3. Фактори, що визначають якість дистиляту, отриманого у воу

Якість дистиляту оцінюють за його солевмістом, який прямо пропорціонально залежить від вологості вторинної пари та солевмісту розсолу /18/.

У поверхневих ВОУ зволоження вторинної пари здійснюється в результаті потрапляння у паровий простір випарника крапель киплячого розсолу. Кількість крапель цього розсолу залежить від режиму його кипіння та питомого навантаження ВОУ.

При ядерному кипінні, коли різниця температур гріючої поверхні та вторинної пари Δ t ≤ 20°С, генеруються невеличкі бульбашки вторинної пари, що супроводжується незначним унесенням крапель розсолу у паровий простір випарника.

При Δ t > 20°С і тиску, близькому до атмосферного, та чистій теплообмінній поверхні, у випарнику виникає інтенсивне плівкове кипіння з більш крупними паровими бульбашками, які, прориваючись крізь дзеркало випаровування, створюють сплески та фонтануючі потоки. Це сприяє унесенню вторинною парою крапель розсолу збільшеного розміру та інтенсивному її зволоженню. З метою зменшення вологості вторинної пари на шляху її проходження до конденсатора встановлюють відбійний щит.

Зі збільшенням напруження дзеркала випаровування, під яким розуміють відношення об’єму вторинної пари, що генерується на протязі години, до вільної поверхні розсолу у випарнику, вологість пари збільшується. Вологість вторинної пари збільшується також зі збільшенням навантаження парового об’єму випарника – величини, що визначається відношенням об’єму отриманої за годину пари до об’єму парового простору. Збільшення інтенсивності випаровування морської води призводить до збільшення солевмісту дистиляту через спінювання киплячого розсолу та винесення пластівців піни у паровий простір випарника.

Прийнятна для поверхневих ВОУ вологість вторинної пари (0,01%) дає змогу отримати дистилят високої якості при наступних режимних показниках: різниці температур гріючого середовища і вторинної пари 15…20°С; висоті парового простору не менше 0,8м; швидкості вторинної пари не більше 2,5м/с. При цьому навантаження парового об’єму і напруження дзеркала випаровування знаходяться у межах відповідно 4000…10000м³/(м³∙год) і 5000…9000м³/(м³∙год) (більші навантаження характерні для глибоковакуумних ВОУ). Застосовуючи спосіб промивки вторинної пари або спосіб двократного випаровування морської води, отримують дистилят підвищеної якості з вмістом хлоридів біля 0,05…0,1мг/л. Перший спосіб передбачає штучне зволоження вторинної пари промивальним дистилятом, витрата якого складає 3…10% продуктивності ВОУ. Другий спосіб забезпечує високу якість дистиляту і на стаціонарних, і на перехідних режимах ВОУ.

Дистилят підвищеної якості застосовують у котлах з тиском пари р_п > 7,0МПа.

4. Накипоутворення на поверхнях нагріву воу

Під накипом розуміють сукупність мінеральних речовин, що випадають в осад на поверхні при нагріві, випаровуванні, або кипінні морської води. Накип різко погіршує теплопередачу та зменшує продуктивність ВОУ при незмінній температурі гріючого середовища.

Найбільш характерними для поверхневих ВОУ є три види накипу у випарнику: карбонатний, магнезіальний та сульфатний /5,12,13,14,18/.

Карбонатний накип складається в основному з вуглекислого кальцію СаСО₃ і характерний для ВОУ з температурою випаровування не вищою 75…85°С. Цей накип має малу густину, міцність і теплопровідність, а також крихку структуру. Він розчиняється практично всіма кислотами, окрім щавелевої, та легко видаляється при механічній чистці. Якщо у воді створити надлишок розчиненої вуглекислоти Н₂СО₃, то при нагріванні можна уникнути відкладання такого накипу. Такого ж ефекту можна досягнути попереднім осадженням СаСО₃ у вигляді шламу (за допомогою протинакипних присадок).

Магнезіальний накип в основному складається з гідроокису магнію Mg(OH)₂. Він виникає при температурі 80…100°С і відрізняється від карбонатного накипу більшою густиною і теплопровідністю, а також гіршою розчинністю у кислотах.

Сульфатний накип складається з сульфата кальцію СаSО₄ (біля 50%) і виникає при температурі кипіння 100…120°С у випарниках надлишкового тиску. Це найбільш твердий та важко відокремлюваний від поверхні нагріву накип з низьким коефіцієнтом теплопровідності. СаSО₄ – це речовина, що зв’язує накип, цементуючи інші солі.

Розчинність інших основних солей, що містяться у морській воді, достатньо висока, тому вони створюють накип при підвищених, не характерних для суднових ВОУ, концентраціях розсолу.

Інтенсивність виникнення накипу залежить від температури гріючого середовища t_гс, температури насичення вторинної пари t_н, а також від концентрації розсолу у випарнику. Чим нижча температура кипіння розсолу і менша різниця температур Δt = t_гс – t_н, тим менш інтенсивно відкладається накип.

Зменшення інтенсивності накипоутворення у поверхневих випарниках досягається використанням вакуумних ВОУ, підтримкою концентрації розсолу нижче границі розчинності для напівгідрату CaSO₄ ∙ ½ H₂O, вибором режимів роботи установки, обробкою живильної морської води хімічними препаратами та періодичною очисткою поверхні теплообміну.

Глибоковакуумні утилізаційні ВОУ теплоходів працюють з мінімальним накиповідкладенням на поверхні нагріву. Зниження тиску у випарнику до 6…9кПа дозволило організувати кипіння морської води при температурі 36…44°С. У цьому діапазоні температур розчинність CaSO₄ у розсолі у 13…16 разів більша, ніж при температурі 110°С.

Поверхню теплообміну очищають після зниження продуктивності ВОУ на 20…25% паспортної. Найбільш розповсюдженими на сучасних суднах є хімічні методи очистки поверхні нагріву випарників, наприклад, кислотний метод препаратом DESCALEX /11/.

Для зменшення відкладень накипу проводять обробку живильної (морської) води шляхом вводу у випарник через дозуючий устрій однієї з наступних присадок: ЦНІІМФ-1 (Росія), Амероял Амерет, Формет 343 (США), Ваптріт рідкий (Англія).

Дозування препаратів проводять у точній відповідності з інструкціями, розробленими для кожного з них із урахуванням особливостей його застосування. Присадки містять поверхнево-активні речовини, що змінюють умови осадження накипоутворювачів та запобігають утворенню піни.