книги из ГПНТБ / Говерт А.А. Водоподготовка для локомобилей

осторожности и пользоваться защитными очками, резино­ выми перчатками, резиновыми сапогами и фартуком.

Иногда реагенты изготовляются ,и поставляются в виде брикетов, рассчитанных на различные объемы: воды и раз­ личную жесткость; для приготовления раствора реагентов брикеты растворяют в воде в реагентном бакс. Применение брикетов более удобно, чем приготовление растворов ре­ агентов, и безопаснее. В состав антинакипинных брикетов входят кальцинированная сода (54%), едкий натр (11%), тринатрийфосфат (30%) и органический коллоид (5%). Вместо брикетированных антинакипинов можно также при­ менять антидепон.

Если в качестве антинакипина используется льняное семя, то приготовление эмульсии производится следующим образом. Размельчают жмых льняного семени, заливают его кипятком, периодически помешивают, и остывший рас­ твор переливают в чистый бидон. Для приготовления эмульсии льняного семени на 1 кг жмыха расходуется около 20 л горячей воды. Лучше всего эмульсию приготов­ лять ежедневно, так как она быстро портится; при необ­ ходимости можно заготовить запас эмульсии, но не более чем на 3 дня.

В целях бесперебойного обеспечения необходимого ка­ чества питательной и котловой воды при каждой локомо­ бильной станции должен храниться необходимый запас химических реагентов;- поэтому необходимо правильно под­ считывать потребное количество реагентов и своевременно подавать годовые и квартальные заявки на поставку их.

Осуществление режима внутрикотловой химводоподготовки и ввод в котел химических реагентов могут осуще­ ствляться лишь после очистки котла от накипи и шлама, промывки его и тщательного осмотра. Вначале в котел вводится расчетное количество щелочи, необходимое для создания нормативной щелочности котловой воды. Практи­ чески это производится после того, как котел заполнен во­ дой и давление в нем доведено до 2 ати, причем при вводе щелочи нагрузку котла снимают совсем или доводят до минимума. Первоначальный ввод осуществляется за 2 ра­ за с перерывом в течение 2 ч. После того как щелочность котловой воды доведена до нормы, начинают осуществлять регулярный ввод реагентов (или антинакипинов), который может осуществляться по одной из следующих схем:

1 . Путем дозирования реагентов непосредственно в пи­ тательный бак или питательный приямок локомобиля

121

(рис. 40). Эту схему можно рекомендовать к применению при жесткости исходной воды не более 1,4 мг-экв/л в слу­ чае использования поверхностных источников водоснабже­ ния и 1 мг-экв/л — при использовании артезианских вод. Если жесткость исходной водь» выше указанных значений, при вводе реагентов в питательные баки и приямки проис­ ходит выпадение шлама по всему питательному тракту, начиная от питательного приямка и кончая локомобиль­ ным котлом, в результате чего могут выходить из строя

клапаны инжектора, заносятся шламом трубы водоподогревателя и питательный трубопровод.

Величина допускаемой жесткости исходной воды при этой схеме для поверхностных источников водоснабжения несколько выше, чем для артезианских вод, так как в пер­ вом случае выпадение накипеобразователей по .питатель­ ному тракту замедляется благодаря наличию в воде орга­ нических « взвешенных веществ.

2. Путем дозирования реагентов напорным дозатором, подключенным к питательному насосу (рис. 41). При этой схеме не происходит зашламления инжектора, питательного насоса и водоподогревателя. Напорный трубопровод, по которому раствор реагентов подается из дозатора, надо подключить непосредственно в котел или питательный тру­ бопровод, как можно ближе к котлу. Недостатком данной

122

схемы является необходимость врезки трубопроводов от дозатора в напорный трубопровод питательного насоса, так как специальных штуцеров для присоединения дозатора на этом трубопроводе .не предусмотрено.

3. Путем .подачи реагентов непосредственно в котел при помощи специальных дозировочных насосов малой произ­ водительности (рис. 42). При этой схеме зашламления пи­ тательного тракта не происходит; схема удобна и надежна в эксплуатации. Дозировочные .насосы малой производи­ тельности выпускаются серийно нашей промышленностью, а также изготовляются по индивидуальным проектам.

Р и с . 42 . В в о д р е а г е н т о в при п о м о щ и н асоса -

д о з а т о р а .

1 — реагентный бак; 2—электроплунжерный насос-дозатор малой производительности; 3— питательный насос; 4—во- доподогреватель; 5—питательный приямок; 6—подача исходной воды; 7— котел.

Имеются насосы-дозаторы с электрическим и гидравли­ ческим приводом; возможно устройство насосов-дозаторов и с .приводом от самого локомобиля.

Регулирование подачи реагентов дозировочными насо­ сами осуществляется за счет изменения хода их плунже­ ров. До поступления в дозировочный насос раствор реаген­ тов очищается от механических примесей (фильтрова­ нием), так как возможны засорение дозировочного насоса и прекращение подачи реагентов в котел.

Из рассмотренных схем ввода химических реагентов в локомобильные .котлы наиболее рациональными являют­ ся схемы, представленные на рис. 41 и 42.

Химические реагенты в локомобильный котел можно вводить периодически (примерно 3' раза в сутки) при по­

1-23

мощи инжектора, но при этом не обеспечивается равномер­ ность водного режима котла. Этот способ на практике не получил распространения. При. использовании антииакипинов для внутрикотловой водоподготовки ввод их в котел производится непрерывно. При коррекционном способе внутри.котловой химводоподготовки реагенты! можно вво­ дить и непрерывно и периодически.

Места ввода реагентов и питательной воды в котел на­ до выбирать с таким расчетом, чтоб было обеспечено по­ ступление шлама к продувочному отверстию; кроме того, питательная вода и реагенты должны вводиться так, чтобы не происходило местного охлаждения котельного металлв.

22. ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ МЕТОДА

ВНУТРИКОТЛОВОЙ ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ

во д о п о д г о т о в к и

Встационарньих локомобильных установках метод внутрикотловой термохимической водоподготовки нашел до­ вольно широкое распространение благодаря наличию ряда преимуществ по сравнению с другими методами. Для осу­ ществления внутрикотловой химводоподготовки нет необ­ ходимости иметь специальный обслуживающий персонал, так как ее могут проводить подготовленные машинисты! и кочегары локомобилей; сам метод очень прост и дешев,

применяемое оборудование несложно. Вся работа по осу­ ществлению внутрикотловой химводоподготовки заключа­ ется в регулярном вводе реагентов в котел, соблюдении ре­ жима продувок и проведении анализов воды на хлориды и щелочность (которые должен уметь делать обслуживаю­ щий персонал электростанции). Метод внутрикотловой химводоподготовки достаточно эффективен, так как при правильном его осуществлении 80—85% накипеобразователей осаждаются в котле в виде шлама.

При введении режима внутрикотловой химводоподготовки продолжительность работы котла между очередными чистками резко увеличивается (в зависимости от качества исходной воды с 500—2 000 до 5 000—7 000 ч).

Однако наряду с преимуществами внутрикотловая химводоподготовка имеет и недостатки.

Во-первых, она не обеспечивает полностью безнакипного режима работы котла, так как определенная часть на-

124

киinсоб[)азо,вателей (около 15—20%) выделяется в виде накипи.

Во-вторых, наличие в котле большого количества шлама ■ввзывает необходимость осуществления особого режима продувок, что связано с неудобствами в эксплуатации, по­ терями тепла и химических реагентов; кроме того, наличие в котловой воде шлама и значительного количества хими­ ческих реагентов способствует вспениванию котловой воды и ухудшению качества пара со всеми вытекающими отсюда неприятными последствиями. Выпадение шлама при внутрикотловой водоподготовке может происходить при опреде­ ленных условиях ввода реагентов не только в котле, «о и по всему питательному тракту (питательные трубопрово­ ды!, водоподосреватель).

В-третьих, к недостаткам внутрикотловой химводоподготовки можно отнести вероятность коррозии при недо­ статке щелочи под воздействием кислорода и выделяющей­ ся при реакциях углекислоты, а также межкристаллитной коррозии при избытке щелочи. Расходование дорогостоя­ щих химических реагентов можно также отнести к недо­ статкам этого метода.

Метод внутрикотловой химводоподготовки применим только для неэкранированных котлов, имеющих (поверх­ ность нагрева не более 300 м2, напряжение поверхности

перечисленным выше показателям применение внутрикот­ ловой химводоподготовки для стационарных локомобилей не ограничивается.

В связи с наличием указанных выше недостатков неко­ торые специалисты считают, что при широком внедрении методов докотлового водоумягчения внутрикотловая химсодоподготовка будет применяться лишь при исходных во­

однако в настоящее время нет оснований отказываться от этого метода водоподготовки для локомобилей^ так как

вряде случаев применение его целесообразно'.

Взаключение следует отметить, что все методы! внутри­ котловой водоподготовки применимы лишь при сжигании твердого топлива; в случаях применения жидкого и газо­ образного топлив накипеобразование на поверхностях на­ грева котла недопустимо, и поэтому надо, как травило,

применять только докотловую обработку воды.

125

23. ВНУТРИКОТЛОВЫЕ ТЕРМОУМДГЧИТЕЛИ

За последние годы в промышленной энергетике, в том числе и в локомобильных установках, довольно широкое применение получил предложенный В. А. Голубцовым и Г. А. Бурковым метод внутрикотлового термоумягчения. Сущность этого метода заключается в 'следующем. Пода­ ваемая в котел питательная вода, прежде чем смешаться с котловой водой, попадает в расположенный внутри кот­ ла термоумягчитель, где она нагревается до температуры, близкой к температуре насыщения. Имеющиеся в питатель­

ной воде бикарбонат каль­ ция и бикарбонат магния при нагревании разлагаются с выпадением шлама и вы­ делением углекислоты. На­ ряду с этим при повышении температуры значительно снижается растворимость гипса (рис. 43), вследствие чего определенная часть гип­ са также выпадает в термоумягчителе. Одновременное умягчением происходит и де­ газация питательной воды, так как при нагревании из нее выделяются кислород, углекислота (равновесная и от разложения бикарбона­

тов), а также другие газы (аммиак, сероводород). Таким образом, из термоумягчителя в котел попадает умягченная и дегазированная вода, в результате чего обеспечивается почти полностью безнакипный режим и на поверхностях на­ грева образуются лишь незначительные отложения накипи, имеющие более крупные кристаллы, чем у обычной наки­ пи. Эти отложения накипи очень слабо прилипают к ко­ тельному металлу, легко счищаются металлическими щет­ ками и скребками и смываются струей воды. Образующий­ ся в термоумягчителях шлам также плохо прилипает к металлическим деталям и скапливается в шламоотстоитике или нижней части локомобильного котла, откуда он уда­ ляется продувкой.

Внутрикотловые термоумягчители применяются в па­ ровых котлах паропроизводительностыо до 12 т/ч с рабо­ чим давлением 12—15 ати. Хотя по этим показателям при-

126

менение их для локомобилей не ограничивается, эффектив­ ная работа большинства типов внутрикотловых термо­ умягчителей возможна лишь при питательной воде с пре­ обладанием карбонатной жесткости (когда отношение кар­ бонатной жесткости к общей равно 1—0,85). Область при­ менения термоумягчителей по величине некарбонатной и общей жесткости Питательной водьи может быть расширена за счет дозирования реагентов в количестве, равном при­ мерно '/з расчетной дозьи.

Введение реагентов значительно улучшает работу тер­ моумягчителей, так как при этом уменьшается накипеобразование в котле, почти весь шла'м выпадает в самом термоумягчителе и не разносится по котлу, что влечет за со­ бой снижение размера шламовой продувки последнего. Ввод реагентов в питательную воду необходимо осуще­ ствлять непрерывно, иначе термоумягчитель зарастает на­ кипью и работа его нарушается. Термоумигчители работают хорошо при питании котла природными щелочными вода­ ми, так как три этом создаются благоприятные условия для осаждения солей жесткости. Остаточная жесткость котло­ вой воды при работе термоумягчителей с дозированием реагентов составляет около 0,2 мг-экв/л. Таким образом, работа внутрикотловых термоумягчителей может осуще­ ствляться двояко: без дозирования реагентов — по безреагентному термическому методу или же с дозированием реагентов—то термохимическому методу, причем в по­ следнем случае работа их улучшается и расширяется об­ ласть применения.

Эффективность работы термоумягчителей увеличивает­ ся, если исходную воду со значительным содержанием взве­ шенных веществ подвергать предварительному осветлению. Наличие водоподогревателей у локомобилей облегчает ра­ боту термоумягчителей, так как в них попадает уже по­ догретая вода.

Имеется много различных конструкций внутрикотловых термоумягчителей. Одним из первых типов термоумягчите­ лей конструкции Голубцова — Буркова, примененньих для локомобильньих котлов, был изображенный на рис. 44 тер­ моумягчитель каскадного типа. Этот термоумягчитель со­ стоит из центрального и боковых реакторов, опускных кар­ манов и перекачивающего контура. Подогрев питательной воды начинается в центральном реакторе, из которого вода тонкими пленками переливается в боковые реакторьи с од­ новременным газоудалением, умягчением и выделением

127

HulaMa. Затем mo опускным карманам вода вместе Со шла­ мом поступает в нижнюю часть котла, выполняющую роль и[ламоотстойника. Здесь питательная вода смешивается с котловой, а шлам оседает и затем удаляется при помощи продувки. Реакторы располагаются в паровом простран­ стве .котла, а верхние края опускных карманов должны быть примерно на 30 мм выше наивысшего уровня воды в котле. Объем центрального реактора принимается при­

80 мм; скорость воды в них не должна превышать 0,02 м/сек для обеспечения лучшего выделения шлама и спокойного смешивания котловой и питательной вод. Нижние концы, опускных карманов располагаются на высоте 100 мм над колосниковой решеткой. Для лучшего сбора шлама в ниж­ ней части котла можно устраивать перфорированную про­ дувочную трубу, а для предотвращения разноса шлама по всему котлу —■вертикальную перегородку. Перекачиваю­ щий контур служит для подачи в реактор котловой водьи со значительным содержанием сульфатов, что ускоряет выпадение гипса, укрупнение и осаждение шлама и одно­ временно является дополнительной шламо.вой продувкой котла. Этот контур состоит из воронки, располагаемой около

128

жаровой трубьи в месте наибольшего парообразования, и трубы диаметром не более 25 мм (можно иметь две тру­ бы). Под воронкой образуется пароводяная смесь, которая поднимается по трубе контура в реактор, так как удельный вес пароводяной смеси меньше удельного веса котловой воды. Площадь основания воронки перекачивающего кон­ тура в квадратных сантиметрах принимается равной по­ верхности нагрева котла в квадратных метрах. Всего пе­ рекачивающим контуром подается в реактор термоумягчителя около 20—30% количества испаряемой в котле воды. При незначительном содержании сульфатов в питательной воде перекачивающих контуров не ставят. Питательную трубу в центральном реакторе делают перфорированной с суммой площадей всех отверстий, примерно в 6 раз боль­ шей поперечного сечения самой трубы, так как в про­ тивном случае последняя может быстро зарастать на­ кипью.

Эксплуатация каскадных термоумягчителей описанного типа выявила у них ряд существенных недостатков. Зна­ чительное количество реакторов и опускных карманов за­ трудняет их монтаж и периодическую очистку. В связи с отсутствием продувочных линий из реакторов в послед­ них происходит постепенное накопление шлама вплоть до полного зашламления. Зашламляются и опускные карма­ ны. Осаждение, шлама осуществляется неудовлетворитель­ но, и шлам разносится по всему водяному объему котла. Так, например, на одной локомобильной электростанции в котле локомобиля Грама-VI был смонтирован каскадный термоумягчитель Голубцова — Буркова, который через не­ продолжительный промежуток времени оказался полностью забитым шламом; кроме того, произошло зашламленне ды­ могарных труб и всей нижней части котла, особенно под жаровой трубой. При периодической продувке шлам уда­ лялся лишь из небольшой воронки, расположенной около продувочного отверстия, а на поверхностях нагрева отло­ жилась накипь толщиной до 4 мм. Локомобиль питался водой с общей жесткостью 9,5 мг-экв/л при карбонатной жесткости 8,8 мг-экв/л. В связи с изложенным этот термоумягчитель был из котла извлечен и заменен термоумягчителем с самостоятельной продувочной линией. При отно­ шении карбонатной жесткости к общей жесткости, равном 1—0,85, термоумягчители Голубцова — Буркова могут ра­ ботать удовлетворительно при общей жесткости питатель­ ной воды примерно до 7 мг-экв/л.

На рис. 45 изображена конструкция другого термо­ умягчителя, выполненного по проекту б. Министерства про­ мышленности строительных материалов СССР. В этом термоумягчитсле питательная вода через питательный короб поступает в реактор, где она переливается тонкими плен­ ками через перегородки. Шлам накапливается в шламоотстойнике и удаляется из последнего по отдельной проду­ вочной линии. Умягченная питательная вода через отвер­ стия выходит из шламоотстойника и смешивается с котло­ вой водой.

Опыт эксплуатации большого количества термоумягчителей в промышленных котельных показал нецелесообраз-

Оо М

Р и с . 45. Термоумягчитель в к о т л е л о к о м о б и л я JIM-VII.

/ — питательный короб; 2—реактор; 3 и 4— перегородки; 5—шламоотстойннк; 6— продувочная линия термоумягчителя; 7—отверстия для поступления питательной воды из термоумягчителя в котел.

ность устройства в реакторах каких-либо перегородок, так как последние способствуют зарастанию термоумягчителей накипью и шламом. В связи с этим в последнее время ста­ ли удалять перегородки из тех термоумягчителей, где они имелись, а также изготовлять термоумягчители без пере­ городок, совмещающие в одном корпусе реактор и шламоотстойник. Один из таких термоумягчителей показан на рис. 46. Этот термоумягчитель представляет собой своеоб­ разное корыто с уклоном от краев к середине. Разложение бикарбонатов и выпадение шлама происходят в самом ко­ рыте, которое играет роль своеобразного горизонтального отстойника. Благодаря наличию уклона шлам сползает к средней части корыта, откуда он удаляется периодической или непрерывной продувкой по самостоятельной продувоч­ ной линии.

Наличие в термоумягчителях двух последних типов са­ мостоятельных продувочных линий хотя и усложняет не-

130