Водные режимы парового котла

Водный режим парового котла представляет собой систему технических и организационных мероприятий, обеспечивающих работу котла путем поддержания качества питательной и котловой воды в пределах установленных норм.

Необходимым условием надежной и экономичной работы парового котла в течение длительного времени является поддержание его правильного водного режима.

Водный режим парового котла должен обеспечить предотвращение образования накипи на поверхностях нагрева и загрязнения их шламом и нефтепродуктами, коррозии металла котла, вспенивания котловой воды, уноса влаги и солей с паром.

Водный режим парового котла представляет собой систему мероприятий, обеспечивающих его длительную, надежную и экономичную работу путем поддержания качества питательной и котловой воды в определенных нормах.

Водный режим парового котла в зависимости от типа котла и паросиловой установки, параметров вырабатываемого пара, качества конденсата и добавочной воды определяет:

1. нормы качества питательной и котловой воды;

2. способ и средства докотловой обработки добавленной и питательной воды;

3. метод и средства внутрикотловой обработки воды, включая режим (метод, периодичность и объем) продувки котла;

4. средства, периодичность и объем водоконтроля;

нормативный срок работы котла между внутренними осмотрами для определения необходимости его чистки.

Режимы внутрикотловой обработки воды

Различные соли, попадающие с питательной водой в котел, имеют неодинаковую растворимость. Растворимостью называется величина, характеризующая способность вещества образовывать с другим веществом однородную систему. Загрязнения поверхностей нагрева в виде накипи образуют в основном катионы жесткости Ca²⁺, Mg²⁺, соединения которых CaSO₄, CaCO₃, MgSiO₃, Ca(OH)₂, Mg (OH)₂ труднорастворимы.

При пересыщении раствора соли начинают откладываться на отдельных участках металла в виде первичных зародышевых кристаллов, которые затем разрастаются и укрупняются. Многочисленные бугорки шероховатостей металлической стенки являются центрами кристаллизации. Если кристаллизация солей происходит непосредственно на поверхности нагрева, такое явление называют первичным процессом накипеобразования.

Вторичный процесс накипеобразования заключается в осаждении взвешенных частиц и образовании плотно сцепленных с поверхностью нагрева вторичных отложений.

Докотловая обработка питательной воды предусматривает очистку ее от масла и механических примесей; удаление кислорода (деаэрация), солей (умягчение, термическое обессоливание) и накипи (магнитная обработка).

Независимо от наличия магнитной обработки питательной воды на всех судах устанавливаются обычные реагентные внутрикотловые воднохимические режимы.

Фосфатно-щелочной режим

Фосфатно-щелочной режим с применением противонакипина предназначен для предупреждения накипеобразования и коррозии в котлах с давлением пара до 2 МПа. При использовании этого режима необходимо поддерживать в котловой воде определенное соотношение между щелочностью и общим солесодержанием, получившим название относительной щелочности. Относительная щелочность котловой воды должна быть не выше 20%, т.е. общее солесодержание котловой воды должно быть не менее чем в 5 раз выше ее щелочного числа. Практически это значит, что в паровых котлах, работающих при давлении до 4МПа содержание хлоридов в котловой воде должно превышать значение щелочного числа не менее чем в 3 раза.

В котловой воде кальцинированная сода и тринатрийфосфат частично гидролизуются по уравнениям.

Na₂CO₃ + H₂O = NaOH + NaHCO₃

 

Na₃PO₄+H₂O=Na₂HPO₄+NaOH

В результате гидролиза в котловой воде образуется щелочность.

Фосфатно – щелочной режим ведется по щелочному числу, которое поддерживается в пределах 150 – 200 мг/дм³ NaOH.

При фосфатно-щелочных режимах:

- соли магния выпадают в твердую фазу в виде гидроокиси магния, которая образуется в результате их реакции со щелочью:

MgSO₄+2NaOH=Mg(OH)₂+Na₂ SO₄

- бикарбонаты и оставшиеся в котловой воде карбонаты кальция в присутствии щелочи тринатрийфосфатом переводятся в гидроксилапатит, который выпадает в твердую фазу в виде шлама:

 

10СаСО₃+6 Na₃PO₄+2NaOH=Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂+10Na₂ CO₃

 

10Ca(HCO₃)₂+ 6Na₃PO₄=Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂+18NaOH+20CO₂

 

Для полной защиты от щелочной коррозии при фосфатно-щелочном режиме необходимо поддерживать высокое содержание хлоридов.

Если содержание солей в котле не обеспечивает защиту металла от щелочной коррозии, следует переходить на фосфатно-щелочной режим с нитратной пассивацией.

При фосфатно-щелочном режиме рН котловой воды всегда больше 10, что обеспечивает защиту котла от кислородной коррозии.