Водное хозяйство теплогенерирующих установок. Системы питания теплогенератора водой.- 2 часа 2 страница

Величина общей жесткости воды равна выраженной в эквивалентных единицах суммарной концентрации в воде катионов кальция и магния, т. е.

Ж_о = Са²⁺/20,04 + Мg²⁺/12,16

где Са²⁺ и Мg²⁺ — концентрации в воде соответственно катионов кальция и магния, мг/кг; 20,04 и 12,16 — соответственно эквивалентные массы их, мг/мг-экв.

Величина карбонатной жесткости равна выраженной в эквивалентных единицах концентрации в воде анионов бикарбонатов кальция и магния, т. е.

Ж_к =НСО ^-₃/61,02

где НСО ^-₃— концентрация в воде соответственно анионов бикарбонатов кальция и магния, мг/кг; 61,02 — эквивалентная масса их, мг/мг экв. Наконец, величина постоянной (некарбонатной) жесткости равна:

Ж_п = Ж_о — Ж_к, мг-экв/кг.

Щелочность воды характеризует содержание в ней щелочных сое­динений, как-то: гидратов, карбонатов, бикарбонатов, фосфатов окисей нат­рия, кальция и магния. Величина щелочности воды равна суммарной концент­рации в ней гидроксильных, карбонатных, бикарбонатных, фосфат­ных и других анионов слабых кислот, выраженной в эквивалентных единицах, т. е. мг-экв/кг или мкг-экв/кг. В зависимости от обусловливающих щелочность анионов различают гидратную щелочность, обусловленную кон­центрацией в воде гидроксильных анионов ОН-, карбонатную щелочность, обусловленную концентрацией в воде карбонатных анионов СОз-, бикарбонатную щелочность, обусловленную концентрацией в воде бикарбонат­ных анионов НСОз-.

Кремнесодержание характеризует общую концентрацию в воде различных соединений кремния, находящихся в молекулярной и коллоидальной формах. Условно кремнесодержание пересчитывают на SiO₂ и выражают в мг/кг или мкг/кг.

Концентрация водородных ионов является одной из важнейших характеристик воды. В воде происходит непрерывный обратимый процесс диссоциации молекул воды на ионы водорода Н+ и гидроксильные ионы ОН-.Количество одновременно диссоциирующих молекул крайне незначи­тельно, составляя приблизительно одну десятимиллионную часть всех моле­кул воды. Тем не менее, в результате этой диссоциации, в воде содержится некоторое равновесное количество ионов водорода и гидроксильных ионов.

Если вода является химически чистой, т. е. не содержит никаких раст­воренных примесей, то количество водородных ионов в воде равно количест­ву гидроксильных ионов, так как оба эти иона одновалентны. В результате в химически чистой воде концентрация Н+ всегда равна концентрации ОН—. В воде, содержащей растворенные вещества, соотношение концентрации Н+ и ОН- изменяется. При этом если в воде растворены кислоты, которые диссоциируют, с появлением водородного иона, то общая концентрация водород­ных ионов возрастает, а если в воде растворены щелочи, которые диссоци­ируют с появлением гидроксильного иона, то возрастает концентрация гид­роксильных ионов.

В практике концентрацию водородных ионов в воде выражают не непо­средственно, а через отрицательный логарифм ее. В соответствии с этим показатель концентрации водородных ионов, вы­ражаемый символом рН, для абсолютно чистой воды при темпе­ратуре 22° С становится равным рН = 7

Для воды, содержащей растворенные кислоты, т. е. для воды с кислой реакцией, рН<7; для воды, содержащей растворенные щелочи, т. е. для воды со щелочной реакцией, рН>7.

Содержание коррозионно-активных газов в воде характеризуется содержанием в ней кислорода и углекислого газа, выра­женным в мг/кг или мкг/кг.

Умягчение воды в катионитовых установках

Катионитовый фильтр представляет собой цилиндриче­ский сварной стальной корпус диаметром 1 000—3 000 и высотой 3 500— 6 500 мм, приблизительно на две трети высоты заполненный зернистой массой катионита. Вода, подлежащая умягчению, но трубе поступает в распределительную систему. Пройдя сквозь слой катионита и умягчив­шись в нем, вода поступает в дренажное устройство, состоящее из коллекто­ра с системой присоединенных к нему ответвлений, на которых приварены штуцера с навернутыми на них щелевыми колпачками из пластмассы. Пройдя это устройство, умягченная вода по трубе выходит из фильтра.

В процессе умягчения воды катионит постепенно истощается, в резуль­тате чего катионный обмен между водой и катионитом прекращается. Для восстановления умягчающей способности катионит подвергают регенерации, отключая фильтр и пропуская через него водный раствор регенерирующего вещества. Регенерация восстанавливает реактивную способность катионита, и загруженный в фильтр катионит может прослужить несколько лет. Реге­нерирующий раствор получают в солерастворителях, когда реагент твердый, или мерниках, когда он жидкий.

Солерастворитель представляет собой цилиндрический сварной стальной сосуд диаметром 700—1 000 и высотой около I 000 мм, в который загружают несколько слоев кварца различной крупности. Реге­нерирующий реагент подается в солерастворитель через плотно закрывае­мый люк, а вода — через задвижку и трубу. Растворенный реагент фильтруется через слой кварца, поступает в дренажное устройство и затем по трубе выводится из солерастворителя и подается в катионитовый фильтр по трубопроводу, присоединяемому к задвижке и к фланцу филь­тра. Для периодической промывки кварца предусматривают по­дачу воды через задвижку в дренажное устройство с выводом ее через трубу и задвижку в дренаж. Опорожняется солерастворитель через спуск­ную трубу, закрытую задвижкой.

Мерник представляет собой род смесительного сосуда, в котором сильно концентрированный раствор жидкого реагента перед подачей в фильтр для регенерации катионита разбавляют водой до требуемой концентрации.

В процессе катионирования соли жесткости почти полностью удаляются из воды; остаточная жесткость умягченной воды может быть доведена до 0,02—0,01 мг-экв/кг. Однако поскольку соли магния и кальция заменяются в воде эквивалентным количеством аналогичных солей натрия, суммарное солесодержание катионированной воды по сравнению с солесодержанием исходной воды не уменьшается. Щелочность воды, прошедшей Na-катионито-вый фильтр, заметно повышается, так как при катионном обмене вся карбо­натная жесткость исходной воды преобразуется в бикарбонат натрия. По­этому чистое Na-катионирование применяют только при умягчении воды с небольшой карбонатной жесткостью в тех случаях, когда может быть допущена щелочность химически очищенной воды, приблизительно равная щелочности исходной воды, и когда к качеству пара не предъявляют осо­бых требований по содержанию углекислоты. Так как повышенная ще­лочность питательной воды может вызвать вспенивание котловой воды, избыточную щелочность катионированной воды часто нейтрализуют серной или фосфорной кислотой.

Регенерацию Na-катионитовых фильтров осуществляют 5—8%-ным раствором поваренной соли. При этом поглощенные катионитом ионы Са и Mg переходят в раствор, вытесняясь ионами Na.

Существуют две схемы включения Na-катионитовых фильтров: одно- и двухступенчатая. При более простой и удобной в эксплуатации одно­ступенчатой схеме все фильтры включают параллельно, так что весь процесс умягчения воды полностью заканчивается в одном фильтре. Конечная жесткость умягчаемой воды после одноступенчатого катиониро­вания в зависимости от удельного расхода соли на регенерацию может быть снижена до 0,03—0,05 мг-экв/кг. Схему с двухступенчатым катионированием применяют при наличии более жестких требований к умягчен­ной воде. При этой схеме вода, прошедшая фильтр первой ступени и умяг­чившаяся в нем приблизительно до приведенных выше или несколько боль­ших значений жесткости, поступает в фильтр второй ступени, в котором жесткость воды может быть снижена до 0,01 мг-экв/кг.

При одноступенчатом катионировании и в фильтрах первой ступени при двухступенчатом катионировании скорость фильтрации не должна превы­шать: 25 м/ч—для воды с жесткостью до 5 мг-экв/кг, 15м/ч — для воды с жест­костью 5—10 мг-экв/кг и 10 м/ч — для воды с жесткостью 10—15 мг-экв/кг. В Na-катионитовых фильтрах второй ступени скорость фильтрации принимают до 60 м/ч независимо от начальной жесткости воды, так что фильтры второй ступени получаются меньшего диаметра, чем фильтры первой ступени, либо их ставят меньшее количество. Чтобы сохранить сопротивление филь­тров второй ступени при названной повышенной скорости в пределах 12— 15 м вод. ст., высоту слоя катионита в них снижают до 1,5 м. Скорость фильтрации раствора NaCl через слой катионита составляет приблизительно 3—5 м/ч. Так как по мере обогащения катионита натрием скорость регенера­ции уменьшается, целесообразно осуществлять ступенчатую регенерацию, вначале подавая 2—3%-ный раствор соли, а затем увеличивая концентра­цию соли в растворе до 7—10%. Расход поваренной соли на 1 г-экв рабочей обменной способности катионита составляет при одноступенчатом катионировании 150—200 г/г-экв, а при двухступенчатом 120—150 г/г-экв на фильтры первой ступени и 300—400 г/г-экв на фильтры второй ступени.

Водород-катионирование (Н-катионирование) применяют при умягче­нии воды с большой карбонатной жесткостью.

После Н-катионирования все катионы, содержащиеся в исходной воде, заменяются катионами водорода. При этом карбонатная жесткость воды устраняется полностью, что приводит к соответствующему уменьшению солесодержания воды. Кроме того, из воды удаляются все соли кальция и магния, но в воде появляется эквивалентное количество серной, соляной, угольной и кремниевой кислот, присутствие которых в котловой воде неже­лательно. Поэтому вода после Н-катионирования может быть использована только в смеси с водой, прошедшей Na-катионирование, так как в этом слу­чае кислоты Н-катионированной воды будут нейтрализованы щелочами Na-катионированной воды.

Для регенерации истощенного Н-катионита через фильтр пропускают 1 — 1,5%-ный раствор серной кислоты. Скорости фильтрации умягчаемой воды и взрыхления приблизительно те же, что и в Na-катионитовых фильтрах. Регенерационный раствор про­пускают со скоростью не менее 10 м/ч во избежание возможного гипсования катионита; с этой же скоростью через фильтр пропускают и отмывочную воду. Первую половину отмывочной воды сливают в дренаж, вторую соби­рают в бак отмывочной воды для использования при взрыхлении катионита при последующей регенерации. Удельный расход серной кислоты на регененерацию колеблется в довольно широких пределах: 50—150 г/г-экв в зависи­мости от солесодержания исходной воды и жесткости умягченной воды.

Существует несколько схем Н — Na-катионирования, из которых более распространены две: последовательного и параллельного Н — Na-катио­нирования. При схеме с последовательными — Na-катионированием умягчаемая вода полностью или частично проходит сначала Н-ка­тионитовые фильтры, а затем окисленная целиком поступает в Na-катионитовые фильтры. В первом случае Н-катионитовый фильтр регенерируется уменьшенным количеством кислоты («голодная» регенерация) из расчета, чтобы ионы водорода обменивались лишь на то количество катионов умяг­ченной воды, которое эквивалентно ее карбонатной жесткости. Между Н- и Na-катионитовыми фильтрами, как правило, устанавливают декарбонизатор для удаления углекислоты, содержащейся в больших количествах в воде, прошедшей Н-катионитовые фильтры.

Схему последовательного Н — Na-катионирования рекомендуется при­менять при повышенных жесткости и солесодержанни умягчаемой воды.

При параллельном Н — Na-катионировании Н- и Na-катионитовые фильтры включаются параллельно и вода, подлежащая умягчению, проходит через них двумя параллельными потоками. При этом вода на вы­ходе из Н-катионитового фильтра содержит все анионы в виде свободных кислот, а на выходе из Na-катионитового фильтра — бикарбонат натрия в количестве, эквивалентном величине карбонатной жесткости исходной воды. Смешивая эти воды в нужных пропорциях, получают умягченную воду с требуемой щелочностью. Для предотвращения опасности перекисления воды в схему последовательно с параллельно включенными фильтрами вклю­чают так называемый «барьерный» Na-катионитовый фильтр, в котором все кислоты, за исключением углекислоты, превращаются в нейтральные соли. Этот же фильтр задерживает случайные проскоки жесткости из-за расстрой­ства режима работы фильтров. Наконец, барьерный фильтр позволяет су­щественно снизить конечную жесткость умягченной воды, которую можно довести до 0,03 мг-экв/кг и менее. Другое достоинство параллельного Н — Na-катионирования состоит в том, что при нем можно снизить щелочность умягченной воды до 0,3 — 0,4 мг-экв/кг, чего обычно нельзя достигнуть при иных схемах Н — Na-катионирования.

Параллельное Н — Na-катионирование рекомендуется применять в тех случаях, когда концентрация сульфатов и хлоридов в исходной воде не пре­вышает 3 — 4, а содержание натрия 1 — 2 мг-экв/кг.

При аммоний-катионировании (NН₄-катионировании) все катионы ис­ходной воды обмениваются в слое катионита на катион аммония. Таким образом, в умягчен­ной воде появляются соли аммония, так что она не становится кислой. NH₄ катионирование имеет то преимущество перед Н-катионированием, что при нем не приходится иметь дело с серной кислотой, которая требует кислотоупор­ных арматуры, трубопроводов и емкостей, что делает его перспективным для производственно-отопительных котельных. Однако NН₄-катионирование имеет ту особенность, что соли аммония, попадая в котел, из-за высокой температуры воды распадаются на аммиак и свободные кислоты, при этом аммиак и углекислота, будучи газообразными, уносятся паром, a H₂SО₄ и НСI накапливаются в котловой воде, приводя к усилению кор­розии металла котла. Поэтому NН₄-катионирование приходится применять только в сочетании с Na-катионированием. В этом случае названные кисло­ты нейтрализуются внесенными в котел щелочами, содержащимися в воде, прошедшей Na-катионирование, причем NaCl и Na₂SO₄ какипи не образуют и удаляются в виде шлама при периодической продувке.

В качестве катионита при NН₄-катионировании также употребляют сульфоуголь, но обогащенный солями аммония. Регенерируют истощенный катионит 2 — 3%-ным раствором сульфата аммония. Расход ре­агента составляет приблизительно 200 г/г-экв. Недостатком Na-катионирования является загрязнение пара аммиаком, что во многих случаях нежела­тельно, в частности потому, что большая концентрация аммиака в конденса­те в присутствии растворенного кислорода вызывает коррозию медных сплавов.

Существуют две схемы NH₄ — Na- катионирования: параллель­ная и совместная. При параллельном NH₄— Na-катионировании поток умягчаемой воды разделяют на два потока, из коих один проходит через NH₄ -катионитовый фильтр, а другой — через Na-катионитовый фильтр. Доля воды, которую следует пропускать через NH₄ -катионитовый фильтр, определяется карбонатной жесткостью исходной воды и содержанием в ней ионов хлора Cl и сульфата SO₄, а также заданной щелочностью умягчен­ной воды

При совместном NH₄— Na-катионировании умягчение воды происхо­дит в одном и том же фильтре, причем катионит регенерируется смесью сульфата аммония и поваренной соли, растворенных в воде в необходимой пропорции.

Химическое обессоливание добавочной воды

Катионирование добавочной воды решает вопрос водоподготовки только для котельных среднего давления. В котельных высокого и закритического давления к качеству питательной воды предъявляют особенно высокие тре­бования, а потому применяют более совершенные методы обработки доба­вочной воды: обессоливание, т. е. удаление всех растворенных в ней солей, и обескремнивание, т. е. удаление находящихся в ней соединений кремния.

Наиболее эффективным способом обессоливания и обескремнивания воды является испарение ее в теплообменниках (испарителях), обогревае­мых паром, отбираемым из турбин, с последующим получением дистиллята конденсацией испаренной воды. Однако при большом расходе добавочной воды (на ТЭЦ) испарительные установки получаются громоздкими, причем сооружение их не исключает необходимости предварительного водоумягчения, так как испарители при работе на сырой воде быстро зарастают накипью. Поэтому обессоливание и обескремнивание добавочной воды чаще осуществляют химическими методами — сочетанием обработки воды в Н-ка-тионитовых и анионитовых фильтрах. Воду, прошедшую Н-катионитовые фильтры и поэтому содержащую серную, соляную, угольную и крем­ниевую кислоты, фильтруют через слой анионита, т. е. твердого, нераст­воримого в воде материала, способного вступить в реакцию ионного обмена с кислотами.

Рис. Принципиальная схема установки для глубокого химического обессоливания и обескремнивания воды.

На рис. показана принципиальная схема установки для глубокого химического обессоливания и обескремнивания воды. Предварительно коагу­лированную и осветленную воду подают по трубопроводу 1 в Н-катионитовые фильтры 2, а затем в анионитовые фильтры 3, загруженные слабооснов­ным анионитом. В первых фильтрах вследствие реакций катионного обмена находящиеся в жесткой воде катионы заменяются катионами водорода, во вторых вследствие реакций анионного обмена находящиеся в воде анионы сильных кислот заменяются гидроксильными анионами ОН, в результате чего солесодержание обрабатываемой воды резко снижается. Затем воду последовательно пропускают через Н-катионитовые фильтры второй ступени 4 и удалитель СО₂ 5, из которого она сливается в промежуточ­ный бак 7. Продувкой слоя воды воздухом, который подается в аппарат 5 воздуходувкой 6, удаляют из нее СО₂. Из бака 7 вода направляется насосом 8 в загруженные сильноосновным анионитом фильтры 9, в которых в резуль­тате реакций анионного обмена из воды удаляются анионы кремниевой кислоты. После этого химически обессоленная вода поступает в деаэра­тор 10.

Деаэрация питательной воды

Существует несколько способов деаэрации питательной воды: термиче­ский, десорбционный, химический и др., но в настоящее время подавляющее распространение получил термический способ. Этот способ ос­нован на том, что растворение в воде газов уменьшается по мере повышения ее температуры и совершенно прекращается при достижении температуры кипения, когда растворенные газы полностью выделяются из воды. Существует несколько типов термических деаэраторов, но в настоящее время в паровых котельных основное распространение получили смеши­вающие деаэраторы атмосферного типа. Такой деаэратор представляет собой вертикальную металлическую цилиндрическую колонку 4 диаметром 1—2 и высотой 1,5—2 м, установленную на горизонтальном цилиндрическом баке, предназначенном для хранения запаса деаэрированной воды.

Вода, подлежащая деаэрации, подается в верхнюю часть колонки, где она попадает в водораспределительное устройство 2. Перелившись через край этого устройства, вода стекает вниз, проходя через систему дырчатых тарелок 3 и разбиваясь при этом на тонкие струйки. На своем пути вода встре­чает восходящий поток пара, который поступает в колонку у ее основания и, пройдя парораспределительную камеру 5, начинает подниматься навстречу падающим струям воды. В результате непосредственного контакта с паром струйки стекающей воды нагреваются до температуры кипения, вследствие чего содержащийся в них воздух выделяется и удаляется с некоторым не­большим количеством не сконденсировавшегося пара через штуцер 1, вваренный в крышку колонки. Нагретая до температуры кипения деа­эрированная вода, стекает в питательный бак. В описанном деаэраторе поддерживают давление, несколько превы­шающее атмосферное, обычно 1,2 am, в соответствии с чем воду нагревают до температуры 104° С, т. е. до температуры кипения при этом давлении. Ко­личество воды, подаваемой в деаэратор, регулируют, исходя из условия под­держания постоянного уровня ее в баке. Для этого служит регулятор уров­ня поплавкового типа, воздействующий на запорный клапан трубопровода поступающей воды. Регулирование подачи пара может быть как ручным, так и автоматическим. Чтобы предотвратить потерю пара, выходящего из деаэратора через штуцер 1, и заключенного в нем тепла, этот пар направляют в теплообменник (охладитель выпара) для подогрева воды, пода­ваемой в деаэратор.

Кроме деаэраторов атмосферного типа, существуют деаэраторы повышенного давления и вакуумные. Первые работают при давлении 6—7 am; их устанавливают на крупных электри­ческих станциях высокого и закритического давления. Вакуумные деаэра­торы получили распространение для деаэрации подпиточной воды тепловых сетей в отопительных котельных с крупными водогрейными кот­лами, так как в этих котельных отсутствие пара и невысокая температура подогрева сетевой воды в летнее время исключают возможность осуществ­ления атмосферной деаэрации.

Существует несколько схем работы вакуумных деаэраторов, которые, как и атмосферные, состоят из колонки 4 и питательного бака 5. Вакуум создается водоструйным эжектором 3, присоединяемым к выходному штуцеру 1 и работающим на холодной воде, подлежащей деаэрации, что це­лесообразно, так как водоструйные эжекторы работают тем лучше, чем ниже температура эжектирующей воды. Кроме того, для облегчения ра­боты эжектора перед ним устанавливают охладитель выпара 2. Отработав­шая в эжекторе вода собирается в резервуаре 6, откуда она поступает в водо-водяной подогреватель 7, работающий на горячей воде, отведенной от магистрали горячей сетевой воды. Подогревшись здесь до температуры кипения, вода поступает в колонку деаэратора, где она освобождается от растворен­ных газов.

Чтобы деаэрированная вода, собирающаяся в баке 5, сохраняла темпе­ратуру кипения, в этом баке иногда размещают змеевик, также обогревае­мый горячей водой из водогрейных котлов. Из резервуара 6 вода подается в деаэратор атмосферным давлением (поскольку в деаэраторе вакуум) либо особым насосом. Деаэраторы подпиточной воды выполняют на производи­тельность 50—3 200 т/ч. Они работают при давлении 0,3 am, чему соответст­вует температура кипения воды 68,9° С.

Водный режим котельных агрегатов. Внутренняя коррозия

Поступающие в котел с добавочной водой минеральные примеси посте­пенно накапливаются в котловой воде и после наступления состояния на­сыщения начинают выпадать из нее. Прежде всего, состояние насыщения на­ступает для солей жесткости, и они начинают выпадать из воды в первую очередь, обычно в виде кристаллов. Центрами кристаллизации служат ше­роховатости на поверхностях нагрева, а также взвешенные и коллоидаль­ные частицы, находящиеся в котловой воде. Вещества, которые кристалли­зуются непосредственно на поверхностях нагрева в виде плотных отложений, образуют накипь, как правило очень прочную и трудно удаляемую. Вещества, кристаллизующиеся в объеме котловой воды, образуют взве­шенные частицы — шлам.

Наиболее распространены кальциевая и магниевая накипи, в составе которых преобладают CaSO₄, CaSiO_3. Накипь, как правило, имеет низкий коэффициент теплопроводности, со­ставляющий 0,1—2,0 ккал/м•ч•град. Поэтому даже тонкий слой накипи приводит к резкому повышению температуры металла поверхностей нагрева котельных агрегатов. При этом в высокотемпературных поверхностях нагре­ва (экраны, фестоны, первые ряды кипятильных труб конвективного пучка) эта температура по мере увеличения толщины слоя накипи может превысить предельную по условиям прочности металла, после чего начинается постепен­ная деформация его с образованием отдулин, т. е. местного вздутия тру­бы, имеющего диаметр 20—30 мм. Затем на месте отдулины образуется свищ — щелевидное отверстие длиной 20—30 мм вдоль образующей тру­бы. Через него с большой скоростью начинает бить струя воды, и котел при­ходится останавливать для устранения свища. В тех газоходах водотрубных котлов и водяных экономайзеров, где повышение температуры стенки трубы не угрожает надежности работы котла, накипь также недопустима, так как она приводит к уменьшению к. п. д. котельного агрегата и может привести к уменьшению производительности его в результате уменьшения коэф­фициента теплопередачи и связанного с этим повышения температуры отходящих газов.

В отличие от соединений кальция и магния, образующих накипь, сили­кат магния и некоторые другие соединения магния в барабанных котлах образуют подвижный, легко удаляемый шлам.

На нормальный режим работы барабанного котла большое влияние оказывает также щелочность котловой воды. Чрезмерное повышение ее может привести к вспениванию и заполнению вспененной водой всего паро­вого пространства барабана. В этих условиях сепарационные устройства пе­рестают выполнять свое назначение, и вода проникает в пароперегреватель, а затем в паровую турбину, создавая угрозу повреждения ее.

Повышенная щелочность котловой воды может также стать причиной особой формы коррозии металла - щелочной, а также причиной появ­ления трещин в заклепочных швах и развальцованных концах кипятильных и экранных труб (межкристаллитная коррозия или щелоч­ная хрупкость металла). Наряду с этим небольшая щелочность кот­ловой воды желательна, так как она способствует уменьшению кислородной коррозии металла.

В котлах высокого давления начинает вредно сказываться содержание в воде кремниевой кислоты H₂SiO₃. При высоком давлении, начиная при­мерно с 70 am, кремниевая кислота, как уже отмечалось, приобретает спо­собность растворяться в водяном паре, причем с повышением давления эта растворимость резко возрастает. Попадая вместе с паром в пароперегрева­тель, она обезвоживается, в результате чего в паре появляется SiO_2, Попадая затем в турбину, SiO₂ образует на ее лопатках нерастворимые в воде отло­жения, что приводит к необходимости останавливать турбину для удаления их. Большой вред при попадании в водопаровой тракт приносят растворен­ные в питательной воде кислород и углекислота, так как они вызывают раз­личные формы внутренней коррозии металла элементов котельного агрегата, которая может за сравнительно короткое время вывести их из строя.

В связи с изложенным возникает необходимость нормировать качество питательной воды по ряду показателей. Чтобы предотвратить образование отложений на поверхностях нагрева и исключить угрозу повреждения труб котельного агрегата, а также предот­вратить коррозионные процессы металла труб всего водопарового тракта при эксплуатации, организуют специальный водный режим работы котельного агрегата.

Чтобы исключить возможность выпадения из котловой воды накипеобразующих солей и образования накипи в барабанных котлах, необходимо, чтобы концентрация накипеобразующих солей в котловой воде не превы­шала известного значения, находящегося ниже критической концентрации, при которой начинается их выпадение из раствора. Этого достигают про­дувкой котла, т. е. выпуском из него некоторого количества воды, чтобы удалить то же количество солей, которое поступает в него с питательной водой. В результате количество солей, содержащихся в котловой воде, ста­билизуется на некотором уровне, что исключает опасность чрезмерного на­копления солей в котле и выпадения их из раствора. Так как солесодержание котловой воды во много раз выше солесодержания питательной во­ды, то стабилизация солевого балан­са котла достигается продувкой толь­ко очень незначительной части подан­ной в котел воды.

Организуют продувки периодиче­скую и непрерывную. Периоди­ческой продувкой удаляют из котла вместе с небольшой частью котловой воды осевший шлам. Непрерыв­ная продувка обеспечивает равномерное удаление из котла нако­пившихся растворенных солей без на­рушений режима работы его. Периоди­ческую продувку проводят через каж­дые 8—16 ч из нижних барабанов и кол­лекторов котлов, т. е. из мест, в кото­рых накапливается шлам. Непрерыв­ную продувку применяют наряду с периодической из барабана котла (при двухбарабанных котлах — из верхнего). Вода непрерывной продувки по­дается в расширитель 5, в котором давление ее падает до атмосферного. В результате, часть воды испаряется и образовавшийся пар поступает в деаэра­тор, где тепло его используется. Оставшаяся вода проходит в сливной ко­лодец через теплообменник, где также используется часть тепла проду­вочной воды.

Так как часть тепла продувочной воды теряется, стремятся к тому, чтобы количество продувочной воды было минимальным. Эффективным методом снижения величины продувки является ступенчатое испарение, сущность которого состоит в том, что водяной объем и парообразующие циркуляцион­ные контуры котла разделяют на несколько отсеков, соединенных по пару и разделенных по воде. Питательная вода подается только в первый отсек. Для второго отсека питательной водой является продувочная вода первого отсека. Продувочная вода из второго отсека поступает в третий отсек и т. д. При этом концентрация примесей в котловой воде нарастает от отсека к от­секу. Продувку котла проводят из последнего (при двухступенчатом испа­рении — из второго, при трехступенчатом — из третьего) отсека. Так как концентрация примесей в воде второго или третьего отсека значительно выше, чем в котловой воде при одноступенчатом испарении, то для вывода примесей из котла требуется меньшая продувка.

В котлах низкого и среднего давления количество солей, уносимых паром, пре­небрежимо мало по сравнению с количеством солей, поступающих в котел с питатель­ной водой. Процент продувки тем больше, чем при прочих равных условиях выше солесодержание питательной воды или ниже предельно допустимое солесодержание котловой воды. Про­дувка котлов при восполнении потери пара и конденсата дистиллятом, или обессоленной водой не должна быть менее 0,3 и более 0,5% количества выра­ботанного пара. При восполнении потери химически очищенной водой про­дувка должна быть не менее 0,5 и не более 3,096, и только в тех случаях, когда количество невозвращаемого конденсата становится большим, про­дувку можно увеличивать до 5,0%.

Дата добавления: 2014-12-16