В продолжение рубрики «Конфликт интересов. Как не навредить системе, улучшая работу отдельных установок», сегодня мы поговорим о том, как влияют на общую эффективность паровой системы мероприятия, направленные на оптимизацию работы котельного оборудования, а именно автоматизация непрерывной продувки парового котла и использование тепла непрерывной продувки.

Попробуем разобраться, для чего необходима непрерывная продувка парового котла.

При испарении воды в паровом котле любые примеси, содержащиеся в питательной воде, не уносятся с паром, а остаются в воде котла. В связи с этим концентрация растворённых твёрдых веществ в воде котла со временем все больше и больше увеличивается. Солесодержание в котле повышается, что в свою очередь приводит к вспениванию на поверхности котла. Пена с поверхности уносится из котла в паропровод. Также вспенивание является причиной по отключению котла по защите «Уровень в барабане».

Для исключения этих проблем производители котлов определяют максимальное значение солесодержания в котле. По величине максимального солесодержания в котле и существующего солесодержания в питательной воде, можно найти минимальную величину непрерывной продувки котла:

Dнп = Dк * Спв / (Смах – Спв)

D нп - расход непрерывной продувки;
D к - расход питательной воды на котел (т/ч);
С пв - солесодержание питательной воды (мкг/кг);
С мах - максимальное солесодержание в котле (мкг/кг)

Тепловые потери с непрерывной продувкой будут составлять:

Qпот = Dнпс * iнп - Dнпб * iсб

Q пот - тепло теряемое с непрерывной продувкой (ккал/ч);
D нпс - существующий расход непрерывной продувки (т/ч);
D нпб - расход непрерывной продувки, после установки блока утилизации тепла непрерывной продувки (т/ч);
i нп - энтальпия непрерывной продувки при давлении в котле (ккал/кг);
i сб - энтальпия непрерывной продувки после установки блока утилизации тепла непрерывной продувки (ккал/кг).

При отсутствии автоматики на непрерывной продувке котла, существующий расход непрерывной продувки значительно превышает минимально необходимый расход непрерывной продувки. Это связано с тем, что анализы по солесодержанию в котлах проводят 1 раз в сутки и для недопущения на котлах солесодержания выше предельного, приходится поддерживать солесодержание в котле на минимально допустимом уровне.

Превышение сброса непрерывной продувки котла приводит к потерям тепловой энергии, составляющим 1–3% тепловой энергии производимого пара.

При наличии автоматики регулирования непрерывной продувки, возможно поддержание солесодержания в котле на 2-3% ниже максимально допустимого солесодержания, что приводит к снижения расхода непрерывной продувки.

При автоматизации непрерывной продувки мои коллеги и я предлагаем использовать тепло непрерывной продувки для получения пара вторичного вскипания и нагрева какого либо существующего потока:
- подпиточной воды на деаэратор, (Рис. 1)
- питательной воды перед паровым котлом. (Рис. 2)

Проанализируем воздействие перечисленных мероприятий энергоэффективности относительно воздействия их на другие параметры работы установки:

Непрерывная продувка паровых котлов

Непрерывная продувка паровых котлов В продолжение рубрики «Конфликт интересов. Как не навредить системе, улучшая работу отдельных установок», сегодня мы поговорим о том, как влияют на общую

Что такое продувка парового котла и для чего она нужна

Как тщательно вы бы не следили за котлом, и как бы ни старались использовать только чистую воду – прийдет время когда будет необходимо вычистить котел от шлаков и примесей. Даже частая продувка парового котла не спасет вас от этого.

Промывка бывает двух видов – холодная и теплая промывка. Холодная – пар выходит и котел сам охлаждается до температуры в тридцать, тридцать пять градусов. А уже после этого сливается вода, и котел естественным путем охлаждается до температуры окружающей среды. После этого его промывают прохладной водой, подаваемой специальным насосом под давленим (обычно 5-6 кг/см2). Это самый удобный способ, не требующий специального оборудования.

Для обеспечения заданного водного режима необходимо регулярно удалять (производить продувку) соли, поступающие с водой, иначе произойдет быстрое увеличение щелочности котловой воды, ее вспенивание, а также появятся явные коррозионные разрушения бака котла.

Существует два вида продувок котла: периодическая и непрерывная.

Периодическая производится через промежутки времени и предназначена для удаления шлама из барабана, коллекторов и др., проводится быстро. Но с значительным сбросом воды из котла, которая при своем движении выносит шлам и другие присеми в так называемый расширитель (барботер), предназначенный для охлаждения котловой воды.

Непрерывная продувка осуществляется из верхнего барабана котла. Для более равномерного забора котловой воды вдоль барабана прокладывается труба с отверстиями, через которые вода поступает в трубу.

В котловой воде должен поддерживаться постоянный состав воды, т.е. ввод солей и загрязнений с питательной водой должен соответствовать выводу их из котла. Это достигается проведением непрерывной и периодической продувки.

При недостаточном выводе солей из котла происходит накопление их в воде и образование накипи на участках труб, что снижает их теплопроводимость, приводит к отдулинам, разрывам, аварийным остановам, и снижению надёжности и экономичности работы котла. Поэтому оптимальный и своевременный вывод солей и шлама из котла имеет решающее значение.

Сепараторы пара в барабане

Чем выше параметры пара, тем хуже растворяются соли в питательной воде. Чем меньше растворенных солей в котловой воде и чем суше в итоге пар, тем он считается чище. Вынос влаги с паром считается недопустимым, так как в ней содержатся соли, и при испарении они осядут на внутренних поверхностях труб в виде осадка.

Котловая вода должна быть такого качества, чтобы исключить:

• Накипь и шлам на поверхностях нагрева.
• Отложения различных веществ в пароперегревателе котла и паровой турбине.
• Коррозию трубопроводов пара и воды.

Краткая характеристика и описание работы котлов

Питательная вода в барабане смешивается с котловой водой и по необогреваемым опускным трубам подводится к нижним коллекторам, откуда распределяется по обогреваемым экранным трубам. В экранных трубах начинается процесс парообразования, и пароводяная смесь из экранной системы по пароподводящим трубам вновь попадает в барабан, где происходит разделение пара и воды. Последняя смешивается с питательной водой и вновь поступает в опускные трубы, а пар через пароперегреватель поступает к турбинам. Таким образом, вода в котле движется по замкнутому кругу, состоящему из обогреваемых и не обогреваемых труб. В результате многократной циркуляции воды с образованием пара происходит упаривание котловой воды, т.е. концентрирование находящихся в ней примесей. Бесконтрольное возрастание примесей может привести к ухудшению качества пара (за счет капельного уноса котловой воды и ее вспенивания) и к образованию отложений на поверхностях нагрева. Для предотвращения этих процессов предусматривается ряд мероприятий:

• Ступенчатое испарение и внутрикотловые сепарационные устройства для улучшения качества образующегося пара.
• Коррекционная обработка котловой воды (фосфатирование и аминирование) для уменьшения количества отложений и поддержания рН паров по нормам ПТЭ.
• Применение непрерывной и периодической продувок с целью вывода избыточного количества солей и шлама.
• Консервация котлов в период летних простоев.

Ступенчатое испарение

Сущность этого способа состоит в разделении поверхности нагрева, коллекторов и барабанов на несколько отсеков, каждый из которых имеет самостоятельную систему циркуляции.

Питательную воду подают в верхний барабан котла, который является частью чистого отсека. Чистый отсек производит обычно до 75-80% общего объема пара. В нем поддерживают определенное и невысокое солесодержание котловой воды за счет увеличенной продувки в солевые отсеки. Пар из чистого отсека имеет удовлетворительное качество. Котловая вода солевых отсеков имеет повышенное солесодержание. Пар из солевых отсеков будет невысокого качества и потребует хорошей очистки, но его будет немного: 20-25%, поэтому общее качество пара будет удовлетворительным. Ступенчатое испарение осуществляется с помощью выносных циклонов, являющихся солеными отсеками. Чистым отсеком служит барабан котла. Продувочная вода из барабана котла поступает в установленный рядом с барабаном циклон, для которого эта вода является питательной. Циклон имеет отдельный контур циркуляции и выдает пар в барабан котла. Продувка осуществляется только из циклона.

Для снижения капельного уноса, т.е. влажности пара, в барабанах и циклонах котлов низкого и среднего давления предусматриваются различные сепарирующие устройства в виде пароотбойных щитов, щелевых перегородок, жалюзей, сухопарников, устанавливаемых перед пароотводящей трубкой. Действие их основано на механической сепарации пара за счет сил инерции, центробежных сил, смачивания и поверхностного натяжения. Все это позволяет отделить капельки воды, захваченные паром из парового пространства.

Коррекционная обработка котловой воды

В паровых котлах при высокой кратности испарения и сравнительно небольших водяных объемах в котловой воде настолько возрастает концентрация солей, что даже при незначительной жесткости питательной воды возникает опасность образования накипи на поверхности нагрева. Поэтому в котлах производится обычно «доумягчение» посредством фосфатирования, т.е. коррекционной обработки котловой воды фосфатами: тринатрийфосфатом, триполифосфатом натрия, диаммонийфосфатом, аммонийфосфатом, триаммонийфосфатом.

При растворении в коррекционном растворе тринатрийфосфата или триполифосфата натрия образуются ионы Na+, PO43. Последние с катионом кальция котловой воды образуют нерастворимый комплекс, выпадающий в осадок в виде шлама гидроксилапатита не прилипающего к поверхности нагрева и легко удаляемого из котла с продувочной водой. Одновременно путем фосфатирования может поддерживаться определенная щелочность и рН котловой воды, обеспечивающая защиту металла от коррозии. Избыток фосфатов в котловой воде должен поддерживаться постоянно в количестве, достаточном для образования шламовых солей жесткости. Однако превышение содержания фосфатов по сравнению с нормами ПТЭ также не допускается, так как при наличии большого количества железа и меди в котловой воде могут образовываться феррофосфатные отложения и накипи фосфата магния.

Аминирование проводится для связывания углекислоты, выделяющейся в пар, из-за термического распада и гидролиза бикарбонатной и карбонатной щелочности. При этом можно достичь значений рН пара, нормируемых ПТЭ, т.е. 7,5 и более. Узел дозировки аммиака в добавочную воду находится на ХВО и обслуживается персоналом химцеха. Величина дозировки аммиака, выраженная в процентном соотношении от количества добавочной воды, подаваемой в котельный цех, устанавливается на автоматическом насосе-дозаторе персоналом ХВО в зависимости от рН перегретых паров по указанию лаборанта химконтроля.

Одновременное аминирование и фосфатирование

Для одновременного аминирования и фосфатирования (при отключении узла аминирования на ХВО) коррекционная обработка котловой воды проводится смесью аммонийных солей фосфорной кислоты в различном соотношении в зависимости от рН перегретого пара. При растворении в воде вышеуказанных солей в коррекционном растворе образуются ионы NН3+, РО43.

Фосфатный или фосфатно-аммиачный раствор вводится в барабан котла первой ступени испарения. Фосфатно-аммиачный раствор готовится в комнате приготовления фосфатов на 2-м этаже котло-турбинного цеха в специальном баке-вытеснителе путем растворения солей на решетке для задержки грубых примесей горячей питательной водой и перекачивается в три фосфатных бака в турбинном отделении и один фосфатный бак в котельном отделении, откуда дозировочными насосами подается в котлы. Для надежного и непрерывного корректирования котловой воды в котлы подключены по 2 насоса, работающие либо совместно, либо в одиночном режиме. Три основных и один резервный фосфатный насос котлов.

Раствор фосфатов готовится персоналом химцеха и контролируется по концентрации PO43 и при необходимости Np+ лаборантами сменной лаборатории с записью результатов в рабочий журнал. Ввод фосфатного раствора и наблюдение за работой дозировочных насосов производится персоналом котельного цеха. Контроль за концентрацией фосфатов в котловой воде ведет персонал химцеха (лаборанты химанализа сменной лаборатории). Для проверки правильности водно-химического режима в котловой воде необходимо контролировать не только концентрацию фосфатов, но и рН, так как условием соблюдения этого режима является соответствие между концентрацией фосфатов и рН.

Для быстрого устранения внезапного понижения рН котловых вод ниже норм ПТЭ (9,3 ед. рН для чистого отсека) имеется бак раствора щелочи. Раствор щелочи готовится персоналом химцеха в баке-вытеснителе и перекачивается с помощью насоса. По указанию лаборанта химконтроля персонал КТЦ собирает схему для ввода щелочи в питательную воду.

Щот = 100% * 40 (2Щфф-Щоб) / Sк.в. ,

где Щоб – общая щелочность котловой воды; Щфф – щелочность по фенолфталеину; 40 – эквивалентный вес NаОН; Sк.в. – солесодержание котловой воды.

Одним из основных требований, предъявляемых к водному режиму котлов, является получение пара допустимого качества, обеспечивающего минимальные загрязнения внутренних поверхностей пароперегревателя и проточной части турбин, где солевые отложения откладываются в виде кремниевых соединений и натриевых солей. Поэтому качество пара принято характеризовать по содержанию натрия.

Среднее по всем точкам отбора качество насыщенного пара котлов с естественной циркуляцией, а также качество перегретого пара после всех устройств для регулирования его температуры должно удовлетворять следующим нормам:

• содержание натрия – не более 60 мкг/дм3;
• значение рН для котлов всех давлений не менее 7,5.

Продувка котлов

Остаточные примеси, содержащиеся в питательной воде, попадая в барабанный котел, по мере испарения воды концентрируются, в результате чего солесодержание котловой воды непрерывно возрастает. В связи с этим возникает необходимость вывода этих солей из цикла обращения воды на электростанциях. Для барабанных котлов такой вывод осуществляется путем непрерывного удаления из солевого отсека некоторой части котловой воды, т.е. путем непрерывной продувки.

Продувка связана со значительными тепловыми потерями, согласно картам ВХР котлов она должна составлять 2– 4 %. Процент продувки подсчитывается по анализам котловой и питательных вод:

Р= 100% * (Sп.в. – Sп.) / (Sк.в -Sп.в),
где Sп.в – солесодержание питательной воды;
Sп.- солесодержание пара;
Sк.в. – солесодержание котловой воды (соленый отсек).

Непрерывная продувка котла осуществляется персоналом котельного цеха по указанию дежурного химконтроля на основании результатов анализа котловой воды. Дежурный лаборант сменной лаборатории рассчитывает необходимое на данный момент для выдерживания величины продувки 2-4% солесодержание солевых отсеков в зависимости от солесодержания пара и питательной воды и сообщает полученное значение машинистам котлов и начальнику смены КТЦ.

Нормы качества котловой воды , режимы непрерывной и периодической продувок должны быть установлены на основе инструкции завода изготовителя котла, типовых инструкций по ведению водно-химического режима или результатов тепло-химических испытаний, проводимых электростанцией, службами АО энерго или специализированными организациями.

Непрерывная продувка ведется на сепаратор непрерывных продувок через регуляторы (РНП). При необходимости непрерывная продувка может осуществляться на сепаратор периодических продувок помимо РНП. В сепараторах часть продувочного объема в виде пара возвращается в цикл через линию греющего пара на деаэраторы. Другая в виде воды высокого солесодержания идет в бак подпитки теплосети или дренируется.

Периодическая или шламовая продувка производится из нижнего коллектора котла. Назначение продувки – удаление из котла грубовзвешенного шлама, окислов железа, механических загрязнений в целях предупреждения заноса в экранные трубы и последующего прикипания их к трубам, скопления шлама в коллекторах и стояках.

Периодическая продувка работающих котлов производится персоналом котельного цеха по указанию дежурного по химконтролю 1-2 раза в сутки в зависимости от цветности котловой воды (желтый или темный цвет). Во избежание нарушения циркуляции не разрешается открывать нижнее точки котла на продолжительное время (более 1 минуты).

Консервация котлов

Основным элементом, дающим отложения на поверхности нагрева, в частности, при избытке фосфат-ионов (феррофосфатные отложения), является железо, приходящее с питательной водой, образующееся в котле в результате стояночной коррозии в присутствии углекислоты.

Для борьбы со стояночной коррозией, протекающей в результате поглощения кислорода и наличия пленки влаги, предусматривают различные способы консервации оборудования. Наиболее простой метод консервации на короткий срок (не более 30 дней) является заполнение котлов питательной водой с поддержанием избыточного давления для предотвращения присоса воздуха (кислорода).

Каждый случай консервации котлов должен быть отражен в оперативном журнале котельного отделения. Химический контроль предусматривает проверку избыточного давления и определения кислорода в питательной воде (не более 30 мкг/л), с записью в ведомости химконтроля и журнале консервации котлов.

При консервации на длительный срок более надежна консервация с применением ингибиторов коррозии, которые способствуют образованию на поверхности металла защитных пленок, препятствующих дальнейшему протеканию коррозионных процессов.

Растопка котлов

Перед растопкой котла он медленно наполняется водой. Если котел был заполнен консервирующим раствором (щелочь), то последний опускается до 1/3 уровня, и в котел добавляется питательная вода. Дежурный лаборант химконтроля отбирает пробы воды для контроля содержания общей жесткости, прозрачности и концентрации железа. При жесткости более 100 и прозрачности менее 30 производится интенсивная продувка котла.

При взятии нагрузки необходимо следить за солесодержанием и содержанием натрия в парах. При повышении этих показателей – подъем нагрузки необходимо задержать, увеличить непрерывную продувку.

Краткая характеристика и описание работы котлов

Краткая характеристика и описание работы котлов Краткая характеристика и описание работы котлов Питательная вода в барабане смешивается с котловой водой и по необогреваемым опускным трубам

Водный режим котла

Водный режим котла

В барабанных котлах с естественной и многократной принудительной циркуляцией для исключения возможности образования накипей необходимо, чтобы концентрация солей в воде была ниже критической, при которой начинается их выпадение из раствора. С целью поддержания требуемой концентрации солей из котла продувкой выводится некоторая часть воды и вместе с ней удаляются соли в таком количестве, в каком они поступают с питательной водой. В результате продувки количество солей, содержащееся в воде, стабилизируется на допустимом уровне, исключающем их выпадение из раствора. Применяют непрерывную и периодическую продувки котла. Непрерывная продувка обеспечивает равномерное удаление из котла накопившихся растворенных солей и осуществляется из места наибольшей их концентрации в верхнем барабане. Периодическая продувка применяется для удаления шлама, осевшего в элементах котла, и производится из нижних барабанов и коллекторов котла через каждые 12-16 ч.

Схема непрерывной продувки котлов показана на рис. 12.5. Вода непрерывной продувки подается в расширитель, где поддерживается давление меньшее, чем в котле. В результате часть продувочной воды испаряется и образовавшийся пар поступает в деаэратор. Оставшаяся в расширителе вода удаляется через теплообменник и после ее охлаждения сливается в дренажную систему.

Непрерывная продувка р, %, устанавливается по допустимой концентрации в воде котла растворимых примесей, чаще всего по общему солесодержанию, и выражается в процентах паропроизводительности котла:

где D np и D – расходы продувочной воды и номинальная паропроизводительность котла, кг/ч.Расход питательной воды D n.в. При наличии непрерывной продувки составляет

Количество воды, удаляемое непрерывной продувкой, устанавливается из уравнения солевого баланса котла

где D n.в – расход питательной воды, кг/ч; S n.в, S n и S np – солесодержания питательной воды, пара и продувочной воды, кг/кг; 50 Тл – количество веществ, отлагающихся на поверхностях нагрева, отнесенное к 1 кг получаемого пара, мг/кг.

В котлах низкого и среднего давления количество солей, уносимых паром, незначительно, и член D Sn в уравнении (12.3) можно приравнять нулю.Нормальный водный режим котла не допускает отложение солей на поверхностях нагрева, и член D S0 в этом уравнении также должен быть равен нулю. Тогда количество воды, удаляемое с продувкой,

Подставляя значение D пв из выражения (12.2) с учетом формулы (12.1), определяем продувку, %,

В котлах высокого давления уносом паром примесей вследствие растворимости в паре гидроксидов металлов и SiО 2 , а также отложением их пренебрегать нельзя и величину продувки следует определять с учетом члена D S и уравнения (12.3) по формуле

Применение непрерывной продувки, являющейся основным средством поддержания требуемого качества воды барабанного котла, связано с увеличением расхода питательной воды и тепловыми потерями. На каждый килограмм продувочной воды расходуется теплота, кДж/кг,

где h np и h п.в – энтальпии продувочной и питательной воды, кДж/кг; % – КПД котла.

Правилами технической эксплуатации непрерывная продувка при питании котла смесью конденсата и обессоленной воды или дистиллята должна быть не более 0,5; при добавке к конденсату химически очищенной воды – не более 3; если потери пара, отбираемого на производство, превышают 40 % – не более 5 %.

При указанных нормах продувки и частичном использовании теплоты продувочной воды потери теплоты с продувкой составляют 0,1-0,5 % теплоты топлива. В целях уменьшения потерь теплоты с продувкой следует стремиться к уменьшению количества выводимой из котла воды. Эффективным методом снижения продувки является ступенчатое испарение воды. Сущность ступенчатого испарения или ступенчатой продувки состоит в том, что испарительная система котла разделяется на ряд отсеков, соединенных по пару и разделенных по воде. Питательная вода подается только в первый отсек. Для второго отсека питательной водой служит продувочная вода из первого отсека. Продувочная вода из второго отсека поступает в третий отсек и т. д.

Продувку котла осуществляют из последнего отсека- второго при двухступенчатом испарении, третьего – при трехступенчатом испарении и т. д. Так как концентрация солей в воде второго или третьего отсека значительно выше, чем в воде при одноступенчатом испарении, для вывода солей из котла требуется меньший процент продувки. Применение ступенчатого испарения эффективно также как средство уменьшения уноса кремниевой кислоты вследствие высокой гидратной щелочности, возникающей в солевых отсеках. Системы ступенчатого испарения и продувки обычно выполняют из двух или трех отсеков. В настоящее время в большинстве барабанных котлов среднего и высокого давления применяется ступенчатое испарение. Повышение солесодержания воды при нескольких ступенях испарения происходит ступенями и в пределах каждого отсека устанавливается постоянным, равным выходному из данного отсека. При двухступенчатом испарении система делится на две неравные части – чистый отсек, куда подается вся питательная вода и вырабатывается 75-85 % пара, и солевой отсек, где вырабатывается 25-15% пара.

На рис. 12.6, а показана схема испарительной системы с двухступенчатым испарением с солевыми отсеками, расположенными внутри барабана котла, в его торцах, а на рис. 12.6,б – с выносными циклонами, которые вместе с включенными в них экранами образуют солевые отсеки котла. При двухступенчатом испарении относительная суммарная паропроизводительность солевых отсеков, %, необходимая для обеспечения заданного солесодержания воды в чистом отсеке, при отсутствии переброса воды в него из солевых отсеков, определяется из выражения

где n и – паропроизводительность солевых отсеков, %; S n.в и S вl – солесодержание питательной воды и воды в чистом отсеке, кг/кг; р – продувка из солевого отсека, %. Оптимальная паропроизводительность солевых отсеков при двухступенчатом испарении и продувке, определяемой допустимым общим солесодержанием в паре, при продувке в 1 % равна 10-20 %, а при продувке в 5 % она составляет 10-30%.

При двухступенчатом испарении общее солесодержание пара, мг/кг, определяется по формуле

где S nt = C,Sn, мг/кг; Sn„ = С/Сц-ь мг/кг; здесь

K l и К ll – коэффициенты выноса солей из первой и второй степеней испарения; при низких и средних давлениях К l = fti l = 0,01/0,03 %; C l – кратность концентраций в чистом отсеке и питательной воде. Концентрация солей в воде чистого отсека, мг/кг,

Концентрация солей в продувочной воде, мг/кг,

Кратность концентраций между солевым и чистым отсеками в отсутствие переброса воды из солевого отсека при двухступенчатом испарении.

Для системы с трехступенчатым испарением общее солесодержание пара, концентрация солей в отсеках и продувочной воде, а также кратность концентраций определяются по уравнениям, аналогичным приведенным.

В случае применения – промывки пара второй и третьей ступеней испарения водой чистого отсека общее солесодержание насыщенного пара определяется по формуле

Допустимые предельные значения солесодержания, кремнесодержания и щелочности воды в барабанных котлах зависят от их конструкции, давления пара и пр. Избежать появления накипи на поверхностях нагрева барабанного котла только путем улучшения качества питательной воды и продувки котла не всегда удается. Дополнительно применяют коррекционный метод обработки воды в котле, при котором соли Са и Mg переводят в соединения, нерастворимые в воде. Для этого вводят в воду реагенты – коррекционные вещества, анионы которых связывают и осаждают в виде шлама катионы кальция и магния.

В котлах при давлении более 1,6 МПа в качестве корректирующего реагента применяют тринатрийфосфат Na 3 PО 4 l 2 H 2 О. При введении этого реагента происходит реакция с кальциевыми и магниевыми соединениями:

Получившиеся вещества: Са 3 (РO 4) 2 , Са(ОН) 2 и Na 2 SO 4 – обладают малой растворимостью и выпадают в виде шлама, удаляемого периодической продувкой. При питании котлов конденсатом с добавкой химически очищенной воды создают фосфатно-щелочной водный режим котла, при котором сохраняется свободная щелочность. При добавке к конденсату дистиллята и химически обессоленной воды поддерживают чисто фосфатный водный режим котла при отсутствии свободной щелочности. Рекомендуется следующий избыток РО в воде: у котлов без ступенчатого испарения 5- 15; у котлов со ступенчатым испарением в чистом отсеке 2 – 6 и в солевом отсеке – не более 50 мг/кг.

Для коррекции качества воды барабанных котлов с давлением выше 6,0 МПа в последнее время в ряде случаев в питательную воду дозируются либо аммиак с гидразином, либо комплексон.

Гидразинно-аммиачный водный режим котла, оставшийся после термической деаэрации кислород связывается гидразином. Остатки углекислоты связываются дозируемым в питательную воду аммиаком, который полностью нейтрализует СО 2 и повышает pH среды до 9,1 ± 0,1, что способствует уменьшению скорости коррозии. Комплексонный водный режим котла кроме аммиака и гидразина в питательную воду вводит комплексон – обычно этиленднаминтетрауксусную кислоту (ЭДТК). Это приводит к повышению теплопроводности отложений и перемещению их в менее теплонапряженные поверхности (экономайзер). При 80-90 °С водные растворы ЭДТК и аммиака образуют трехзамещенную аммонийную соль ЭДТК, которая взаимодействуя с продуктами коррозии железа (при 110°С-гемиоксидом железа), образует хорошо растворимые в воде комплексонаты железа, которые под действием более высокой температуры по ходу среды разлагаются с образованием выпадающего на внутренней стороне труб плотного слоя магнетита, защищающего металл от коррозии.

В прямоточных котлах, не имеющих продувки, все поступающие в него с питательной водой минеральные примеси кристаллизуются на поверхности, образуя отложения накипи, или выносятся паром из котла. Соответственно солевой баланс прямоточного котла имеет вид

На стенкаx поверхности нагрева частично отлагаются соли жесткости и продукты коррозии металла в области, где их минимальная растворимость при данном давлении меньше, чем концентрация этих соединений на входе в котел. При этом допустимая концентрация данного соединения в питательной воде определяется допустимой интенсивностью отложений в котле на единицу массы поступающей воды:

где С доп – допустимая концентрация данной примеси в воде; С мин – минимальная растворимость при данном давлении; С мин доп – допустимые отложения в котле. Выше были показаны зависимости растворимостей различных минеральных примесей от температуры воды. Сопоставление концентраций отдельных соединений в питательной воде с характеристиками их растворимости дает возможность определить, будут ли образовываться отложения, а при их наличии – место начала отложений и скорость их роста.
Скорость роста отложений, кг/(м 2 *год), определяется исходя из уравнения изменений энтальпии и растворимости примесей по длине трубы по формуле

т. е. интенсивность роста отложений пропорциональна про изводной растворимости по энтальпии и средней плотности теплового потока на внутренней поверхности трубы. В котлах высокого давления отложение солей начинается тогда, когда влагосодержание пара уменьшается до 50 – 20 %, и заканчивается при перегреве пара на 20 – 30°С. Наибольшее отложение примесей происходит в области, где влажность пара менее 5 – 6 %.

В прямоточных котлах при высоком и сверхкритическом давлении растворимость ряда соединений, в том числе кремнекислоты и хлорида натрия, достаточно велика, и их концентрация не доходит до состояния насыщения в котле. Эти примеси выносятся вместе с паром и почти не отлагаются на поверхности нагрева. Поэтому допустимая концентрация кремнекислоты и хлорида натрия в питательной воде определяется только условиями надежной работы турбин, в проточной части которых при снижении давления пара возможно образование отложений.

Осевшие в трубах котла соли устраняют в периоды остановки водной и кислотной промывкой. Водную промывку осуществляют при очередной остановке котла водой с температурой 100°С. Кислотная промывка производится через каждые 2-3 года слабым раствором хромовой или соляной кислоты.

Обновлено 06.03.2012 15:54

Условия образования накипи. Продувка паровых котлов

При испарении воды концентрация солей, находящихся в ней, непрерывно увеличивается. Если соли не удалять из котла, то при определённой концентрации их в воде они выпадают из раствора и отлагаются на поверхности нагрева в виде накипи. При нагревании до 80 – 100 °С растворённые в воде бикарбонаты Са и Mg (Са(НСОз)г, Mg(HC03)2) разлагаются, образуя шлам, и осаждаются в нижних точках котла (нижние барабаны и коллектора).

Накипь сосредотачивается на наиболее теплонапряжённых поверхностях экранных и кипятильных труб и барабанов котла. Накипь проводит тепло в 40 раз (от 20 до 100 в разных котлах) хуже, чем железо, поэтому при работе с накипью увеличивается расход топлива и снижается надёжность работы поверхностей нагрева котла. (Сажа проводит тепло в 400 раз хуже).

Зависимость перерасхода топлива от толщины накипи

Толщина накипи, мм

Среднее значение перерасхода топлива, %

Из – за малой теплопроводности накипи металл кипятильных и экранных труб плохо охлаждается и подвергается сильному перегреву, в результате чего уменьшается его прочность. Это приводит к появлению отдулин, трещин, разрыву труб и даже к взрыву барабанов, котлов.
На современных водотрубных котлах работа котла при условии образования накипи недопустима. Котлы должны работать в безнакипном режиме.
Продувка паровых котлов
Для поддержания допустимого солесодержания котловой воды производится продувка котлов.
Продувкой называется отвод из котла вместе с котловой водой посторонних примесей (солей, шлама, щелочей, взвешенных веществ и др.) при одновременной замене продуваемой воды питательной. Продувка бывает периодическая и непрерывная.
Периодическая продувка производится через определённые промежутки времени и предназначается для удаления шлама из нижних точек котла: барабана, коллекторов экранов и др.. Она производится кратковременно, но с большим сбросом котловой воды, которая увлекает и выносит наружу шлам. Продувка производится в расширитель, предназначенный для охлаждения воды перед сбросом её в канализацию.
Непрерывная продувка обеспечивает постоянный отвод растворённых солей постоянной жёсткости для поддержания их допустимой концентрации. Непрерывная продувка производится, обычно, из верхнего барабана и регулируется игольчатым вентилем. Вода отводится в расширитель (сепаратор), где происходит отделение пара от воды. И пар, и вода используются для подогрева сырой или химически очищенной воды (используется их тепло).
Сроки и длительность продувок устанавливаются инструкцией или начальником котельной (по указаниям лаборатории).

Если вы не специалист и нет время разбираться с разработкой сайтов, вы всегда можете обратиться в квалифицированную компанию, которая готова будет создать сайт для Вас.

Какое бы настроение не было у Вас и у ваших друзей, вы всегда можете купить подарок к любым праздникам

В нашем магазине вы всегда можете и подгузники купить и сделать своего ребенка счастливым

Условия образования накипи

При испарении воды концентрация солей, находящихся в ней, непрерывно увеличивается. Если соли не удалять из котла, то при определённой концентрации их в воде они выпадают из раствора и отлагаются на поверхности нагрева в виде накипи. При нагревании до 80 – 100 °С растворённые в воде бикарбонаты Са и Mg (Са(НСОз)г, Mg(HC03)2) разлагаются, образуя шлам, и осаждаются в нижних точках котла (нижние барабаны и коллектора).

Паровые котлы с естественной циркуляцией должны быть оборудованы устройствами для проведения непрерывной и периодической продувки.

Продувка – это удаление из котла постоянно или периодически определенного количества воды с содержащимися в ней солями, осадками и шламом.

Непрерывная продувка служит для снижения содержания солей в котловой воде и обеспечения чистоты пара. Выполняется из любой части котла. Это может быть верхний, нижний барабаны или выносные циклоны.

Непрерывная продувка более безопасна, чем периодическая, так как резко не снижает уровня воды в котле, и экономичнее, так как тепло непрерывной продувки можно использовать в деаэраторе.

Производится непрерывная продувка через дырчатую трубу, расположенную в барабане котла. Снаружи на трубе устанавливают два вентиля (второй для безопасности), ими регулируют непрерывную продувку. В том случае, если солесодержание котловой воды возрастает, оператор открывает вентиль, увеличивая количество вытекаемой из котла воды.

Накипь, шлам, зола, сажа приводят к пережогам, образованию разрывов труб, перерасходу топлива и снижению паропроизводительности котла. Они является плохими проводниками тепла, что влечет перегрев металла котла. Накипь , образуется из-за накапливания солей при испарении воды. Соли, достигнув предела растворимости (насыщения) выпадают в осадок, образую трудно растворимую накипь в местах больших тепловых напряжений. Шлам представляет собой илообразный осадок, выпадающий в нижних точках котла и состоящий из механических примесей, окислов металлов и продуктов внутрикотловой обработки воды. Шлам легко уноситься при проведении периодической продувки.

Периодическая продувка выполняется из нижних точек котла нижнего барабана, нижних коллекторов, циклонов. Под периодической продувкой понимают удаление за короткое время большого количества воды, с которой уносятся шлам, осадки, соли. Количество периодических продувок определяется пусконаладочной организацией по анализам котловой воды. Для проведения периодической продувки в барабане укладывается труба с отверстиями, через которые уносится шлам и осадки.

Каждый котел для проведения периодической продувки имеет продувочную линию, которая соединена с общей продувочной магистралью, проложенной за котлами. Продувочная вода поступает в продувочный бак или колодец, работающий без давления. Продувку выполняют последовательно в каждой точке. Особенно осторожно необходимо выполнять продувку из солевых отсеков – циклонов, из-за небольшого объема воды.

Вода непрерывной продувки подается в расширитель 1 (рис.9.3), в котором давление ее падает до атмосферного. В результате часть воды испаряется и образовавшийся пар 5 поступает в деаэратор, где тепло его используется. Оставшаяся вода проходит в сливной колодец через теплообменник 12, где также используется часть тепла продувочной воды.

Для соблюдения установленных норм качества пара осуществляют периодическую или непрерывную продувку, т.е. часть воды из паровых котлов выпускают и заменяют ее питательной водой. Периодическая продувка при наличии непрерывной служит для выпуска шлама. Непрерывную продувку в барабанных котлах выполняют из верхних барабанов 9 (рис.9.3), где концентрируется большее количества солей, а периодическую – из нижних барабанов или коллекторов. Непрерывная продувка должна обеспечивать при работе котла постоянный вывод избытка солей из котловой воды. Котловая вода непрерывной продувки из барабана 9 отводится в аппарат, называемый сепаратором непрерывной продувки , в котором происходит расширение воды и отделение пара. Из сепаратора пар отводится в деаэратор питательной воды, а горячая вода, содержащая соли – в дренаж 11, или используется для подогрева сырой воды.

Продукция

Что такое продувка парового котла и для чего она нужна

Как тщательно вы бы не следили за котлом, и как бы ни старались использовать только чистую воду - прийдет время когда будет необходимо вычистить котел от шлаков и примесей. Даже частая продувка парового котла не спасет вас от этого.

Промывка бывает двух видов - холодная и теплая промывка. Холодная - пар выходит и котел сам охлаждается до температуры в тридцать, тридцать пять градусов. А уже после этого сливается вода, и котел естественным путем охлаждается до температуры окружающей среды. После этого его промывают прохладной водой, подаваемой специальным насосом под давленим (обычно 5—6 кг/см2). Это самый удобный способ, не требующий специального оборудования.

Для чего нужен паспорт парового котла?

Для того, чтобы в будущем с котлом не было проблем, купить его лучше на проверенной фирме. К таким относят компанию сайт, которая производит качественные и проверенные временем паровые котлы и промышленные парогенераторы. Но помните, что качество - это еще не все. Нужно вовремя ухаживать за ним. Тогда он прослужит Вам долго.

Для обеспечения заданного водного режима необходимо регулярно удалять (производить продувку) соли, поступающие с водой, иначе произойдет быстрое увеличение щелочности котловой воды, ее вспенивание, а также появятся явные коррозионные разрушения бака котла.

Существует два вида продувок котла: периодическая и непрерывная.

Периодическая производится через промежутки времени и предназначена для удаления шлама из барабана, коллекторов и др., проводится быстро. Но с значительным сбросом воды из котла, которая при своем движении выносит шлам и другие присеми в так называемый расширитель (барботер), предназначенный для охлаждения котловой воды.

Непрерывная продувка осуществляется из верхнего барабана котла. Для более равномерного забора котловой воды вдоль барабана прокладывается труба с отверстиями, через которые вода поступает в трубу.

Проблемы из-за солей в котловой воде

В котловой воде должен поддерживаться постоянный состав воды, т.е. ввод солей и загрязнений с питательной водой должен соответствовать выводу их из котла. Это достигается проведением непрерывной и периодической продувки.

При недостаточном выводе солей из котла происходит накопление их в воде и образование накипи на участках труб, что снижает их теплопроводимость, приводит к отдулинам, разрывам, аварийным остановам, и снижению надёжности и экономичности работы котла. Поэтому оптимальный и своевременный вывод солей и шлама из котла имеет решающее значение.

Сепараторы пара в барабане

Чем выше параметры пара, тем хуже растворяются соли в питательной воде. Чем меньше растворенных солей в котловой воде и чем суше в итоге пар, тем он считается чище. Вынос влаги с паром считается недопустимым, так как в ней содержатся соли, и при испарении они осядут на внутренних поверхностях труб в виде осадка.

Котловая вода должна быть такого качества, чтобы исключить:

• Накипь и шлам на поверхностях нагрева.
• Отложения различных веществ в пароперегревателе котла и паровой турбине.
• Коррозию трубопроводов пара и воды.

Парогенераторы в производстве

(песка, гравия, щебня) в РБУ, прогрев и пропарка бетона и ЖБИ для пенопласта, пищевого производства, текстильной фабрики, нефти, дезинфекции, пропарка бордюрного камня, изделия из пенобетона, полистиролбетона, пенополистиролбетона, СТО, газобетон

От 98 т.р. ք

Обработка молочной продукции: Необходимы для пастеризация молока, производства сыра, дезинфекции и мойки молоковозов, стерилизации оборудования, емкостей и тары, молочных и квасных трубопроводов, фляг и бочек, Запаривание кормов, створаживание молока

От 55 т.р. ք

Как теплоноситель, для разогрева и поддержания заданной температуры продуктов, дезинфекция, пивоварение, выращивание грибов, мясной и рыбной продукции, стерилизация тары в пищевой промышленности, приготовления комбикормов в животноводстве, дефростация мяса и рыбы, пропаривание зерна и круп, для кондитерской, варка колбасных изделий в варочных камерах, производство пива.

В барабанных паровых котлах для исключения возможности образования накипей необходимо, чтобы концентрация солей в воде была ниже критической, при которой начинается их выпадение из раствора. Для поддержания необходимой концентрации из котла продувкой выводится некоторая часть воды и вместе с ней удаляются соли, поступающие с питательной водой. В результате продувки количество солей, содержащихся в котловой воде, стабилизируется на допустимом уровне, исключающем их выпадение из раствора. Применяются непрерывная и периодическая продувки котла. Непрерывная продувка обеспечивает равномерное удаление растворенных солей и из места их наибольшей концентрации в верхнем барабане. Периодическая продувка применяется для удаления шлама, осевшего в элементах котла, и производится из нижних барабанов и коллекторов котла через каждые 12-16 ч. Схема непрерывной продувки показана на рис. 5.19. Вода непрерывной продувки из котла поступает в расширитель, где поддерживается давление, меньшее чем в котле. В расширителе часть продувочной воды испаряется, и образовавшийся пар поступает в деаэратор. Оставшаяся в расширителе вода удаляется через теплообменник и после ее охлаждения сливается в дренажную систему.

Рис. 5.19.

системе испарения

/ - труба с отверстиями по длине для отвода продувочной воды; 2 - труба для

подвода питательной воды

Величину непрерывной продувки Р, %, устанавливают чаще всего по общему солесодержанию в питательной воде и выражают в процентах паропроизводительности котла

р= О пр /й- 100, (5.5)

где /) пр и /) - расходы продувочной воды и номинальная па-

ропризводительность котла, кг/ч.

Расход питательной воды /) п в при наличии непрерывной продувки составляет

0„.в = В + О пр. (5.6)

Количество воды, удаляемой непрерывной продувкой, определяют из уравнения солевого баланса котла

АмА.в = + Аф^пр’ (5-7)

где /) пв - расход питательной воды, кг/ч;

5 ПВ, 5 И и 5 - солесодержание питательной воды, пара и

продувочной воды, кг/кг.

В котлах низкого и среднего давления количество солей, уносимых паром, незначительно, и членом Лб/ можно пренебречь. Тогда количество воды, удаляемой с продувкой, равно

Аф = АыА.в / Аф-

Подставляя значение О пп из выражения (5.6) и с учетом формулы (5.5), величину продувки определяют

Р=5 п. в 100/(5 пр -5 п. в). (5.8)

В целях уменьшения потерь теплоты с продувкой следует стремиться к уменьшению количества выводимой из котла воды. Эффективным методом снижения количества продувочной воды является ступенчатое испарение воды, сущность которого состоит в том, что испарительную систему котла разделяют на ряд отсеков, соединенных по пару и разделенных по воде. Питательную воду подают только в первый отсек. Для второго отсека питательной водой служит продувочная вода из первого отсека. Продувочная вода из второго отсека поступает в третий отсек и т.д. Продувку котла осуществляют из последнего отсека. Так как концентрация солей в воде второго или третьего отсека значительно выше, чем в воде при одноступенчатом испарении, для вывода солей из котла требуется меньший процент продувки. Системы ступенчатого испарения и продувки обычно выполняют из двух или трех отсеков. Повышение солесодержа-ния воды при нескольких ступенях испарения происходит ступенями и в пределах каждого отсека устанавливается постоянным, равным выходному из данного отсека. При двухступенчатом испарении систему делят на две неравные части - чистый отсек, куда подается вся питательная вода и вырабатывается 75- 80 % пара, и солевой отсек, где вырабатывается 25-20 % пара. На рис. 5.20 показана схема испарительной системы с двухступенчатым испарением с солевыми отсеками, расположенными внутри барабана котла, в его торцах. При двухступенчатом испарении относительная суммарная паропроизводительность солевых отсеков, необходимая для обеспечения заданного солесо-держания воды в чистом отсеке при отсутствии переброса воды в него из солевых отсеков, определяется из выражения

Пц > (100 + /?)? пв / ? в1 -р, (5.9)

где п и - паропроизводительность солевых отсеков, %;

Пв и 5 в1 - солесодержание питательной воды и воды в чистом отсеке, кг/кг; р - продувка из солевого отсека, %.

Оптимальная паропроизводительность солевых отсеков при двухступенчатом испарении определяется допустимым солесо-держанием в паре и при величине продувки в 1 % составляет 10-20 %, а при продувке 5 % - 10-30 %.

Рис. 5.20.

1 - подвод питательной воды; 2 - отвод пара; 3 - продувка чистого отсека; 4 - продувка солевого отсека; 5 - испарительные поверхности нагрева, включенные в солевой отсек; 6 - испарительные поверхности нагрева, включенные

в чистый отсек

Избежать появления накипи на поверхностях нагрева барабанного котла только путем улучшения качества питательной воды и продувки котла не всегда возможно. Поэтому дополнительно применяют коррекционный метод обработки воды, при котором соли Са и переводят в соединения, не растворимые в воде. Для этого вводят в воду реагенты-вещества, анионы которых связывают и осаждают в виде шлама катионы кальция и магния. Образующийся шлам удаляется периодической продувкой.

В качестве корректирующих реагентов применяют тринатри-фосфат № 3 Р0 4 12Н 2 0. При введении этого реагента происходит реакция с кальциевыми и магниевыми соединениями

6Ш 3 ?0 4 + ЮСа80 4 + 2№ОН =

ЗСа 3 (Р0 4) 2 + Са(ОН) 2 + Ю№ 2 80 4 . (5.10)

Получившиеся вещества - Са 3 (Р0 4) 2 ; Са(ОН) 2 ; 1(Ша 2 80 4 - обладают малой растворимостью и выпадают в виде шлама, удаляемого периодической продувкой из нижнего барабана и коллектора котла.

В некоторых случаях в качестве корректирующих веществ используют комплексоны.

Системы продувки паровых котлов

Питательная вода котловых установок не является полностью обессоленной. Соли поступают как с подпиточной водой, так и с солями комплексонов, используемых при химобработке питательной воды, а также могут образовываться при конденсации пара и поступать вместе с возвратом конденсата.

При кипении воды в котле концентрация солей возрастает, так как растворенные соли остаются в котловой воде и не уносятся вместе с паром. На поверхности раздела фаз образуется пена, которая влечет ряд негативных последствий.

Пена может влиять на точность измерение уровня воды в котле и, следовательно, на безопасность эксплуатации оборудования.

Поднимаясь с паром в паропроводы, пена ведет к снижению сухости пара, прикипает к поверхностям паропроводов и теплообменных аппаратов и, следовательно, ведет к снижению эффективности теплопередачи.

Поддерживать высокое качество пара, характеризуемое чистотой и степенью сухости и измеряемое уровнем солесодержания в питательной воде (TDS), является функцией продувки. Иногда эта продувка называется непрерывной или верхней продувкой(рис.1). Она может быть как ручной, так и автоматической, но в обоих случаях конструкция затвора на имеет принципиальную особенность.

Наиболее эффективно непрерывная продувка выполняется путем автоматизации данного процесса – непрерывного измерения уровня TDS и регулирования интенсивности продувки регулирующим клапаном, а также при утилизации вторичного пара и при использовании тепла дренируемой котловой воды для подогрева, например, той же подпитки.

АППЭК АППЭК АППЭК

АППЭК АППЭК АППЭК АППЭК АППЭК

Рисунок 1.

Твердые остатки солей под собственной тяжестью опускаются на дно котлов, образуя накапливающийся слой нерастворимых солей. Для удаления этого осадка применяется периодическая нижняя продувка (рис.2). Резкое открытие клапана нижней продувки с большим проходным сечением создает большой перепад давления на седле клапана, под действием которого формируется разряжение на седле, засасывающее большую часть солей.

Рисунок 2.

Необходимость обеспечить высокое быстродействие и наличие твердых осадков в дренируемой воде накладывают определенные требования к конструкции клапанов нижней продувки. Клапаны периодической нижней продувки могут быть с ручным приводом и с пневмоприводом в автоматических системах.

Дисковые клапаны периодической продувки являются исключительно удачным техническим решением для данной задачи.

Качество и параметры воды (давление и температура) также определяют конструкцию расширителей продувки или сепараторов вторичного пара, используемых для утилизации тепла и охлаждения воды перед ее сбросом в дренаж.

Нижняя продувка не заменяет продувку, ведущую к снижению солесодержания в питательной воде. Регулирование солесодержания (TDS) путем применения только нижней продувки ведет к большим потерям котловой воды и теплоты, уносимой с водой.

По сравнению с ручным регулированием точность поддержания требуемого уровня TDS автоматическими средствами намного выше, особенно, при изменяющемся уровне TDS питательной воды. Высокая точность ограничивает интенсивность образования пены при условии снижения потерь теплоты на верхней продувке и снижения интенсивности отложения твердых остатков или потерь котловой воды на нижней продувке.