Приложение 3. Требования к качеству питательной и котловой воды

Образование накипи и требования к питательной воде

Вместе с питательной водой в котел поступают различные минеральные примеси. Все примеси, находящиеся в воде, делятся на трудно- и легкорастворимые. К числу труднорастворимых примесей относят соли и гидрооксиды Са и М^. Основные наки-пеобразователи имеют отрицательный температурный коэффициент растворимости (т.е. при повышении температуры их растворимость падает). Накапливаясь в котле по мере испарения воды, эти примеси после наступления состояния насыщения начинают из нее выпадать. Прежде всего состояние насыщения наступает для солей жесткости Са(НС0₃)₂, М§(НС0₃)₂, СаС0₂, М^С0₂ и др. Центрами кристаллизации служат шероховатости на поверхности нагрева, а также взвешенные и коллоидные частицы, находящиеся в воде котла. Вещества, кристаллизующиеся в объеме воды, образуют взвешенные в ней частицы — шлам. Вещества, кристаллизующиеся на поверхности нагрева, образуют плотные и прочные отложения — накипь. Накипь, как правило, имеет низкую теплопроводность, составляющую 0,1—0,2 Вт/(м-К). Поэтому даже малый слой накипи приводит к резкому ухудшению условий охлаждения металла поверхностей нагрева и вследствие этого к повышению его температуры, что может привести к потере прочности стенки трубы и ее разрушению. Кроме того, накипь ведет к значительному снижению КПД котла в результате уменьшения коэффициента теплопередачи и связанного с этим повышения температуры уходящих газов.

Концентрация солей натрия в воде испарительной поверхности всегда ниже их предела насыщения. Однако и эти соли могут отлагаться на поверхностях нагрева в тех случаях, когда капли воды, находящиеся в паре и попадающие на поверхности нагрева, испаряются полностью, что имеет место в пароперегревателях.

Соединения железа, алюминия и меди, находящиеся в воде в виде растворенных коллоидных и ультратонких взвесей, также могут откладываться на поверхностях нагрева и входить в состав накипи. Накипи из оксидов железа и меди образуются в зонах высоких местных тепловых нагрузок поверхностей нагрева, чаще всего в трубах экранов.

В котлах высокого давления при давлениях более 7 МПа кремниевая кислота Н₂5Ю₃ приобретает способность растворяться в паре, причем с ростом давления эта способность значительно возрастает. Поступая вместе с паром в пароперегреватель, кремниевая кислота разлагается с выделением Н₂0. В результате в паре появляется 8Ю₂, который, попадая на лопатки паровых турбин, образует на них нерастворимые соединения, ухудшающие экономичность и надежность работы турбины.

Отрицательное влияние на работу поверхностей нагрева оказывает содержание в питательной воде минеральных масел и тяжелых нефтепродуктов, которые могут поступать вместе с конденсатом от производственных потребителей. Отложение низкотеплопроводной пленки масла или нефтепродуктов ухудшает условия охлаждения поверхностей нагрева и оказывает такое же влияние, как и накипь.

На эксплуатацию котла вредное влияние оказывает повышенная щелочность воды, которая приводит к вспениванию воды в барабане. Вспениванию воды способствует содержание в ней органических соединений и аммиака. В этих условия сепа-рационные устройства не обеспечивают отделение капель воды от пара, и вода из барабана, содержащая различные примеси, может поступать в пароперегреватель, создавая опасность его загрязнения. Кроме того, повышенная щелочность может явиться причиной щелочной коррозии металла, а также возникновения трещин в местах вальцовки труб в коллекторы и барабан.

Растворенные в питательной воде агрессивные газы 0₂, С0₂ вызывают различные формы коррозии металла, ведущей к уменьшению его механической прочности. Пониженная щелочность воды ускоряет коррозию, и в питательной воде должен поддерживаться определенный ее уровень. В котлах низкого давления требуемый уровень pH поддерживается вводом в питательную воду соды, а в котлах высокого давления — фосфатов или аммиака.

Исходя из вышесказанного предельно допустимое содержание вредных примесей в питательной воде нормируется.

Обращение воды в рабочем цикле тэс

Вода
и водяной пар являются теплоносителями
в водном и водопаровом трактах ТЭС, ТЭЦ
и АЭС.

При
решении водной проблемы ТЭС большое
значение имеет то, что переход к высокому
и сверхкритическому давлению значи­тельно
изменяет условия парообразования,
теплообмена при кипении, гидродинамики
паровой смеси в трубах котла, а также
свойства само­го рабочего тела.

К
примеру, с повышением давления резко
повышается плот­ность водяного пара,
снижается скорость пароводяной смеси
в паро­образующих трубах, снижается
поверхностное натяжение и вязкость
воды, что способствует образованию
накипи и коррозии.

С
повышением плотности водяного пара
повышается его спо­собность к
растворению различных химических
соединений, содер­жащихся в котловой
воде, что приводит к значительному
выносу на­ходящихся в воде неорганических
примесей.

Вода
на ТЭС применяется:

• для
  производства пара в котлах, испарителях;

• для
  конденсации отработавшего пара в
  конденсаторах паро­вых турбин и
  других теплообменных аппаратах;

• для
  охлаждения продувочной воды и подшипников
  дымосо­сов;

• в
  качестве рабочего теплоносителя в
  теплофикационных ото­пительных сетях
  и сетях горячего водоснабжения.

Водяной
пар, полученный в котлах, а затем
отработавший в тур­бинах, подвергается
конденсации или в виде пара пониженных
пара­метров используется на
производственных и коммунальных
предпри­ятиях для технологических
процессов, отопления и вентиляции.

Рис.
1.1. Схема КЭС:

1
— паровой котел; 2
— паровая турбина; 3
— электрогенератор; 4
— водоподготовительная установка; 5
— конденсатор; 6
— конденсатный насос; 7
— конденсатоочистка (БОУ); 8
— ПНД; 9
— деаэратор; 10
— питательный насос; 11
– ПВД.

D_ИСХ.В.—
исходная вода.

D_Д.В.
— добавочная вода направляется в контур
для восполнения потерь пара и конденсата
после обработки с применением
физико-химических методов очистки.

d_Т.К.
—
турбинный конденсат, содержит небольшое
количество растворенных и взвешенных
примесей — основная составляющая
пи­тательной воды.

D_В.К.
— возвратный конденсат от внешних
потребителей пара, используется после
очистки в установке очистки обратного
конденсата (7)
от
внесенных загрязнений. Является составной
частью питательной воды.

Dп.в.
— питательная вода, подается в котлы,
парогенераторы
или
реакторы
для замещения испарившейся воды в этих
агрегатах. Пред­ставляет собой смесь
D_T.K,
D_Д.В.,
D_В.К.
и конденсируется в элементах указанных
агрегатов.

Рис.
1.2. Схема ТЭС:

1
— паровой котел; 2
— паровая турбина; 3
— электрогенератор;
4
— конденсатор; 5
— конденсатный насос; 6
— установка очистки возвратного
конденсата; 7
— деаэра­тор; 8
— питательный насос; 9
— подогреватель добавочной воды; 10
— водоподготовка подпитки котлов; 11
— насосы обратного конденсата; 12
— баки возвратного конденсата; 13
— производственный потребитель пара;
14
— промышленный по­требитель пара; 15
— водоподготовка подпитки теплосети.

D_ПР
— продувочная вода — выводится из котла,
парогенератора или реактора на очистку
или в дренаж для поддержания в испаряемой
(котловой) воде заданных концентраций
примесей. Состав и концен­трация
примесей в котловой и продувочной воде
одинаковы.

D_О.В.
—
охлаждающая или циркуляционная вода,
используется в конденсаторах паровых
турбин для конденсации отработавшего
пара.

D_В.П.
— подпиточная вода тепловой сети, для
восполнения потерь.

Методы и способы подготовки воды

Множество негативных факторов устраняется предварительной термической обработкой и фильтрацией. В остальных случаях подготовка воды для системы отопления включает несколько этапов очистки присадками, реагентами для придания теплоносителю нужных характеристик.

Методы, которыми можно пользоваться перед тем, как заполнить отопительную систему:

1. Добавление реагентов. Это определенные химические вещества, которые снижают избыточное содержание тех или иных компонентов, негативно влияющих на систему.
2. Каталитическое окисление. Требуется при повышенном содержании примесей железа. Окислительный процесс связывает примеси и выводит их в виде осадка.
3. Фильтрование. Для процесса устанавливаются различные фильтры механического типа. Наполнение агрегатов зависит от химического состава воды.
4. Смягчение посредством применения электромагнитных волн.
5. Замораживание, кипячение или отстаивание воды в течение определенного временного срока. Получается дистиллированная вода для отопления, которая считается лучшим теплоносителем.
6. Процесс деаэрации. Это необходимо при избытке кислорода, углекислого и других газов.

Этапы водоподготовки котельной

Этапы очистки для котельной можно разделить на следующие виды:

1. Обязательные этапы:
   • Грубая механическая очистка.
   • Умягчение и обессолевание ионообменными смолами, обратным осмосом.
2. Дополнительные этапы – применяют, когда повышено содержание железа, марганца:
   • Аэрация.
   • Обезжелезивание.

Этапы водоподготовки для котельной отличаются в зависимости от вида котла. Приведем несколько примеров.

Подготовка воды для паровых котлов методом двухступенчатого Na-катионирования c предварительным обезжелезиванием:

Подготовка воды для паровых котлов методом обратного осмоса:

Подготовка воды для водогрейных котлов производительность свыше 1 м3/ч:

Механический фильтр

Это фильтр грубой очистки, его задача не только в очистке от крупных частиц, но и в защите остальной системы – последующих фильтров от взвеси. Механический фильтр – это первый рубеж защиты системы водоподготовки, который предотвращает попадание в систему крупного песка, камней, окалины.

Колонна обезжелезивания

Станция аэрации и колонна обезжелезивания работают в связке. Для обезжелезивания используют специальные каталитические загрузки. Засыпка окисляет растворенное железо и пропускает дальше отфильтрованную воду.

Станция аэрации

Если в воде высокое содержание таких элементов, как железо, марганец, то нужна станция аэрации – колонна и компрессор. Принцип аэрации – в подаче кислорода, из-за чего происходит процесс окисления загрязнителей.

Ионообменный фильтр или обратный осмос

Последняя стадия – умягчение и обессоливание воды. В зависимости от степени необходимой очистки применяют ионообменный фильтр или обратный осмос.

Использование ионообменной смолы обойдется дешевле. Если на этом этапе нужно только умягчение, то ионная колонна справится с задачей.

Если вода с повышенным содержанием солей, то используют установку обратного осмоса. Она на 99 % удаляет минеральные соли и загрязнители из воды. Главный недостаток – в высокой стоимости оборудования и в большом расходе воды – примерно половина при фильтровании сбрасывается в дренаж.

Каждый этап водоподготовки котельной важен для очистки и защиты котлов от образования минеральных отложений, которые ведут к поломкам.

Чтобы избежать подобных проблем и лишних трат, рекомендуется обязательное проведение правильного технического обслуживания системы водоподготовки.

Водоподготовка для котельной. Котельная вода. Монтаж и обслуживание котельных установок.

Вода в теплоэнергетике. Термины и определения.

Вода, используемая для паровых и водогрейных котлов, в зависимости от технологического участка, имеет разные наименования, закрепленные в нормативных документах:

Сырая вода – вода из источника водоснабжения, не прошедшая очистку и химическую обработку.

Питательная вода – вода на входе в котел, которая должна соответствовать заданным проектом параметрам (химический состав, температура, давление).

Добавочная вода – вода, предназначенная для восполнения потерь, связанных с продувкой котла и утечкой воды и пара в пароконденсатном тракте.

Подпиточная вода – вода, предназначенная для восполнения потерь, связанных с продувкой котла и утечкой воды в теплопотребляющих установках и тепловых сетях. Котловая вода – вода, циркулирующая внутри котла.

Прямая сетевая вода – вода в напорном трубопроводе тепловой сети от источника до потребителя тепла.

Обратная сетевая вода – вода в тепловой сети от потребителя до сетевого насоса.

Классификация котлов. Термины и определения.

По способу получения энергии для нагрева воды или получения пара котлы делятся на: – Энерготехнологические – котлы, в топках которых осуществляется переработка технологических материалов (топлива); – Котлы-утилизаторы – котлы, в которых используется теплота отходящих горячих газов технологического процесса или двигателей; – Электрические – котлы, использующие электрическую энергию для нагрева воды или получения пара.

По типу циркуляции рабочей среды котлы делятся на котлы с естественной и принудительной циркуляцией . В зависимости от количества циркуляций, котлы могут быть прямоточные – с однократным движением рабочей среды, и комбинированные – с многократной циркуляцией.

Относительно движения рабочей среды к поверхности нагрева выделяют: – Газотрубные котлы , в которых продукты сгорания топлива движутся внутри труб поверхностей нагрева, а вода и пароводяная смесь – снаружи труб. – Водотрубные котлы , в которых вода или пароводяная смесь движется внутри труб, а продукты сгорания топлива – снаружи труб.

Помимо нормативной документации необходимо учесть рекомендации производителя котла, указанные в инструкции по эксплуатации/ руководстве пользователя.

Сетевая вода ГВС должна соответствовать нормам «СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества».

Примеси сырой воды. Методы водоподготовки для котельной.

Для воды из скважины характерным является превышение содержания железа и марганца , которые также влияют на рабочий режим котлового оборудования. Выбор метода обезжелезивания определяется многими факторами – от производительности установки до сопутствующих примесей.

Существует большое количество реагентов, предназначенных для ингибирования процессов солеотложения и коррозии. Традиционно применяют автоматически дозирующие станции для ввода реагента в предварительно подготовленную воду. В некоторых случаях реагенты совместимы и могут дозироваться из одной ёмкости рабочих растворов, в других – требуется наличие нескольких дозирующих станций. При использовании реагентной коррекционной обработки необходимо следить за приготовлением дозируемых растворов и постоянно контролировать концентрации дозируемых веществ в котловой воде.

Компания «АкваГруп» гарантирует индивидуальный подход к подбору и расчету установки ВПУ для каждого объекта.