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

внутрикотловые. Примером докотлового термического газо­ удал ителя может служить обычный каскадный водоподогреватель; подобные подогреватели имеются, например, в термохимических водоумягчителях. Термические газоудалители требуют подогрева воды до высокой температуры

иавтоматического регулирования температуры и давления.

Всвязи с высоким подогревом питательной водьи в докот-

ловых газоудалителях приходится проводить специальные меры по обеспечению нормальной работы питательных на­ сосов и инжекторов локомобилей.

Более рациональны внутрикотловые термические газоудалители. Простейшим типом такого газоудалителя явля­

1 * 7 ' О т в е р с т и и Ф 5 м м

сш а г о м 5 0 м м

Рис. 8. Внутрикотдовой газоудалитель.

смешивающего типа, располагаемый в паровом простран­ стве котла; подобные газоудалигели как простые в изго­ товлении и не требующие никакого обслуживания можно рекомендовать к применению в локомобильных котлах.

Из химических методов обескислороживания воды в промышленных котельных получили распространение ста­ лестружечные фильтрьи, представляющие собой небольшие металлические емкости, загружаемые стальными стружка­ ми. Для загрузки стальных стружек удобно использовать старые корпуса механических и .катионитовых фильтров малой производительности, корпуса теплообменников и другого оборудования, непригодного для использования по

31

прямому назначению. Загрузку стальных стружек можно производить также в питательные баки и приямки локомо­ билей (|рис. 9). Для загрузки надо применять свежие, не­ заржавевшие стружки из углеродистых сталей. Наилучши­ ми считаются стружки из сталей марок Ст. 1 — Ст. 3 тол­ щиной 1 —1,6 мм при длине 10—15 мм. Отружки загружа­ ются в фильтр слоем высотой 1,5—1,8 м. Перед тем как загрузить в фильтр, стружки необходимо промыть подогре­ тым до температурьи 70—80°С раствором едкого натра или тринатрийфосфата. После того как стружки загружены в фильтр, их промывают горячей водой, 2—3% -ным раство­ ром соляной или серной кислоты и снова водой. Время

Рис. 9. Сталестружечный отсек в питательном баке.

пребывания воды в сталестружечном фильтре зависит от ее температуры: и составляет: при температуре 20° С—25 мин,

при 40° С — 15 мин, при 60° С — 8 мин и при 80° С — 3 мин.

На 1 кг поглощаемого кислорода загружается 5 кг стру­

фильтры работают при умягченных слабощелочных водах, имеющих температуру 80° С. Если же через фильтр будет пропускаться жесткая или сильно щелочная вода, то по­ верхность стружек теряет свою активность и перестает поглощать кислород. При пропуске через сталсстружечный фильтр воды со слишком большой скоростью происходит вынос в котел окислов железа. При температуре обраба­ тываемой воды до 50—60° С сталестружечные фильтрьи можно располагать перед питательным приямком или ба­ ком локомобиля; если же в сталестружечный фильтр на­ правлять воду, подогретую выше 50—60° С, то ее необходи-

32

мо к питательному насосу подводить с подпором (из пита­ тельного бака, расположенного выше насоса). Подвод воды

кинжектору должен осуществляться по отдельной линии.

Кхимическим методам обескислороживания относится также сульфитирование, т. е. ввод в обрабатываемую воду сульфита натрия из расчета 11—12 г безводного сульфита на 1 г поглощаемого кислорода; дозировку можно осуще­ ствлять в виде 5—10%-ного раствора при помощи шайбо­ вого дозатора. Поглощение кислорода сульфитом натрия происходит по схеме

За последнее время в промышленной энергетике нашел применение предложенный П. А. Акользиным метод десорбционнюго обескислороживания. Конструкция десорбционного обескислороживателя показана на рис. 10. Сущность десорбциониого метода заключается в контактировании об­ рабатываемой воды с воздухом, лишенным кислорода, или любым инертным газом. Подлежащая обработе вода пода­ ется в газоводяной эжектор, смешивается с газом, образу­ ет эмульсию и обескислороживается за счет диффузионного обмена. Дальнейшее продолжение процесса обескислоро­ живания и одновременное отделение газа от воды происхо­ дят в десорбере, откуда вода поступает в питательный бак, а обогащенный кислородом газ поступает обратно в реак­ тор, где он полностью освобождается от кислорода при сгорании древесного угля или окислении стальных стру­ жек. В данном случае газ циркулирует по замкнутому кон­ туру и периодически-то обогащается кислородом за счет поглощения его из воды, то отдает этот кислород в реакто­ ре. Наиболее хорошо реактор работает при температуре 500° С. Пополнение реактора углем производится примерно 1 раз в 4—5 дней, причем на 1 кг поглощенного кислорода расходуется 400 г угля. Для большей эффективности дей­ ствия обескислороживателя для одного котла следует устанавливать два реактора. Метод десорбционного обес­ кислороживания требует минимального расхода металла на изготовление оборудования; одним из основных его пре­ имуществ является нетребовательность к подогреву обра­ батываемой водьи. Недостатком этого метода является на­ сыщение обрабатываемой воды углекислотой в количе-

десорбционные обескислороживатели следующих характе­ ристик:

гать также наклонно под углом не менее 45° к горизонтали или U-образно; при этом высоту труб можно уменьшить до 1 м. Обескислороживатели работают при температуре обрабатываемой водьи до 80° С.

Наиболее распространенным методом удаления из воды углекислоты является аэрация. Удаление углекислоты по способу аэрации показано на рис. 11.

Количество воздуха, необходимое для удаления из поды углекислоты, можно определять по графику, изображенно­ му на рис. 12.

При химическом способе удаления углекислоты произ­ водится связывание ее в карбонат кальция или натрия, ко­ торое может быть осуществлено', например, путем известко­ вания воды; на 1 мг/л С 02 требуется 0,635 мг/л СаО.

Удаление из воды сероводорода осуществляется посред­ ством кипячения или химическим способом путем связыва­ ния сероводорода в 'малорастворимое сернистое железо.

Помимо газоудаления, для борьбы с коррозией в прак­ тике водоподготовки осуществляется также применение упомянутых выше специальных замедлителей коррозии или так называемых пассиваторов, образующих на поверхности металла слой защитной оксидной пленки. Одним из про­ стейших средств пассивации питательной воды, имеющей незначительное содержание хлоридов и сульфатов, являет­ ся введение щелочи в котловую воду в количестве не ме­ нее 15 мг-экв/л. Для водьг со значительным содержанием хлоридов и сульфатов предотвратить коррозию таким спо­ собом не удается, и в питательную воду приходится добав­ лять другие пассиваторы.

Хорошие результаты дает добавка в умягченную пита-

34

тельную воду хромата натрия NazCr20 7 (хромпик) в коли­ честве 10—25 г на тонну при отсутствии на поверхностях

нагрева накипи.

Положительные результаты дает также добавка в кот­ ловую воду нитрата натрия из расчета 65 г «а тонну. При

Вода

общей жесткости питательной воды до 4 мг-экв/л на 1 т во­ ды добавляется смесь 40—50 г нитрата натрия и 10—12 г хромпика; дозировка должна уточняться в процессе эксплу­ атации. '

Полная защита котельного металла от коррозии при

щелочное™ котловой воды до 10 мг-экв/л достигается при добавке в питательную воду еульфитцеллюлозного щелока из расчета 150—200 мг/л.

Защита локомобильных котлов от коррозии должна осу­ ществляться не только в период их работы, но и во время

Рис. 11. Удалитель углекислоты.

1— поступление воды; 2— отвод воды; 3— вентилятор; 4—отвод углекислоты с воздухом.

транспортировки, нахождения в резерве и консе1рвации. Очень часто этому вопросу не уделяется внимания, и кор­ розия котлов '(так называемая стояночная) начинается именно во время транспортировки и простоя локомобилей. Приостановить и ликвидировать эту коррозию в дальней­ шем бывает очень трудно или невозможно. В связи е изло-

36

женнь™ Правилами Госгортехнадзора предусматривается обязательная защита котлов от стояночной коррозии. Та­ кая защита практически осуществляется мокрым и сухим способами.

При мокром способе котел заполняют щелочным раст­

шлама, накипи и ржав­ чины, хорошо просушивают, устанавливают внутри про­

тивни с негашеной известью или хлористым кальцием из расчета 1—2 кг безводного хлористого кальция на 1 м3 объема котла и герметизируют. Известь и хлористый каль­ ций меняют 1 раз в 3 мес. Вместо негашеной извести или хлористого кальция в котел можно закладывать мешочки с силикагелем марки МСМ из расчета 2,5—3 кг на 1 м3 объема котла.

Хорошие результаты дает консервация котлов раство­ ром с содержанием 15% нитрата натрия и 2% едкого нат­ ра. Этот раствор выдерживают в котле 30 мин и сливают, котел подсушивают, и закрывают лазы и горловины.

6.ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ КОТЛОВОЙ ВОДЫ

Вцелях предотвращения описанных выше отрицатель­ ных явлений, нарушающих нормальную работу локомоби­ лей, котловая вода должна обладать определенными каче­ ствами или соответствовать некоторым нормативам. Сле­ дует отметить, что существующими Правилами Госгортех­ надзора по устройству и безопасной эксплуатации паровых котлов не предусмотрено нормирование качества котловой

воды для паровых котлов паропроизводительностью до 2 т/ч, к числу которых относятся котлы подавляющего большинства локомобилей. Кроме того, по локомобильным котлам не производились химико-теплотехнические испыта­

37

ния для установления норм качества котловой воды и опре­ деления зависимости качества выдаваемого локомобильным котлом пара от качества котловой воды. Приведенные ни­ же сведения о качестве котловой воды основываются на использовании опыта эксплуатации локомобилей и имею­ щихся данных по нормам качества котловой воды промыш­ ленных котлов и в первую очередь паровозных, которые по своим техническим характеристикам наиболее сходны с локомобильными котлами. Эксплуатационные нормы ка­ чества котловой воды локомобилей устанавливаются инди­ видуально для каждой установки на основании техниче­ ских характеристик (см. приложение 1), опыта наладки водного режима и эксплуатации.

Рис. 13. График зависимости щелочности котловой воды от удельного водяного объема котла.

Для проведения расчетов и при выборе методов водо­ подготовки можно использовать следующие нормативы качества котловой воды.

а) Щелочность котловой водьи промышленных котель­ ных установок принимается в зависимости от величины удельного водяного объема котла и поддерживается в сле­ дующих пределах: для котлов с удельным водяным объ­ емом больше 150 л/м?—20—25 мг-экв/л, для котлов с удель­ ным водяным объемом меньше 80 л/м2—12—15 мг-экв/л. Большинство стационарных локомобилей имеет удельный водяной объем в пределах 90—160 л/м2, в связи е чем ще­ лочность котловой воды для локомобилей в зависимости от их удельного водяного объема может быть принята в пре­ делах 15,5—20 мг-экв/л-, промежуточные значения можно определять по графику, изображенному на рис. 13.

38 '

Следует подчеркнуть, что не всегда требуется поддер­ живать максимальную щелочность котловой водьи в указан­ ные пределах. .При внутрикотловой термохимической водо­ подготовке щелочность котловой воды1поддерживают, ис­ ходя из условий осаждения накипеобразоватедей и предо­ хранения котельного металла от коррозионных разруше­ ний; эти условия практически удовлетворяются в ряде слу­ чаев при щелочности котловой воды, равной 15 мг-экв/л и ниже, и поэтому отпадает необходимость в поддержании максимэльной щелочности котловой воды. Таким образом, при внутрикотловой термохимической водоподготовке в процессе эксплуатации должна устанавливаться такая нижняя граница щелочности котловой воды, при которой обеспечивается безнакипный и коррозионно безопасный режим работы котла. При других способах водоподготовки (например, при натрий-катионировании) необходимо под­ держивать максимальную щелочность котловой водьи, так как это приводит к уменьшению размера продувки котла по щелочности и улучшению режима его работы.

б) Шламосодержание и солесодержа.ние котловой воды находятся во взаимной зависимости друг от друга: при од­ ном и том же солесодержании возможность вспенивания и вскипания котловой воды тем выше, чем больше ее шламо­ содержание. По методике, рекомендованной И. Ф. Шапкиным, норма допустимого шламосодержания котловой про­ дувочной воды зависит от удельного водяного объема кот­ ла и может быть определена по следующей формуле:

Локомобильные котлы не имеют грязевиков и плохо приспособлены к удалению шлама. Поэтому, учитывая большое влияние шлама на унос, вспенивание и вскипание котловой воды, для локомобильных котлов допускаемое шламосодержание продувочной воды должно приниматься не более, чем 30 vk. Шламосодержание, равное 40 оК1

можно принимать в исключительных случаях для пресной воды, не имеющей органических и грубодисперсных загряз­ нений. При всех условиях шламосодержание котловой воды не должно превышать 6 000 мг/л, так как в противном слу­ чае в котле могут образовываться завалы шламом. Допус­

30

каемое шламоеодержание котловой продувочной воды для некоторых типов локомобилей, вычисленное по формуле (5), приведено в приложении 2. Основываясь на прово­ дившихся испытаниях паровозных котлов, можно прибли­ женно принять для локомобилей следующее допускаемое содержание сухого остатка котловой воды:

6 000 мг/л при шламосодержании до 3000 мг/л; 5 100 мг/л при шламосодержании до 4 000-жг/л; 4 500 мг/л при шламосодержании до 5 000 мг/л\ 4 000 мг/л при шламосодержании до 6 000 мг/л.

При всех условиях сухой остаток котловой воды не должен превышать 6 000 мг/л, так как в противном случае будет происходить коррозия котельного металла. Зави­ симость допустимого сухого остатка котловой водьи от ее шламосодержания изображена графически на рис. 14.

Рис. 14. График зависимости сухого остатка кот­ ловой воды от ее шламосодержания.

При всех прочих равных условиях норма солесодержания будет несколько большей для котлов, имеющих боль­ шую высоту парового пространства и оборудованных сухо­ парниками и паросепараторами.

В случае применения пеногасителей приведенные нор­ мативы качества котловой воды по шламосодержанию и сухому остатку могут быть повышены на 30—45% (но не выше 6 000 мг/л).

В процессе эксплуатации нормы шламосодержания и солесодержания котловой воды должны! также корректи­ роваться в зависимости от режима работы (форсировки) лакомобильного котла.

в) Содержание хлоридов в котловой воде не должно превышать 800—1200 мг/л так как в противном случае будет происходить коррозия котельного металла.

40