Показатели качества воды для судовых паровых котлов

Вода	Показатели качества	Рабочее давление пара, МПа
Огне- труб- ные	Вспомо- гатель- ные, утилиза- ционные, водотруб- ные	Главные водотрубные
	2 – 4	4 – 6	6 – 9
Питательная	Общая жесткость, мг∙экв/кг	0,5	0,3	0,02	0,002	0,001
	Содержание , кг/кг	Не нор- миру-ется	–	0,05	0,03	0,02
	Содержание масла, нефтепродуктов, мг/кг			–	–	–
Конденсат	Содержание хлорионов, мг/кг				0,2	0,1
Добавочная (дистиллят)	Общая жесткость, кг-экв/кг	–	0,05	0,02	0,001	0,001
Котловая	Общее солесодержание, мг/кг	13 000
	Содержание хлорионов, мг/кг
	Щелочное число по NaOH, мг/кг	150–200	150–200	100–150	10–30	10–15
	Фосфатное число, мг/кг	10–30	10–30	20–40	30–50	10–20
	Нитратное число, мг/кг	75–100	75–100	50–75	5–15	–

5.2. Методы предотвращения накипеобразования

И коррозии

Чтобы исключить накипеобразование на поверхностях на­грева котла и коррозию элементов пароводяного тракта при их эксплуатации, осуществляется обработка воды, называемая в зависимости от места ее проведения внекотловой или внутрикотловой.

Внекотловая обработка производится перед подачей воды в котел и сводится к очистке и фильтрации конденсата, умяг­чению питательной воды, удалению из нее газов, приготовле­нию высококачественной добавочной воды.

Очистка и фильтрация воды предназначены для удаления из нее механических примесей и нефтепродуктов. Последние мо­гут попасть в питательную воду через неплотности змеевиков систем обогрева топливных и масляных цистерн, грузовых тан­ков, подогревателей, а также с конденсатом отработавшего пара поршневых насосов. Для котлов с давлением пара более 2 МПа наличие масла в питательной воде не допускается. По­этому для обогрева нефтепродуктов и работы поршневых паровых механизмов используют пар автономного цикла, кото­рый производится в испарителе грязных конденсатов (ИГК). Если по какой-либо причине нефтепродукты все же попадут в котел с рабочим давлением пара более 2 МПа, то котел необхо­димо немедленно вывести из действия.

Очистку питательной воды от механических примесей и мас­ла осуществляют в сборнике грязных конденсатов, называемом «теплым ящиком», снабженным отстойными камерами и филь­трами. В качестве фильтрующих материалов используют кокс, пеньку, древесную стружку, поролон, ткань, а для удаления масла, находящегося в воде в виде эмульсии, – активирован­ный уголь. Кроме того, на напорной магистрали питательного насоса иногда устанавливают сетчатый фильтр, обтянутый фла­нелью.

Для удаления из воды кислорода и углекислого газа широко используют термическую деаэрацию, производимую в теплообменном аппарате смесительного типа – деаэраторе. Термиче­ская деаэрация основана на принципе снижения растворимости газов в воде при ее нагревании и снижении давления. В деаэра­торе питательная вода за счет смешения с греющим паром на­гревается до кипения, что способствует интенсивному выделе­нию из нее газов, которые затем отводятся в атмосферу. В до­полнение к термической деаэрации иногда предусматривают химические способы дегазации: удаление газов, например, пу­тем связывания кислорода при введении в воду химических ре­агентов – сульфита натрия или гидразина. Термическая деаэра­ция позволяет снизить содержание кислорода в воде примерно до 0,03–0,05 мг/кг, а химическая – даже до 0,01 мг/кг.

Умягчение питательной воды, то есть освобождение ее от солей жесткости, может быть выполнено с помощью ионитных или катионитовых фильтров, в которых реализуется метод ионного об­мена, основанный на способности ионитов обменивать свои ионы на ионы кальция и магния, содержащиеся в воде. Этот метод не нашел широкого распространения на морских судах, так как при его использовании необходимо значительно усложнить кон­струкцию установки, а также требуются запас ионитов и расход пресной воды при регенерации фильтров.

В настоящее время получают распространение безреагентные методы умягчения воды и в первую очередь магнитный (электромагнитный) способ. Сущность его заключается в сле­дующем. После воздействия на воду магнитного поля опреде­ленных значений напряженности и полярности соли жесткости теряют способность к образованию накипи и выпадают в виде шлама. Магнитная обработка воды способствует и разрушению ранее образованной старой накипи, но не обеспечивает полного к устранения накипеобразования.

Внутрикотловая обработка воды осуществляется введением в котел присадок, вызывающих выпадение накипеобразующих солей в виде рыхлого неприкипающего шлама, который легко удаляется при продувках воды из котла.

Процессы накипе- и шламообразования очень сложны. Соли, кристаллизующиеся на поверхности нагрева и образующие на­кипь, с течением времени могут превращаться в шлам. Не уда­ленный при продувках котла шлам, в свою очередь, может при­кипеть к поверхности нагрева, образовав так называемую вто­ричную накипь.

Внутрикотловая обработка воды заключается в постоянной корректировке состава котловой воды путем ввода противонакипных и противокоррозионных реагентов с последующими пе­риодическими продувками.

В котлах с давлением пара менее 2 МПа применяют щелочно-фосфатный режим внутрикотловой обработки воды. При­садкой служит противонакипин, в состав которого входят едкий натр, кальцинированная сода и тринатрийфосфат. Щелочи, со­держащиеся в реагенте, вступают в реакцию с солями жестко­сти, образуя соединение, которое выпадает из котловой воды в неприкипающий осадок. Щелочность воды при использова­нии противонакипина увеличивается. Вода может стать коррозионно-активной средой, приводящей к коррозионному раз­рушению металла. Это явление называется щелочной хруп­костью.

Для предотвращения щелочной хрупкости в котлах с рабо­чим давлением до 6 МПа применяют фосфатно-нитратный ре­жим водообработки. В этом случае кроме противонакипинавво­дят нитрат натрия (селитру). Селитра способствует образова­нию защитной пленки (пассивации металла) на внутренних стенках котла.

При давлениях пара в котле более 6 МПа нитрат натрия разлагается, поэтому в таких котлах применяют фосфатный ре­жим водообработки. В этом случае присадкой служит три­натрийфосфат, для снижения расхода которого предъявляют вы­сокие требования к качеству питательной воды, к содержанию в ней кислорода, хлоридов, солей жесткости и других примесей. Фосфатный режим не предотвращает образования железистых и меднистых накипей, характерных для котлов с высоким дав­лением пара. Поэтому содержание железа и меди в питательной воде не должно превышать соответственно 0,1 и 0,05 мг/кг. Эффективным средством борьбы с железно-кислыми накипями является гидразин.

Присадки вводят в котловую воду с помощью дозерной уста­новки, в которую входят бак для раствора присадки и насос, подающий подготовленный раствор по отдельному трубопроводу в питательную магистраль котла.

Количество солей в котловой воде при эксплуатации котла благодаря непрерывной продувке не изменяется. С продувкой удаляют то количество солей, которое вносится в котел с питательной водой, то есть поддерживается равенство (без учета уноса солей с паром)

,

где		–	расходы продуваемой и питательной воды;
		–	паропроизводительность котла;
		–	солесодержание котловой (продуваемой) и питательной воды.

Из уравнения солевого баланса следует, что относительный расход продуваемой котловой воды равен, %,

.

Обычно = 0,5 ÷ 5%.

Таким образом, продувка котла увеличивает расход пита­тельной воды и тепловые потери.

Химический состав котловой воды определяют на основе хи­мического анализа проб воды, взятых во время работы котла. Анализ производят с помощью переносных химических экспресс-лабораторий. По полученным данным рассчитывают количе­ство химических реагентов для ввода в котел и корректируют режим продувок. Дозировку присадок регулируют по результа­там расчетов в соответствии с инструкциями службы судового хозяйства.