Новости

Підготовка води для парових котлів. нові рішення

Н. Єгоров

Рішення завдання якісної підготовки води для парових котлів, що передбачає пом'якшення, знесолення, дегазацію і дозоване введення реагентів, вимагає проведення трудомістких і кваліфікованих ручних вимірювань. Помилки при їх здійсненні призводять до перевитрати палива, води, реагентів, збоїв в роботі обладнання, скорочення терміну його служби. Скоротити експлуатаційні витрати і захистити дорогу техніку від можливих неприємностей дозволяє впровадження автоматизованого комплексу, що здійснює аналіз якості вода, управління дозуючими пристроями, іншими виконавчими механізмами, інформування обслуговуючого персоналу про виникаючі неполадки.

Підписатися на статті можна на головній сторінці сайту.

Недостатньо якісна підготовка води часто стає причиною пошкодження парових котлів. Одні домішки (кисень і вугільна кислота) в котельній і живильній воді або конденсаті викликають корозійні пошкодження обладнання, інші стають причиною утворення відкладень. Якщо ці відкладення не виявлені і не видалені вчасно, вони призводять до зниження ККД котла, а при подальшому зростанні стають причиною перегріву теплообмінних поверхонь з подальшими пошкодженнями - аж до вибуху котла.

При недостатньо якісної водопідготовки виникають і такі проблеми, як вспенивание і винесення води. Поряд з погіршенням якості пара, це може значно скоротити термін служби елементів систем його транспортування і обладнання споживачів. Тому якісні показники води для парових котлів строго регламентуються.

Залежно від продуктивності, характеристик вихідної води (як правило, її джерелом служить водопровід) застосовуються різні способи водопідготовки. На практиці найчастіше доводиться вирішувати проблеми пом'якшення і дегазації води.

Пом'якшення і знесолення
Найбільш часто використовуваний метод пом'якшення води - іонний обмін, в ході якого накипформуванн іони кальцію і магнію замінюються іонами натрію. Даний метод зазвичай застосовують для невеликих установок або при значних обсягах повертається конденсату. Цей обмін відбувається на поверхні гранул із синтетичної - стірольний або фенольной - смоли, якими заповнений іонообмінний апарат.

Схема процесів іонного обміну така: в початковому стані на поверхні гранули із синтетичної смоли знаходяться іони натрію. Під час роботи установки пом'якшення їх омиває вода з великою кількістю іонів кальцію і магнію, які заміщаються іонами натрію. При практично незмінною солевмісті оброблена вода не містить іонів, що надавали їй жорсткість. Коли обмінна здатність смоли вичерпується, проводиться її регенерація: «ионообменник» промивається слабким розчином кухонної солі. В ході регенерації відбувається нове збагачення смоли іонами натрію, завдяки високій концентрації яких іони кальцію і магнію витісняються і разом із залишками солі потрапляють в дренаж. Після цього іонообмінний апарат знову готовий до роботи.

Для установок з великою витратою додаткової води або при необхідності отримати котлову воду з низькою електропровідністю застосовують більш дорогий метод - зворотний осмос, заснований на використанні напівпроникних мембран.

Залежно від продуктивності установки зворотного осмосу необхідно попереднє або наступне пом'якшення води. При попередньому пом'якшенні застосовують іонообмінні фільтри.

Якщо через обратноосмотічеськую установку потрібно пропустити значну кількість води, то перед нею, як правило, здійснюється також введення реагенту, що запобігає заростання мембран солями жорсткості.

термічна дегазація
Після пом'якшення або знесолення проводиться термічна дегазація води, призначена для зменшення вмісту в ній кисню (О2) і вуглекислого газу (СО2). В основі цієї технології лежать той факт, що розчинність газів в рідинах з підвищенням температури знижується, а при кипінні стає нульовою (рис. 1).

1)

З метою зменшення капітальних витрат для установок невеликої потужності, а також характеризуються великим обсягом повертається конденсату, часто застосовують системи часткової дегазації. Вони працюють у вузькому - від 85 до 90 ° С - діапазоні температур. Розчинені у воді гази при нагріванні залишають систему у вигляді випару (суміш газів з парою). У названому діапазоні температур цей процес не проходить повністю, і в воді залишаються невеликі концентрації вуглекислого газу і кисню. У зв'язку з цим потрібна додаткова хімічна обробка води.

Для більших установок, а також систем з невеликим поверненням конденсату застосовують Деаераційно установки атмосферного або вакуумного типу. Видалення газів при термічній деаерації відбувається в результаті дифузії і дисперсного їх виділення. Однією з умов переходу газу в паровий простір є збільшення площі контакту, що досягається дробленням потоку води на тонкі струменя, краплі або плівки. Залишкові концентрації кисню і вуглекислого газу при такій обробці нехтує малі. На наступному етапі водопідготовки необхідний лише введення невеликої кількості реагенту, який зв'язує ці речовини.

дозування реагенту
Система водопідготовки для парових котлів повинна передбачати хімічне зв'язування залишкових солей жорсткості і кисню; додатково потрібно і підвищення значення рН. При цьому часто має місце передозування реагентів, причинами якої значною мірою стають відсутність безперервного контролю і емпіричне призначення доз. Так, відсутність рентабельного аналітичного методу безпосереднього вимірювання залишкового вмісту кисню стало причиною того, що про відсутність кисню судять по надлишку дозується кошти в воді.

Поряд з підвищеною витратою реагентів такий підхід неефективний і з енергетичної точки зору. Передозування хімікатів часто призводить до підвищення електропровідності (солевмісту) води, випадання шламу, що, в свою чергу, веде до енергетичних втрат. Можливі також проблеми з-за спінювання котельної води і, як наслідок, зупинка котла через зниження або підвищення водяного рівня. У зв'язку з винесенням води погіршується якість пара, з'являється небезпека виникнення гідравлічних ударів і пошкоджень в системах споживачів.

аналітичні виміри
Для забезпечення необхідної якості котлової води необхідно безперервно або періодично вимірювати її параметри. Поживна і котельна вода парових котлів, а також вода водогрійних установок характеризуються значеннями рН, електропровідності, лужності, жорсткості і вмісту кисню. Частота і обсяг таких вимірювань повинні визначатися вимогами виробника котельного обладнання, експлуатуючої організації і відповідними наглядовими органами. Сьогодні, за винятком вимірювання електропровідності (даний параметр можна контролювати безперервно за допомогою спеціального електрода), це, як правило, робиться вручну і характеризується високими витратами праці і часу. Необхідні аналізи води проводяться щодня, а при оснащенні установки обладнанням для роботи без постійного персоналу - раз в три дні (така періодичність, зокрема, встановлена ​​в Німеччині та Австрії).

Для можливості виконання вимірювань в репрезентативних місцях системи передбачені ділянки відбору проб (зазвичай це бак живильної води, патрубки продувки на котлі і живить лінія після водопідготовчої установки). Ці точки обладнуються відповідними охолоджуючими пристроями, що роблять можливим правильний і безпечний відбір води.

Загальну жорсткість так само, як і значення лужності, зазвичай визначають за допомогою титрування або фотометрически - із застосуванням відповідних приладів. При титруванні розчини реактивів вводяться в воду проби до зміни її кольору. На підставі витрати розчину можна визначити лужність і загальну жорсткість води. Фотометричний метод працює аналогічно.

До сих пір вміст кисню в воді можна було визначити тільки за допомогою дуже дорогого аналізу. Крім того, всі звичайні вимірювання недостатньо точні.

Автоматизований і безперервний аналіз води
Австрійська компанія Loos International, відомий виробник промислового котельного обладнання, розробила і запропонувала на ринку модуль LWA (Loos Water Analyser), що забезпечує повністю автоматизований аналіз і контроль значення рН живильної і котлової води; вмісту кисню в живильній воді; залишкової жорсткості підживлювальної води (рис. 2).

2)

Запропоновано і нові методи вимірювань. Так, присутність кисню визначається за її фактичним значенням. В якості вимірювального електрода використовується заповнений реактивом скляний мікрокапіляр, який при дифузії кисню виробляє електричний струм. Його вимір дозволяє визначити вміст кисню в діапазоні від 0,001 до 0,1 мг / л, характерному для котельні техніки.

Вимірювання жорсткості води проводиться за допомогою електрода на основі полімерної мембрани, що пропускає тільки іони кальцію і магнію. Залежно від кількості іонів активується напруга, за яким судять про значення жорсткості води. Діапазон вимірювання - від 0,0018 до 0,18 ммоль / л. Всі відхилення надійно фіксуються.

Величина рН живильної і котлової води визначається вимірювальним електродом, що виявляє знаходяться у воді іони водню. Тут також індукується невелика напруга, за допомогою якого можна визначити значення рН в діапазоні від 7 до 14.

Всі електроди - Самоконтролюючою. Періодично проводяться автоматичні контрольні вимірювання, в порівнянні з вихідною або наявної водою для забезпечення надійної роботи. Звичайно, всі вимірювальні електроди з часом зношуються. Однак, за твердженням Loos International, вартість їх заміни приблизно відповідає вартості індикаторних розчинів і лакмусових папірців при ручному аналізі води.

Дані про результати вимірювань зосереджуються в системі автоматичного управління, передаються до відповідних контури.

Існує безліч переваг автоматизованого контролю якості води. У їх числі - неможливість помилкових вимірювань. Для отримання точних даних при ручному контролі необхідно, щоб вимірювання проводив висококваліфікований персонал. При автоматизованому контролі виключені помилки, що відбуваються через взяття не тих проб або використання не тих реактивів, і підтасовування результатів.

Наявність вбудованої захисту котельні установки, що спрацьовує при виході виміряних значень за задані межі. Залежно від виду і амплітуди порушення нормального режиму проводиться необхідне керуючий вплив. Наприклад, при значному перевищенні жорсткості закривається клапан подачі живильної води.

Відомості про перевищення заданих параметрів передаються до відповідного блоку системи автоматичного управління, де проводиться аналіз їх причин. Можлива і безперервна реєстрація даних. Вони можуть передаватися через певні інтервали або до відповідних експлуатаційні служби, або на локальні принтери або плоттери. Це дозволяє відмовитися від ведення спеціальних журналів.

На основі даних вимірювання якості води ведеться управління різними насосами-дозаторами. Від надмірного дозування можна відмовитися завдяки безпосередньому виміру параметрів води. Це забезпечує зниження витрати реагенту, зменшення втрат з продувкою і при видаленні шламу.

Як вже говорилося, при звичайній, неавтоматизированной, роботі системи хімводопідготовки обсяг випару відповідає 0,5% номінальної паропродуктивності котла. Наслідок цього - втрати енергії. Вимірювання вмісту кисню аналізатором LWA дозволяє цілеспрямовано керувати роботою системи відводу випару. В межах допустимих меж клапан випару може бути взагалі закритий і відкриватися тільки тоді, коли дійсно необхідна дегазація.

Стаття опублікована в журналі «Аква-Терм» # 1 (35) 2007




Опубліковано: 26 липня 2010 р

Повернутися назад