Ремонт паровых котлов

ВОДНЫЙ РЕЖИМ ПАРОВЫХ И ВОДОГРЕЙНЫХ КОТЛОВ

Для безаварийной и экономичной работы котельных установок большое значение имеет качество воды, кото­рой питаются котлы. Необработанная вода из различных источников (артезианская, поверхностная) содержит ра­створенные соли, различные механические и органические примеси, а также кислород и углекислый газ. Количест­во и состав примесей зависит от свойства пород, с кото­рыми контактирует вода, а также от количества и соста­ва сбросов, поступающих в водоисточники.

Для питания отопительных котлов иногда использует­ся артезианская вода, в которой почти нет механических примесей (взвешенных веществ) и сравнительно мало ор­ганических примесей. Однако эта вода обычно содержит большое количество растворенных солей.

Основными накипеобразующими примесями необрабо­танной воды являются соли кальция и магния, которые обусловливают жесткость воды, а также соединения же­леза.

Наличие указанных примесей не позволяет применять без предварительной обработки исходную (сырую) воду для питания котлов, так как при нагреве и испарении воды на внутренних поверхностях труб и барабанов кот­ла осаждаются соли, образующие накипь и шлам. По­скольку накипь — плохой проводник теплоты (в 40 раз хуже, чем сталь), в местах ее отложения происходит ме­стный перегрев металла котла, образуются отдулины и трещины. Установлено, что при отсутствии накипи темпе­ратура стенки труб котла при давлении 4,0 МПа (40 кгс/см2) не превышает 280 °С, при толщине накипи в 3 мм температура металла повышается до 580°С.

Водно-химический режим котельной должен вестись таким образом, чтобы была обеспечена работа оборудо­вания без повреждений и снижения экономичности, вы­званных: образованием накипи и отложений на поверх­ностях нагрева; отложениями шлама в котлах и в теп­ловых сетях; коррозией внутренних поверхностей котлов, трубопроводов питательного тракта и тепловых сетей.

Главными показателями качества воды являются: прозрачность, солесодержание, щелочность и жесткость, содержание соединений железа и окисляемость.

Прозрачность воды характеризуется содержа­нием в ней взвешенных примесей (мутностью) и опреде­ляется по высоте слоя воды (в см), через который можно видеть определенных размеров крест или шрифт (про­зрачность по кресту или шрифту).

Солесодержание воды характеризует общее количество растворенных в ней веществ, его определяют путем измерения электрической проводимости или по массе сухого остатка после выпаривания воды при тем­пературе 105—110 °С.

Щелочность выражает количество находящихся в ней щелочных соединений — гидратов, карбонатов и бикарбонатов.

Жесткость воды характеризует общее содержание в ней солей кальция и магния. Общая жесткость (Ж0) делится на постоянную (Жп) (некарбонатную), которая обусловлена содержанием в воде сульфатов (CaSO, f, MgS04) и хлоридов (СаС12, MgCl2) и временную (Ж3) (карбонатную), которая характеризуется содержанием в воде бикарбонатов Ca(HC03)2, Mg(HC03)2.

Общая жесткость воды равняется сумме посто­янной и временной жесткости

Ж0 = Ж„ - ЬЖ„ (3.1)

Кроме солей жесткости в воде присутствуют соли на­трия, кремнекислота и другие соединения.

При нагревании и упаривании в котлах соли карбо­натной жесткости образуют низкотемпературные накипи, состоящие в основном из СаСОз. Эти накипи образуются при нагреве воды уже до 40—50 °С.

При более высоких температурах и больших солесо - держаниях исходной воды возможно образование гипсо­вой накипи CaS04. Соли карбонатной жесткости (вре­менной) при нагревании могут выпадать как в виде на­кипи, так и в виде рыхлого шлама в зависимости от условий кристаллизации.

За единицу измерения жесткости воды принят мил­лиграмм-эквивалент (мг-экв), равный 20 мг кальция или 12 мг магния. Концентрация солей жестко­сти в воде выражается в мг-экв/кг, или в мкг-экв/кг.

По общей жесткости все природные воды условно можно разделить на три группы: мягкие (Жо^

Мг-экв/кг), средней жесткости (Ж0 = 4-^7 мг-экв/кг) и жесткие (Ж0^7 мг-экв/кг).

Щелочность воды выражается в тех же единицах, что и жесткость, и показывает суммарное содержание в ней гидроксильных, карбонатных и бикарбонатных анионов. Возможно раздельное определение гидратной, карбонат­ной и бикарбонатной щелочности. В природных водах щелочность преимущественно бикарбонатная.

Качество котловой воды характеризуется ее солесо - держанием, щелочностью, а также относительной щелоч­ностью, которая для паровых котлов давлением до 3,9 МПа (39 кгс/см2) должна быть не более: 20 % для клепаных котлов; 50 % для котлов со сварными бараба­нами и вальцовочными соединениями труб с барабана­ми, включая вальцованные трубы с уплотнительной об­варкой.

Относительная щелочность для паровых котлов дав­лением до 3,9 МПа (до 39 кгс/см2) со сварными бараба­нами и сварными соединениями труб с барабанами и коллекторами не нормируется.

Относительная щелочность Щотн, %, может быть оп­ределена по формуле

Шотп = 40— КІ100, (3.2)

Ас., о

Где Щк. в — щелочность КОТЛОВОЙ ВОДЫ, мг-экв/кг; Ас. о— сухой остаток котловой воды, мг/кг; 40 — коэффициент для пересчета щелочности на NaOH.

Важное значение имеет показатель концентрации в воде водородных ионов — рН. В зависимости от этого показателя воду считают кислой, щелочной или нейт­ральной. Химически чистая вода имеет нейтральную ре­акцию, при этом часть молекул воды диссоциирована на ионы: HaO^H-jfOH-.

Степень этой диссоциации ничтожна: из 10 000 000 мо­лекул воды только одна молекула распадается на ионы. Концентрацию в воде ионов водорода принято выражать отрицательным логарифмом этой величины и обозна­чаемым рН. При нейтральной реакции воды концентра­ции ионов Н+ и ОН~ одинаковы и при 25°С равны 10~7 и рП этой воды равен 7; при рН<7 концентрация ионов водорода увеличивается и реакция воды будет кислой, а при рН>7 — щелочной.

Концентрация гндрокснльного иона соответственно характеризуется рОН.

Косвенным показателем содержания в воде органи­ческих веществ является ее окисляемость, которая пока­зывает расход кислорода (или перманганата калия КМп04) на окисление органических веществ в опреде­ленных условиях и выражается в миллиграммах кисло­рода или перманганата на 1 л воды.

Растворимость в воде газов выражается в мг/кг и за­висит от физических свойств, температуры и парциально­го давления газов (табл. 3.1).

Соединения железа встречаются в природных водах ь виде двухвалентного (закисного) и трехвалентного (окисного) железа. Концентрация соединений железа выражается в мг/кг.