55 |
16,70 |
300 |
3 ,1 0 |
|||||||
60 |
15,20 |
— |
— |
||||||||||
меньше |
солесодержания, так |
как |
|
||||||||||
|
|
|
|
||||||||||
'при прокаливании сухого остатка частично улетучиваются хлориды и разлагаются бикарбонаты. Прокаленный оста
ток |
называют также минеральной |
или негорючей частью |
||
сухого остатка. |
|
|
||
Ж е с т к о с т ь в о д ы характеризуется |
содержанием |
|||
в ней солей |
кальция и магния. Жесткость |
подразделяют |
||
на |
общую |
(Ж 0), карбонатную |
( Ж к)> |
некарбонатную |
(Жа.к.), кальциевую (Ж Са) и магниевую (/WMg), причем
Д , = ^ + ^ ..к = Ж с а + Ж Мв. |
0 ) |
К а р б о н а т н а я жесткость характеризуется |
содержа |
нием в воде двууглекислых солей (бикарбонатов) |
кальция |
и магния, которые при высокой температуре котловой воды разлагаются с образованием карбонатов кальция и маг ния, выпадающих затем в осадок.
Н е к а р б о н а т н а я жесткость характеризуется со держанием в воде всех остальных солей кальция и магния.
К а л ь ц и е в а я и м а г н и е в а я жесткости характери зуют содержание в воде катионов кальция и магния.
Жесткость воды измеряется в миллиграмм-эквивален тах на литр; 1 мг-экв/л соответствует содержание 20,04 мг кальция (Са] или 12,16 мг магния (Mg] в 1 д воды.
9
Ранее жесткость выражалась в градусах. Одному гра дусу жесткости соответствует содержание 10 мг окиси кальция [СаО] в 1 л воды, что равно 0,35663 мг-экв/л, в свою очередь 1 мг-экв/л = 2,804 градуса. Для измерения малых жесткостей пользуются единицей, называемой микро- грамм-эквивалентом на литр (1 мкг-экв/л = 0,001 мг-экв/л).
В практике водоподготовки различают еще так назы ваемую остаточную жесткость, которая представляет со бой величину общей жесткости воды (мг-экв/л) после умягчения ее докотловым или внутрикотловым методом.
Жесткость является одним из наиболее важных показа телей качества воды с точки зрения обеспечения нормаль ной работы парового котла.
Щ е л о ч н о с т ь |
характеризует наличие в воде гидро |
|
ксильных, |
карбонатных, бикарбонатных, фосфатных, |
|
и других анионов |
слабых кислот. В соответствии с этим |
|
щелочность |
воды |
подразделяется на гидратную (///.), |
карбонатную (ZZ/J, бикарбонатную (Щ б) и т. д. Сумма
всех указанных щелочностей составляет общую щелоч ность воды (ZZ/J, измеряемую в мг-экв/л.
Природные воды в большинстве случаев содержат би карбонатную щелочность, которая, как правило,совпадает с величиной их карбонатной жесткости. Иногда в при родных водах (обычно подземных) присутствуют бикар бонаты натрия и калия и общее содержание бикарбонат ных анионов превышает количество, эквивалентное сумме кальциевых и магниевых ионов. Такие воды относятся к природно-щелочным; у них щелочность превышает об щую жесткость.
П о к а з а т е л ь к о н ц е н т р а ц и и в о д о р о д н ы х и о н о в (pH) характеризует кислую, нейтральную или ще лочную реакцию воды.
Диссоциация воды происходит по схеме
Н2О ^ Н + + ОН-.
Произведение [НДДОН-] есть величина постоянная и
при температуре 18° С равна |
10~14. В нейтральном |
водном |
||
растворе [Н+] = |ОН“] = |
|/1 0 |
~ 14, или концентрация |
ионов |
|
водорода равна 10~7, т. |
е. диссоциирует одна молекула из |
|||
10 |
000 000. Для упрощения это число заменяют выражени |
|||
ем |
pH = 7 или отрицательным логарифмом концентрации |
|||
водородных ионов. Природная вода со значением pH, рав ным 6,5 — 7,5, имеет нейтральную реакцию. При pH, мень-
Ю