Котельные установки

ХИМИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА ВОДЫ И ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ ПАРА, ПИТАТЕЛЬНОЙ И КОТЛОВОЙ ВОДЫ

Из воды при ее подогреве и испарении происходит выделение со­лей, связанное с повышением их концентрации, .вплоть до насыщения и возникновения кристаллизации. В растворах, содержащих значитель­ное число компонентов, состояния насыщения и пересыщения может достигать и часть общего объема, расположенная вблизи от поверхно­сти нагрева. Это приводит к образованию на шероховатой поверхности металла и в объеме первичных кристаллов, а при дальнейшем обогре­ве к укрупнению отдельных кристаллов.

Такой процесс носит название образования первичной накипи или первичных отложений, к которому наиболее склонны сернокислый каль-. ций, силикат кальция и сложные алюможелезосиликаты.

Образование первичной накипи может иметь место не только при нагревании по­верхностей нагрева и температурах от 60°С и выше, но и при некоторых, еще недоста­точно изученных, условиях охлаждения тепловоспринимающей поверхности, при темпе­ратурах 20—40°С, в объеме пересыщенного щелочного раствора кальциевых и магние­вых солей, карбоната кальция, силиката магния и гидроксилапатита.

Появление кристаллов в объеме приводит в результате их агло­мерации (слипания) к образованию частиц, носящих название шла - м а. Осаждаясь на поверхности нагрева, эти частицы вызывают вторич­ный процесс накипеобразования, связанный с появлением отложений.

Из основ физической химии известно, что произведение. раствори­мости для данного соединения при определенной температуре есть ве­личина постоянная. Если произведение. растворимости меньше этой величины, раствор не насыщен и выпадение осадка не происходит, и наоборот. Далее, при увеличении концентрации вещества с 'катионами в растворе концентрация другого с анионами должна уменьшиться и соответствующее количество его должно выпадать из раствора.

Поскольку электрически раствор «всегда нейтрален, т. е. сумма положительных зарядов равна сумме отрицательных зарядов, то изме­нение концентрации любого из катионов или анионов при данной тем­пературе приводит к выпадению из раствора соответствующего аниона или катиона в виде газа или твердого вещества. Если же имеется какой-то раствор, то изменение его температуры также повлечет за собой выделение из раствора ионов в первую очередь того соединения, растворимость которого ниже.

На этом основаны коррекционные способы обработки воды путем применения антинакипинов, способствующих переносу кристаллизации с поверхности нагрева в объем.

К органическим антинакипинам относятся вещества типа дубовогб экстракта, декстрин, таннин, сульфат-целлюлозный щелок, белковые вещества и продукты, содержащие крахмал; к минеральным антинаки­пинам— карбонат кальция, гидроокись магния и фосфаты кальция и магния. Минеральные антинакипины получают путем присадки соды или фосфата натрия в воду, находящуюся в котельном агрегате и со­держащую соли кальция и магния.

/ В итоге реакций, протекающих в воде между солями кальция и магния, с одной стороны, и соды или фосфата натрия, с другой, обра­зуются частицы малорастворимых веществ Са3(Р04)г; Мд8(Р04)2, ко­торые играют роль антинакипинов—центров кристаллизации.

Органические антинакипины пригодны лишь для котлоагрегатов с большим удельным содержанием воды на единицу поверхности нагре­ва, при низких давлениях и тепловых напряжениях поверхностей. Коррекционные способы обработки воды получили широкое распро­странение в силу того, что во всех современных конструкциях котло - агрегатов имеются радиационные поверхности нагрева с высокими теп­ловыми нагрузками.

Поскольку содержание воды в контуре невелико, то достижение насыщенных растворов соединений кальция и магния на некоторых участках не исключается. Растворы этих солей дают плотные или рых­лые карбонатные отложения с высоким содержанием СаС03 и МдСОз, а часть СаСОз выпадает в виде шлама. Твердые плотные отложения дает Са804; эти отложения называют сульфатными. Наиболее тверды - 372

Ми и тонкими € низкой теллоправодностью являются силикатные наки­пи! й отложения СаБЮз, А^БЮз, РеЭЮз, ЫаАЦБЮзЬ и другие, обра­зующиеся на поверхностях нагрева «с '.высокими тепловыми нагрузками.

Продукты коррозии тепловых аппаратов, сетей и отопительных систем дают медно-железистые накипи* они откладываются в местах наивысших тепловых нагрузок, трудноудаляемы и приводят к образо­ванию иод слоем отложений новых коррозионных разрушений.

Кроме перечисленного, в воде содержатся примеси легкораствор и - мых веществ: сульфаты, хлориды, фосфаты, силикаты и гидроокись натрия, которые при определенных условиях также могут кристаллизо­ваться и давать твердые отложения на обогреваемых поверхностях. Некоторые из натриевых соединений имеют максимум растворимости при определенных температурах, друше с ростом температур увеличи­вают растворимость, как, например, ЫаОН и ЫаС1.

Поэтому существует предел повышения концентрации и легкорас­творимых солей в котловой воде. Поскольку конструкция и давление пара в котельном агрегате влияют на ход химических процессов, суще­ствуют определенные требования к качеству воды, поступающей или находящейся в ,котлоагрегате данного типа, и к качеству пара. Эти требования называют расчетными нормами качества воды (питатель­ной и котловой) и качества пара.

Примерные требования к качеству питательной воды для (Производственных и отопительных котельных приведены в табл. 9-2.

Таблица 9-2

В этой же таблице даиы сведения о допустимых пределах содер­жания © питательной воде соединений железа,, меди и сухого остатка для водогрейных котлов. В тех случаях, когда потребителем исполь­зуется не горячая вода, а насыщенный, осушенный или перегретый пар при давлении до 4,5 МПа (45 кгс/см2), к качеству пара предъяв­ляются требования, изложенные в табл. 9-3.

Чугунные секционные паро­вые

Жаротрубные и дымогарные вертикальные и горизон­тальные

Водотрубные неэкранирован - ные, /?<:1,4 МПа

(14 кгс/см2) .......................

Водотрубные экранированные /?<1,4 МПа (14 кгс/см2) Водотрубные экранирован­ные, /7^4,5 МПа

(45 кгс/см8)........................

2000—4000

Если вырабатываемый пар соприкасается с пи­щевыми продуктами и ис­пользуется в теплооб­менниках с медными, ла­тунными трубками или в открытой системе тепло­снабжения, То содержа­ние в паре аммиака не­допустимо

Для паровых турбин качество «пара должно быть еще выше, и оно регламентировано Правилами технической эксплуатации электростан­ций и сетей (ПТЭ). Так как качество пара зависит от ряда факторов

Таблица 9-4

Требования к качеству котловой воды

И в их числе от объема проходящего через паровое пространство па­ра— напряжения парового пространства, в табл. 9-3 приведены воз­можные пределы изменения этой величины для котлоагрегатов разного типа; влажность же и солееодержание пара с ростом давления должнн уменьшаться.

Недопустимость содержания аммиака в паре, идущем к технологи­ческим потребителям пищевой промышленности, на бытовые нужды и в теплообменники с медными или латунными трубками тепловой сети, объясняется его токсичностью и агрессивным воздействием на металл. Так же агрессивна по отношению, к сталям и двуокись углерода, содер­жание которой в насыщенном паре ограничивается.

Испытаниями и эксплуатацией установлено, что качество пара за­висит от содержания солей в уносимой из котловой воды влаге, от на­пряжения парового пространства, типа сепарирующих устройств для улавливания влаги из пара, деление на типы которых приведено в гл. 4, и наличия ступенчатого испарения.

В табл. 9-4 приведены требования к качеству котловой воды, соблюдение которых позволяет иметь практически чистыми внутренние поверхности нагрева котлоагрегатов, производить насыщен­ный пар с требуемым качеством и иметь продувку в размере до 10% . Дополнительные сведения о нормах качества воды и пара можно полу­чить в [Л. 13 и 31].