5. Докотловая обработка питательной воды

Требования к воде, предназначенной для питання паровых котлов, устанавливаются в зависимости от типа котла, его конструкции, принципа циркуляции, параметров пара и других факторов. Качество питательной и добавочной воды определяется четырьмя основными показателями: соленостью, общей жесткостью, щелочностью и содержанием кислорода. Кроме того питательная вода для котлов не должна содержать топлива и масла (ГСМ). Поэтому задачей докотловой обработки воды является снижение концентрации загрязняющих веществ, влияющих на накипеобразование, коррозию и качество пара до допустимых параметров.

Докотловая обработка воды производится следующими способами:

Термическая деаэрация

Термическая деаэрация проводится с целью удаления растворенных в питательной воде газов (в частности кислорода и углекислого газа). Обработка воды производится в главных конденсаторах турбин и специальных устройствах - деаэраторах. Принцип термической деаэрации воды основан на законе распределения вещества между фазами. Согласно этому закону растворимость газа в воде уменьшается при приближении температуры воды к температуре насыщения при данном давлении.

В целях улучшения условий выделения газов из питательной воды процесс деаэрации сопровождается:

• нагревом воды до температуры кипения;

• вводом деаэрируемой воды в паровое пространство деаэратора в распыленном виде;

• возможно более продолжительным соприкосновением воды с паром, содержащим незначительное количество воздуха;

• непрерывным отводом выделившихся из воды газов;

Химическое обескислороживание

Принципы химического обескислороживания основаны на связывании растворенного в питательной воде кислорода химическими реагентами посредством:

• ввода в питательную воду химических реагентов, которые способны переводить растворенный в воде кислород в устойчивые соединения, не обладающие агрессивными свойствами;

• фильтрования воды через стальные стружки, которые окисляясь химически связывают кислород;

• десорбции путем смешивания подлежащей обескислораживанию воды с газом, лишенным кислорода.

Умягчение и обессоливание

Этот вид подготовки воды производится химическим способом с помощью специальных ионообменных фильтров. Вода пропускается через ионообменные фильтры, содержащие загрузку катионита и анионита, в которых происходит химическое замещение ионов Ca и Mg на ионы Na. В результате в питательной воде снижается концентрация солей, образующих накипь, и повышается концентрация легкорастворимых солей, не вызывающих накипеобразование. Очень часто загрузку катионита и анионита совмещают в одном фильтре с обескислораживающей загрузкой.

Механическая фильтрация

Механическая фильтрация предназначена для удаления из питательной воды окалины, частичек ржавчины и твердых включений. Как правило механическая фильтрация осуществляется в совокупности с умягчением и обессоливанием в ионообменных и обескислороживающих фильтрах.

6. Внутрикотловая обработка воды.

Вода, прошедшая докотловую обработку, все же содержит некоторое количество примесей. При генерировании пара эти примеси накапливаются в котловой воде и, достигнув своего предела растворимости, выпадают из раствора в виде накипи или шлама. Накипь оседает на внутренних стенках поверхностей нагрева, а шлам представляет собой нерастворимую взвесь в толще воды. Концентрация солей в котловой воде может быть снижена с помощью продувок воды из котла. Но организация продувки не может полностью предотвратить образование накипи.

Для предотвращения накипеобразования совместно с продувкой котлов применяется внутрикотловая обработка воды. Она осуществляется введением в котловую воду работающего котла химических реагентов, которые позволяют переводить соли жесткости, образующие накипь, в соли, образующие нерастворимый осадок - шлам. Шлам не прикипает к стенкам поверхностей нагрева котлов и легко удаляется с помощью продувания котла.

При эксплуатации паровых котлов могут проводиться следующие режимы внутрикотловой обработки воды:

Фосфатно-щелочной режим (ФЩР)

Этот режим применяют для котлов с давлением пара не выше 2 МПа (20 кгс/см²). При ФЩР обработки предусматривается введение в котловую воду следующих реагентов:

• едкого натра - NaOH;

• кальцинированной соды - Na₂CO₃;

• и тринатрийфосфата- Na₃PO₄.

Обычно эти реагенты подаются в виде смеси постоянного состава, называемой противонакипином. Щелочи, содержащиеся в присадке, реагируют с солями жесткости котловой воды и выпадают в шлам, который удаляется с помощью периодической продувки котла системой продувания.

Фосфатно-нитратный режим (ФНР) работы котла

Излишняя щелочность котловой воды при рабочих давлениях пара свыше 2,0 МПа (20 кгс/см²) может вызвать коррозию металла поверхностей нагрева котла. Поэтому для котлов, имеющих рабочее давление пара 2 ÷ 6 МПа (20 ÷ 60 кгс/см²) применяется ФНР обработки воды.

Сущность фосфатно-нитратного режима заключается в переводе солей жесткости, поступающих в котел с питательной водой, в шлам посредством введения в котловую воду тринатрийфосфата Na₃PO₄ и предотвращения агрессивного воздействия котловой воды на котелный металл добавкой нитрата натрия - NaNO₃.

Введение нитрата натрия создает защитную пленку на внутренних стенках поверхностей нагрева, предотвращая в определенной степени их коррозию. Фосфатно-нитратный режим снижает общую коррозию металла котла, но не предохраняет в полной мере его от кислородной коррозии. Поэтому основным средством борьбы с кислородной коррозией является глубокая деаэрация воды и поддержание количества растворенного кислорода в пределах установленной нормы.

При проведении ФНР работы котла помимо основных показателей воды контролируются также фосфатное число, характеризующее избыток тринатрийфосфата в котловой воде (мг/л фосфорного ангидрида P₂O₅), нитратное число, характеризующее избыток в котловой воде нитрата натрия (мг/л NaNO₃) и щелочной число, составляющее сумму свободной и связанной щелочи в котловой воде.

Таким образом, ФНР работы котла характеризуется определенными нормами фосфатного, щелочного и нитратного чисел котловой воды и обеспечивается поддержанием этих норм.

Фосфатный режим работы котла (ФР)

В котлах, работающих с давлениями пара свыше 6,0 МПа (60 кгс/см²) было замечено, что излишнее содержание в котловой воде нитрата натрия вызывает нитратную коррозию. Поэтому для котлов, работающих при давлении пара свыше 6,0 МПа используют фосфатный режим работы, предусматривающий введение в котловую воду только т_Ринат_Риифосфата-Ма₃Р0₄.

При проведения этого водного режима предъявляются повышенные требования к питательной воде по содержанию кислорода, хлоридов, солей жесткости и иных примесей. В противном случае в котле образуется очень много шлама, из-за чего увеличивается число продувок котла и тем самым снижается КПД котла и увеличивается расход добавочной воды.

Присадки при проведении режимов внутрикотловой обработки воды вводятся в паровой котел с помощью дозерной установки системы ввода присадок непосредственно в паровой коллектор котла. Количество вводимых в котел присадок и периодичность ввода определяются по результатам периодических анализов проб котловой воды, взятой через систему отбора проб.

Для ВНК типа КВГ-3 проводится фосфатный режим работы. При этом запрещается питание котла помимо ионообменного фильтра. Контроль проведения водного режима работы котла осуществляется по показателям качества котловой воды - щелочному и форфатному числам, а также другим показателям качества воды. Введение фосфатов в котел приводит к увеличению щелочного числа, а продувание котла - к его уменьшению.