Меню Рубрики

Анализ на щелочность котловой воды

Щелочность котловой воды в известных пределах нейтрализует вредное корро1зионное воздействие на металл котельного агрегата растворенных в воде газов: кислорода и углекислоты. Однако большое количество щелочности вызывает вспенивание воды в парогенераторах и частичное ее выбрасывание вместе с паром. Вспенивание котловой воды затрудняет наблюдение за уровнем воды в барабане по водоуказлтельным стеклам, а выброс воды с паром в паропровод приводит к гидравлическим ударам в паропроводе, которые могут привести к его разрыву. [1]

Щелочность котловой воды в период щелочения ( до начала смены воды в котле) не должна снижаться ниже 50 мг-экв / кг. Если щелочность упадет ниже этой величины, нужно ввести дополнительное количество щелочи. [2]

Щелочность котловой воды по фенолфталеину должна быть не ниже 0.1 — 0 2 мг-экв / кг. [3]

Щелочность котловых вод обусловлена содержанием едких щелочей, карбоната, фосфата и силиката натрия, а также гуматов. Щелочные компоненты различных вод следующие: природной — Са ( НС03) 2, Mg ( HC03) 2, гуматы, иногда NaHC03; умягченной Na-катионированием — NaHCOs, гуматы; котловой — NaOH, NaaCOs, Na3P04, Na2Si03, гуматы. При определении щелочности воды эти вещества определяются суммарно в миллиграмм-эквивалентах на литр. [4]

Щелочность котловой воды перед началом смены воды должна быть не ниже 75 мг-экв / л, при более низкой щелочности необходимо ввести дополнительное количество щелочи. Продувку нижних точек после первого и второго щелочения ведут по 30 — 60 с при полностью открытом вентиле. [6]

Щелочность котловой воды в конце щелочения перед началом смены воды должна быть не ниже 75 мг-экв / л; при более низкой — необходимо ввести дополнительное количество щелочи. Продувку нижних точек после 1-го и 2-го периодов щелочения ведут по 30 — 60 с при полностью открытом вентиле. [7]

Щелочность котловой воды во время щелочения не должна снижаться менее 50 мг-экв / кг. Для водотрубных котлов типа ДКВР и других, бывших в эксплуатации, рекомендуется применять фосфатную выварку. Этот способ пригоден для удаления накипи любого состава и заключается в следующем. Котел заполняют до высшего уровня водой, а затем на каждый 1 м3 воды подают 5 — 6 кг тринатрийфосфата. Растапливают котел и кипятят находящийся в нем раствор в течение 10 — 12 ч при давлении 0 3 — 0 4 МПа. В конце кипячения проводят продувку котла до низшего уровня, снижают давление до атмосферного и еще добавляют тринатрийфосфат из расчета 1 5 кг на 1 м3 воды. После этого кипячение продолжается при давлении 0 8 МПа в течение 24 ч и опять проводится продувка котла. Далее давление поднимается до 75 — 100 % рабочего и кипячение продолжается еще 24 ч, после чего проводится смена котловой воды многократными продувками. После фосфатной выварки котел опорожняют и как можно быстрее проводят механическую чистку и промывку. [9]

Если щелочность котловой воды не достигнет 75 мг-экв / л, щелочение приостанавливают, снижают давление и добавляют раствор щелочи через нижние коллекторы. [10]

Если щелочность котловой воды равна нулю, эта вода разрушает металл как слабая кислота. Наличие щелочности у котловой воды является обязательным. [11]

Если щелочность котловой воды равна нулю, эта вода разрушает металл как слабая кислота. Наличие щелочности у котловой воды обязательно. [12]

Определяют щелочность котловой воды Щкв и щелочность химически очищенной воды Щх. [13]

При щелочности котловой воды больше высшего предела норм соответственно уменьшают величину суточного расхода реагентов. [14]

Повышение щелочности котловой воды и нарушение солефос-фатного соотношения приводят к росту содержания водорода в паре. [15]

источник

Основные показатели качества воды котельных установок. Ведение журнала водоконтроля и производство анализа воды котельных установок

Показатели качества воды. Воду, находящуюся постоянно в природном круговороте, условно делят на атмосферную, поверхностную, подземную (грунтовую) и морскую. Каждая из этих видов воды имеет свои качественные показатели, от которых зависит возможность ее использования в тех или иных целях. В судовой энергетике применение воды сводится обычно к роли теплоносителя и с этой точки зрения предпочтительнее среда с минимальной минерализацией. Однако обычная пресная вода (поверхностная) всегда содержит примеси солей и растворенные газы.

По химическому составу примеси природных вод делят на минеральные и органические.

Минеральные примеси обусловливаются содержанием в воде различных солей, кислот, оснований, находящихся преимущественно в диссоциированной форме, т. е. в виде катионов и анионов. К этой же группе примесей относятся и растворенные газы N2,О2, СО2, NH3, CH4, H2S.

Органические примеси состоят из гумусовых веществ, вымываемых из почв, а также органических веществ различных типов, поступающих из всевозможных стоков (сельскохозяйственных, промышленных).

Природные воды характеризуются высоким содержанием катионов Na+, К+, Са+, Mg+ со следами NH+, Fe2+, Мп2+, Cu2+, Zn2+, Ni2+, Al3+. Среди анионов в составе примесей основными являются НСО3, Сl-, SO2-4, HsiO-3, NO3, CO2-3. При этом натрий и калий практически не образуют труднорастворимых соединений, в то время как кальций и магний являются важнейшими примесями в процессе загрязнения теплопередающих поверхностей. Они вступают в реакцию с анионами и образуют соли с низкими коэффициентами растворимости.

В судовых условиях различают воду следующих видов:

загрязненную нефтепродуктами (сточную, льяльную).

Для котлов питательной водой служат конденсаты пара, отработавшего в главном турбоагрегате, турбогенераторах, турбоприводных насосах, подогревателях и других потребителях пара. Во время работы котла имеют место неизбежные потери воды и пара через неплотности в арматуре и трубопроводах, на сажеобдувочные устройства, на форсунки, с продувками котла и пр. Для восполнения этих утечек используют добавочную воду, в качестве которой используют дистилляты от испарителей или запасы пресной воды. Для приготовления дистиллята применяют забортную воду. Котловой водой называется вода, находящаяся внутри котла (во всех его элементах).

Рассмотренные виды воды существенно различаются по качеству, которое оценивают по таким показателям, как жесткость, содержание хлоридов, щелочность, фосфатное число, концентрация водородных ионов, содержание кислорода, масла и других нефтепродуктов и различных примесей.

Жесткость — это одна из основных характеристик качества воды. Самым распространенным показателем является общая жесткость ЖO — сумма всех растворимых в воде солей кальция (кальциевая жесткость) и магния (магниевая жесткость), выраженная в миллиграмм-эквивалентах на литр (мг-экв/л).

Для пересчета выраженных в единице мг/л концентраций кальция и магния в единице мг-экв/л их значения делят на эквивалентные массы этих катионов, т. е. используют следующие соотношения: 1 мг-экв/л жесткости = 20,04 мг/л Са+2 , 1 мг-экв/л жесткости = 12,16 мг/л Mg2+, где 20,04 и 12,16 — эквивалентные массы кальция и магния.

Таким образом, общая жесткость может быть представлена суммой карбонатной ЖKи некарбонатной ЖНК составляющих или кальциевой ЖСа и магниевой ЖMg жесткостью: ЖO= ЖK + ЖНК = ЖСа + ЖMg.

С повышением общей минерализации воды возрастает магниевая составляющая, а кальциевая уменьшается. Например, вода в Неве содержит около 0,44 мг-экв/л Са2+ и 0,1 мг-экв/л Mg2+, а для воды Средиземного моря эти показатели соответственно 3,3 и 223 мг-экв/л.

Карбонатная жесткость обусловливается присутствием в воде бикарбонатов кальция и магния: Са(НСО3)2 и Mg(HCО3)2. Карбонатную жесткость иногда называют временной, так как в процессе работы котла она уменьшается. Это вызывается тем, что бикарбонаты при нагреве воды разлагаются и образуют нерастворимые соли, которые скапливаются на поверхности нагрева (накипь). Например, растворенный в воде бикарбонат кальция при нагревании и кипении воды распадается на карбонат кальция СаСОз и угольную кислоту НСОз. Карбонат кальция выпадает в осадок.

Некарбонатная жесткость обусловливается другими солями кальция и магния, которые при нагреве воды химически не изменяются и остаются растворенными. Эти соли жесткости выпадают лишь в зоне испарения, когда концентрация их превысит предел растворимости. К этой группе относятся соли, образующиеся в результате взаимодействия Са и Mg с сильными кислотами (хлориды, сульфаты, силикаты, нитраты). Некарбонатную жесткость иногда называют постоянной (остаточной).

Хлориды — это соли соляной кислоты. Наиболее распространенной солью является хлорид натрия NaCl. Вследствие хорошей растворимости в воде (26,4 % при 15 °С; 28,4 % при 100 °С) хлорид натрия является основной составляющей солености воды, т. е., говоря о содержании хлоридов в воде, имеют в виду ее соленость. Выражается соленость через концентрацию NaCl или хлор-иона и измеряется единицей мг/л. Однако следует иметь в виду, что есть и отдельный показатель — общее солесодержание, под которым подразумевается суммарная концентрация (мг/кг) в воде молекулярно-дисперсных веществ.

При использовании пресной береговой воды в качестве добавочной происходит приток хлористых солей (наряду с другими) в котловую воду в большей степени, чем при использовании для этой цели дистиллята, в котором содержание хлоридов не превышает 5-10 мг/л. Таким образом, одним из источников увеличения хлоридов в котловой воде является добавочная вода.

Для охлаждения конденсаторов СЭУ морских судов используют морскую забортную воду. Ее характерной особенностью является высокое общее солесодержание (до 35 000 мг/л). Основными составляющими солесодержания являются хлористые соли СаСl2, MgCl2, NaCl. Через неплотности в соединениях конденсатора часть морской воды может поступать в конденсат пара, вследствие чего ухудшается качество питательной воды, а значит, и качество котловой воды (в частности, возрастает содержание хлоридов).

Щелочность, являющаяся одним из важнейших показателей качества котловой воды, представляет собой сумму миллинормальных концентраций всех анионов слабых кислот и ионов гидроксила. Она обусловливается прежде всего присутствием в воде ионов ОН-, СO2-3, НСО3, РО3-4.

В зависимости от того, какой вид ионов присутствует в воде, щелочность называют соответственно гидратной ЩГ(OH-), карбонатной ЩК(СO2-3), бикарбонатной ЩБК(НСО3), фосфатной ЩФ(РО3-4). Общая щелочность равна их сумме: ЩО= ЩГ+ ЩК+ ЩБК+ ЩФ.

Оценивается щелочность содержанием щелочных солей, пересчитанных на NaOH. Эта величина называется щелочным числом и выражается в мг/л NaOH.

В судовой документации (особенно судов зарубежной постройки) иногда щелочность выражается содержанием ионов водорода, т. е. используется водородный показатель рН. Для котловой воды рН ? 9,0 -10. Водородный показатель рН является наиболее достоверным показателем коррозионной активности воды.

При определении щелочности судовой лабораторией водоконтроля результаты получаются в нормальных единицах измерения — мг-экв/л. В нормативных документах указываются объемные единицы измерения — мг/л. Для перехода от единицы мг-экв/л к мг/л при определении показателя щелочности воды используют коэффициент 40, соответствующий химическому эквиваленту NaOH, т. е. результат анализа умножают на 40.

Фосфатное число котловой воды контролируют при поддержании фосфатно-нитратного водного режима. Фосфаты — это растворенные в воде соли фосфорной кислоты. В котловой воде должен быть всегда избыток фосфатных ионов РО3-4, что исключает выпадение в осадок накипеобразующих соединений кальция и магния. Следовательно, это приводит к предотвращению образования накипи.

Содержание фосфатов определяется обычно количеством ионов РО3-4 или выражается в виде окисла Р2О5 и измеряется в единице мг/л. Перейти от РО3-4 к Р2О5 можно расчетным путем.

Для поддержания фосфатно-нитратного водного режима в котловую воду вводят нитраты в виде натриевой селитры NaNO3 Нитраты образуют на поверхности металла, т. е. на внутренних стенках котла, защитную пленку, которая препятствует развитию коррозии. Нитрат натрия не принимает участия во внутрикотловых процессах, и его количество в котловой воде уменьшается в процессе работы вследствие уноса паром и продувания котла.

Содержание нитратов в котловой воде выражается нитратным числом в мг/л NaNО3. Его значение обычно составляет около 50 % щелочного числа котловой воды.

При исследовании влияния качества воды на внутрикотловые процессы для оценки качественного и количественного составов воды используют показатели ее электропроводности.

Накипеобразование на поверхностях нагрева. В процессе работы котла в котловой воде протекают различные физико-химические процессы, обусловливающие разрушение одних соединений и образование других. Это приводит к возникновению веществ с различной степенью растворимости. Труднорастворимые вещества выделяются из воды в виде осадка, образующего при определенных условиях накипь или шлам.

Накипью называют плотные отложения, возникающие на поверхности нагрева. К шламу относятся выпадающие вещества в виде подвижного осадка, которые могут также образовывать вторичную накипь, прикипая к поверхности труб.

Образование осадка в виде накипи или шлама происходит при наличии пересыщенного раствора, т. е. высокой концентрации солей. Испарение котловой воды, подача питательной и добавочной воды с более высокой минерализацией создают благоприятные условия для этого процесса. Произведение концентраций находящихся в растворе ионов труднорастворимого вещества называется произведением растворимости, т.е.

где СКТ ,САН — концентрация соответственно катиона и аниона труднорастворимого соединения.

Произведение концентраций при данной температуре является постоянной величиной и, если СКТСАН > ПР, происходит выпадение осадка (твердой фазы). Образующиеся в толще воды кристаллические частицы осаждаются на поверхности нагрева в виде слоя накипи или остаются во взвешенном состоянии как подвижный шлам.

Накипь может появиться в результате увеличения концентрации одного из ионов, образующих труднорастворимые соединения, что является следствием химических процессов.

Таким образом, низкое содержание Са в воде еще не означает, что не будет кальциевых отложений.

Наибольшее влияние на процесс накипеобразования оказывают катионы Са2+ и Mg2+ и анионы С2-3, ОН-, SO2-4, SiO2-3. Определенные сочетания этих катионов и анионов в виде солей представляют собой труднорастворимые вещества. Накипеобразующими соединениями, например, являются: карбонат кальция и магния (СаСО3, MgCO3), гидрат магния (Mg(OH)2), сульфат кальция (CaSO4), силикаты кальция и магния СаSiO3, MgSiO3).

Карбонат кальция образуется в результате нагрева из бикарбоната:

Повышение концентрации в воде углекислоты СО2 может смещать равновесие реакции влево, т. е. ведет к образованию бикарбоната. Однако для котловой воды, где идет процесс кипения и СО2 удаляется, наиболее характерен переход Са(НСО3)2 в карбонат СаСО3.

Аналогичная реакция идет и с бикарбонатом магния при нагревании:

При нагревании воды с высокой щелочностью происходит гидролиз карбоната магния с образованием труднорастворимого соединения гидроокиси магния:

MgCO3 + 2Н2О > Mg(OH)2 + H2CO3.

Карбонаты кальция образуют в котле карбонатную накипь. С повышением щелочности воды они осаждаются в грубодисперсном состоянии и входят в состав шлама.

Соединение Mg(OH)2 находится в воде преимущественно в виде шлама и может образовывать вторичную накипь (прикипание осаждающегося шлама).

Силикаты CaSiO3 и MgSiO3 в природной воде находятся в коллоидальной форме в небольшом количестве. Однако в случае образования силикатной накипи на поверхности нагрева слой загрязнения становится прочным, трудноудаляемым.

Одной из причин образования насыщенных растворов и выпадения осадка является понижение растворимости некоторых соединений при повышении температуры воды. Такие соединения имеют отрицательный коэффициент растворимости. К ним относятся СаСО3, CaSO4, Mg(OH)2, CaSiO4, MgSiO3.

Вторичную накипь могут образовывать продукты коррозии металла, заносимые в котел с питательной водой.

  • 1. Журнал водоконтроля (в дальнейшем — журнал) является официальным документом отражающим действия обслуживающего персонала по выполнению установленного водного режима судовой котельной установки.
  • 2. Журнал ведётся лицом, в заведовании которого находятся котлы. Вести его надлежит на всех судах, оборудованных паровыми котлами (главными, вспомогательными, утилизационными) с рабочим давлением пара ),07 МПа и более.
  • 3. Все записи в журнале производятся чернилами чётко и разборчиво. Подчистка текста, исправление его вменением написанных букв (цифр) запрещается. При необходимости внесения в текст записи исправления, они записываются в конце страницы. Текст, подлежащий исправлению должен быть зачёркнут тонкой линией так, чтобы удержание его было легко читаемо, а в конце страницы исправление или дополнение должно быть специально оговорено и скреплено подписью лица, производившего его.
  • 4. Главный (старший) механик обязан еженедельно проверять ведение журнала и удостоверять записи в нём своей подписью.

По приходу в порт ведение журнала проверяется механико-судовой службой судовладельца. Результаты проверки записываются в разделе «Замечания лиц, проверяющих ведение водного режима».

  • 5. Все листы журнала водоконтроля должны быть пронумерованы, и скреплены подписью капитана и судовой печатью.
  • 6. Законченный журнал хранится на судне в течение года, а затем, после оформления соответствующего акта, уничтожается.
  • 7. Все записи в журнале должны производиться сразу после выполнения химанализа или после снятия замеров и удостоверяться подписью лица, производившего анализ или замер.
  • 8. При составлении рейсового донесения по технической эксплуатации главный (старший) механик должен отметить случаи нарушения установленного водного режима котлов с указанием причин, вызвавших эти нарушения, и меры, принятые для предупреждения подобных случаев в дальнейшем.
Читайте также:  Показатели химического анализа сточных вод

Судовой обслуживающий персонал должен быть хорошо знаком с практическими методами определения качества воды и их характеристик и уметь пользоваться средствами водоконтроля для определения всех вышеперечисленных показателей, характеризующих качество котловой и питательной воды.

Определение жесткости воды с помощью трилона Б. Этот метод основан на том, что трилон Б реагирует с солями кальция и магния, содержащимися в воде.

Момент окончания реакции определяют по изменению окраски индикатора.

В колбу наливают 100 мл испытуемой воды, вводят туда 5 мл аммиачного, буферного раствора, щепотку индикатора кислотного хромтемносинего и, интенсивно перемешивая, медленно титруют пробу трилоном Б до изменения розовой окраски раствора в синевато-сиреневую.

Пример: На титрование 100 мл пробы воды пошло 12 мл трилона Б

Определение щелочности воды (по фенолфталеину). Этот метод основан на нейтрализации кислотой котловой воды, которая содержит щелочи, окрашивающие фенолфталеин в малиново-красный цвет. Реакция кончается в момент добавки последней капли кислоты, когда малиновая окраска исчезает и вода принимает свою первоначальную окраску (до введения в нее фенолфталеина).

В колбу наливают 100 мл испытуемой воды, туда же вводят 2-3 капли фенолфталеина, вода окрашивается в малиново-красный цвет. Затем по каплям пробу воды титруют раствором серной кислоты до исчезновения окраски.

Пример: На титрование 100 мл котловой воды пошло 5 мл кислоты.

Щелочность воды равна = 5 мг экв/л.

Щелочное число котловой воды равняется количеству миллилитров кислоты, затраченному на титрование 100 мл котловой воды, умноженному на 40.

Пример: На титрование 100 мл котловой воды пошло 5 мл кислоты.

Щелочное число воды = 5×40 = 200 мг/л.

Определение содержания хлоридов в воде. Метод основан на способности солей ртути давать с хлор-ионом малодиссоциированное соединение (НСЦ) и связывании избытка ионов ртути (Hg2+) дифенилкарбазоном в комплексные соединения, окрашенные в розово-фиолетовый цвет.

Концентрацию хлор-иона от 0,1 до 10 мг/л определяют с помощью 0,0025Н раствора азотнокислой ртути, а концентрации хлор-иона от 10 мг и выше — с помощью ее децинормального раствора.

Конденсат — в колбу наливают 100 мл конденсата и добавляют щепотку индикатора — вода синеет. Потом по каплям наливают раствор азотной кислоты до перехода синей окраски в желтую и еще 10 капель этой кислоты.

Затем медленно, сильно взбалтывая, титруют 0,0025Н раствором азотнокислой ртути до перехода желтой окраски в розово-фиолетовый.

Содержание хлоридов численно равно количеству миллилитров раствора азотнокислой ртути, пошедшему на титрование 100 мл пробы, умноженному на 0,08875 и на 10.

Пример: на титрование 100 мл конденсата пошло 0,25 мл раствора азотнокислой ртути. Содержание хлоридов равно:

А = 0,25×0,8875 = 0,22 мг/л хлор-иона.

Котловая вода. В колбу наливают 10 мл котловой воды и добавляют 90 мл дистиллята, к пробе добавляют щепотку индикаторной смеси, вода окрашивается в синий цвет, затем по капле добавляют: раствор азотной кислоты до перехода синей окраски в желтую и еще 10 капель этой кислоты. Затем медленно титруют 0,1Н раствором азотнокислой ртути и сильно взбалтывают до перехода желтой окраски в розово-фиолетовую.

Содержание хлоридов численно равно количеству мл раствора азотнокислой ртути, пошедшему на титрование 10 мл котловой воды, умноженному на 3,55 и на 100. Если на титрование взято 100 мл испытуемой воды, то результат анализа умножают на 10.

Пример: на титрование 10 мл пробы котловой воды пошло 4,2 мл 0,1Н раствора азотнокислой ртути. Содержание хлоридов равно:

А = 4,2×355 = 1491 мг/л хлор-иона.

Пример: на титрование 100 мл испытуемой пробы пошло 3,8 0,1Н раствора азотнокислой ртути. Содержание хлоридов равно:

А = 3,8×35,5 = 134,9 мг/л хлор-иона.

Определение содержания фосфатов и нитратов в воде. Содержание фосфатов и содержание нитратов измеряют в компараторе путем сравнения окраски испытуемой пробы с окраской эталонных пленок.

Определение фосфатов основано на образовании растворимого соединения окрашенного в интенсивно-желтый цвет.

В пробирку отбирают 210 мл пробы котловой воды и добавляют 2 мл реактива на фосфаты. Раствор тщательно перемешивают и сравнивают окраску со стандартными пленками.

Пример: окраска пробы соответствует окраске пленки 50 мг/л Р04′ 3. Содержание фосфатов в пробе котловой воде равно 50 мг/л Р04 3.

Содержание нитратов измеряется в компараторе путем сравнения испытуемой пробы с окраской эталонных пленок.

В градуированную пробирку отбирают 146 мл пробы котловой воды до метки и перемешивают, затем добавляют 2 мл реактива на нитраты и еще раз перемешивают.

Прибавляют ложечку цинковой стружки или порошка, пробирку закрывают пробкой и содержимое тщательно перемешивают и оставляют на 5-10 мин.

Содержимое пробирки приобретает окраску красного цвета, которую сравнивают с эталонной окраской в компараторе — при подборе окраски с эталонной будет составлять содержание нитратов в котловой воде.

Результаты анализов котловой воды дают информацию о том, что происходит в котле, конденсатной и питательной системах и какие меры необходимо принять по корректировке водного режима.

Если результаты анализов показывают повышенное содержание хлоридов, больше чем обычно, следует увеличить частоту продувания котла до тех пор пока концентрация и содержание хлоридов не станет нормальной. В варианте высокого содержания хлоридов в котловой воде необходимо уменьшить пар производительность котла и допускается частичная смена воды в котле. Необходимо определить источник загрязнения котловой воды и устранить.

При повышенном щелочном числе в котловой воде следствием может быть:

  • — передозировки в котле химических реагентов;
  • — использование для анализов реактивов нестандартной концентрации;
  • — использование добавочной питательной воды из цементированного танка.

При определения пониженного щелочного числа причинами могут быть:

  • — поступление в котел примесей, срабатывающих часть щелочи для осаждения магния (при этом снижается содержание фосфатов);
  • — потеря воды из котла в результате продувки.

Соблюдение установленных норм водного режима паровых котлов на каждом судне должно регулярно контролироваться также при помощи специальных указывающих и регистрирующих приборов такие как соленомеры, кислородомеры и рН-метры.

источник

Методика определения щёлочности питательной воды и ее составляющих котловых вод, исходной и охлаждающей воды

Методика предназначена для определения общей щелочности питательной воды для котельных агрегатов.

Тема: Методика определения щёлочности питательной воды и ее составляющих котловых вод, исходной и охлаждающей воды

Методика предназначена для определения общей щелочности. Общая щёлочность воды Що – суммарная концентрация в воде растворимых гидроксидов и анионов слабых кислот HCO3 – CO2 за вычетом концентрации ионов водорода. (В котловой воде также – фосфатов и силикатов). Общую щёлочность выражают миллиграмм-эквивалентах на дм 3 .

Допустимые значения погрешности результатов определения щёлочности с доверительной вероятностью Р=0,95 приведены в таблице 1.1:

Таблица 1.1 — Допустимые значения погрешности результатов определения щёлочности

Определение щелочности воды основано на титровании воды кислотой в присутствии индикаторов: фенолфталеина, метилоранжа, смешанного состоящего из метиленового голубого и метиленового красного в определённых соотношениях. Значения рН, при изменении окраски этих, индикаторов таковы:

для метиленового оранжевого – 4,4;

Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы

Соляная или серная кислота, фиксанал;

Вода дистиллированная или конденсат;

Пипетки измерительные на 100см 3 ;

Колба мерная на 100, 1000см 3 ;

Колба коническая на 250см 3 ;

Бюретка для титрования на 25см 3 ;

Весы лабораторные общего назначения 1 и 2 классов точности;

К работе в лаборатории допускается персонал, который прошел инструктаж по ТБ (технике безопасности), теоретическую подготовку по новой профессии с обучением на рабочем месте 1 месяц, проверке знаний действующих правил техники безопасности и специальных инструкций.

При работе с концентрированными кислотами необходимо:

Работать под вытяжным шкафом.

Работать в защитных средствах (очки, фартук прорезиненный, перчатки).

Иметь нейтрализующие средства.

Кислоту лить в воду, а не наоборот.

При попадании кислоты на кожу необходимо:

снять кислоту тампоном ваты или бинта;

промыть поражённое место сильной струёй воды;

нейтрализовать 2%-ным раствором питьевой соды.

При попадании кислоты в глаза:

промыть сильной струёй воды;

нейтрализовать 0,5%-ным раствором питьевой соды;

отправить пострадавшего к врачу.

Разлитую кислоту засыпать немедленно песком, нейтрализовать известью, мелом или кальцинированной содой.

Требования к обслуживающему персоналу

К выполнению анализа допускаются персонал имеющий среднее, среднетехническое или высшее образование. При отсутствии специального химического образования необходимо пройти теоретическую подготовку по новой профессии с обучением на рабочем месте в течение месяца, изучить правила эксплуатации электрических станций, сдать экзамен и пройти дублирование в течение 2-х недель на рабочем месте.

Подготовка к проведению измерений

Выполнение анализа проводится при температуре 23 +/- 2 о С при атмосферном давлении.

Если в анализируемой воде присутствуют взвешенные вещества, то пробу необходимо отфильтровать.

Титрованный раствор соляной или серной кислоты 0,1н концентрации готовят из соответствующего фиксанала:

Раствор 0,01 концентрации готовят разбавлением 0,1н раствора. Каждый раствор переливают в склянку с присоединенной к ней бюреткой. Растворы устойчивы.

Раствор индикатора фенолфталеина 1%-ной концентрации: Растворяют 1г индикатора в 80 см 3 этилового спирта и доводят до 100 см 3 дистиллированной водой.

Раствор устойчив, его хранят в склянке с хорошо закрывающейся пробкой. Для повседневного расхода часть раствора индикатора отливают в капельницу.

Раствор индикатора метилового оранжевого 0,1%-ной концентрации: растворяют 0,1г индикатора в мерной колбе вместимостью 100 см 3 в 80 мл горячей дистиллированной воды;

после охлаждения доводят объём до метки дистиллированной водой. Тщательно перемешивают.

Раствор устойчив, его хранят в склянке с хорошо закрывающейся пробкой. Для повседневного расхода часть раствора индикатора отливают в капельницу.

Раствор смешанного индикатора готовят смешиванием равных объёмов раствора индикатора метилового красного и метиленового голубого.

Раствор индикатора метилового красного: растворяют 0,2 г метилового красного в 100 см 3 этилового спирта. Раствор устойчив, его хранят в склянке с хорошо закрывающейся пробкой.

Раствор индикатора метиленового голубого: Растворяют при слабом нагревании 0,1 г метиленового голубого в 100 см 3 этилового спирта. Раствор устойчив, его хранят в склянке с хорошо закрывающейся пробкой.

В коническую колбу вместимостью на 250 см. куб. пипеткой или мерным цилиндром отбирают 100см 3 анализируемой воды прибавляют индикатор и титруют раствором соляной или серной кислоты.

Титрование выполняют 0,1 н раствором кислоты из обычной бюретки, если щёлочность анализируемой жидкости превышает 1мг-экв/дм 3 . Титрование выполняют из микробюретки и применяют 0,01 н раствор кислоты, при определении щелочности меньше 1мг-экв/дм 3 .

При титровании в присутствии фенолфталеина (5-7 капель) первоначальная розовая или красно-малиновая окраска, раствора должна полностью исчезнуть.

При титровании в присутствии смешанного индикатора (3-5капель) первоначальная зелёная окраска раствора в эквивалентной точке изменяют в фиолетовую.

При титровании в присутствии метилового оранжевого (3-5капель) первоначальная желтая окраска переходит в апельсиновую (достижение красной окраски свидетельствует об излишке прибавленной кислоты – проба перетитрована).

Для получения более надёжных результатов рекомендуется проводить титрование двух параллельных проб анализируемой воды. Расхождение между параллельными определениями не должно превышать 0,1 см. куб. титрованного раствора кислоты.

Величина щелочности по взятому индикатору определяется по формуле:

а х 0,1 х 1000 а х 0,01 х 1000 х 1000

М= _____________________ М1= ________________________________

где М – щёлочность, мг-экв/дм 3 ;

М1 – щёлочность, мкг-экв/дм 3 ;

а – расход кислоты на титрование со взятым индикатором, см 3 ;

V – объем воды, взятой для анализа, см 3 ;

0,1 и 0,01 – концентрации титрованных растворов кислот;

источник

Лабораторная работа №3

Взятие пробы воды для анализа

Для правильного суждения о качестве воды необходимо соблюдать следующие требования:

1. Брать пробы воды для анализа нужно из точно установленных мест, указанных в водном режиме котельной установи.

2. Если воду берут из трубопровода, то перед взятием пробы следует застоявшуюся воду слить в течение 2-3 минут.

3. Посуда, в которую берут пробу воды, должна быть чистой, ее следует 1-2 раза ополоснуть водой из-под крана, откуда берется проба.

4. Анализы качества котловой воды и теплого ящика проводятся ежесуточно, котельного танка (общая жесткость и содержание хлоридов) 1 раз в 5-7 суток. Полученные результаты фиксируются в журнале.

Проведение испытания

Водородный показатель (pH)

1.1 Метод определения и характеристики

Недородный показатель воды (pH, отрицательный десятичный логарифм концентрации водородных ионов) определяется двумя методами визуально-колориметрическим и потенциометрическим.

При визуально-колориметрическом определении, основанном на реакции ионов водорода с универсальным индикатором (ГД 24.031.120-91, РД 24.032.01-91), pH анализируемой воды определяют визуально сравнением окраски пробы с окраской об­разцов на контрольной шкале. Диапазон определяемых значений pH составляет 4,5-11,0 при точности анализа ±0,5 ед. pH.

Объём пробы для определения составляет 5 мл, продолжи­тельность выполнения определения — не более 1 мин.

Принадлежности, реактивы и материалы

Определение выполняется с использованием оборудования из состава навесного ящика №1 СЛКВ, секция №2 «pH» или pH-метра типа pH-410 .

Реактивы:раствор индикатора универсального.

Принадлежности, материалы:контрольная шкала образцов окраски растворов для определения pH (pH 4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 6,5; 7,0; 7,5; 8,0; 8,5; 9,0; 10,0; 11,0); полимерная пипетка; пробирка колориметрическая с меткой «5 мл».

Отбор и хранение проб

Отбор проб воды и пара должен проводиться в соответствии с п. 9 настоящего руководства.

Для отбора проб используются бутыли из полимерного ма­териала или стекла. Выполнение определений следует проводить как можно скорее и предпочтительнее на месте отбора пробы. Максимальный рекомендуемый срок хранение проб — не более 6 часов.

1.3 Выполнение определения

1) Ополосните колориметрическую пробирку не­сколько раз анализируемой водой. Налейте в пробирку анализируемую воду до метки «5 мл».

2) Добавьте полимерной пипеткой 3-4 капли раствора индикатора универсального и встряхните пробирку.

3) Проведите визуальное колориметрирование пробы. Для это­го пробирку с пробой поместите на белое поле контрольной шкалы и, освещая пробирку рассеянным белым светом достаточной интенсивности, наблюдайте окраску пробы сверху вниз.

4)Определите ближайшее по окраске поле кон­трольной шкалы и соответствующее ему значение pH. При необходимости повторите определение.

2.1 Метод определения и характеристики

Щелочность воды — показатель, характеризующий содержание в воде соединений, способных реагировать с водородными ионами. К таким соединениям относятся гидроокиси щелочных металлов, карбонаты, гидрокарбонаты и фосфаты щелочных и щелочноземельных металлов, а также соли других слабых кислот.

Метод определения щёлочности является титриметрическим (РД 24.031.120-91, РД 24.032.01-91, РД 34.37.523.7-88). Определение щёлочности воды основано на титровании растворённых в воде щелочных соединений кислотой в присутствии индикаторов, меняющих свою окраску в зависимости от реакции среды. Метод определения щёлочности зависит от вида анализируемой воды и предполагаемого значения щёлочности.

Методом А определяется щёлочность исходной, известкованной, катионированной и питательной вод. Титрование проводят с индикаторами метиловым оранжевым и фенолфталеином при использовании в качестве титранта раствора соляной кислоты 0,1 моль/л. При этом, при титровании с фенолфталеи­ном, определяется свободная щёлочность по фенолфталеину СВОБ), а при титровании с метиловым оранжевым — общая щелочность (ЩОБЩ). Величина ЩОБЩ условно характеризует суммарное содержание в воде бикарбонатов, карбонатов, гидратов, 2/3 ортофосфатов и гуматов, в то время как ЩСВОБ — гидра­тов, 1/2 карбонатов, 1/3 ортофосфатов и гуматов.

Читайте также:  Полный анализ питьевой воды список показателей

Методом Вопределяется общая щелочность котловой во­ды. Титрование проводят со смешанным индикатором для вод, имеющих значительную цветность, а также при титровании при электрическом освещении, при использовании в качестве титранта также раствора соляной кислоты 0,1 моль/л.

Методом С определяется щёлочность воды типа конден­сата, т.е. при значении щёлочности менее 0,2 ммоль/кг экв. Тит­рование проводят со смешанным индикатором или с индикато­ром метиловым оранжевым, при использовании в качестве титранта раствора соляной кислоты 0,01 моль/л.

Данные по изменению окраски индикаторов в зависимости от pH среды приведены в табл. 3.2.

Отбор и хранение проб

Отбор проб воды и пара проводится в соответствии с требованиями.

Для отбора проб используются бутыли из полимерного материалаили стекла. Выполнение определений рекомендуется пропилить сразу после отбора проб.

Максимальный рекомендуемый срок хранение проб при охлаждении до 2-5°С — не более 24 ч.

Подготовка к определению

Подготовка к определению общей щелочности состоит в приготовлении израсходованного раствора соляной кислоты (0,01 моль/л). Потребитель готовит его самостоятельно, используя раствор соляной кислоты (0,1 моль/л) из состава лаборатории.

Жёсткость общая

3.1 Методы определения и характеристики

Метод определения общей жёсткости как суммарной массовой концентрации эквивалентов катионов кальция и магния — комплексонометрической, основан на реакции образования в щелочной среде (pH = 9) в присутствии индикаторов окрашенных внутрикомплексонных соединений катионов кальция и магния с трилоном Б (двунатриевой солью этилендиаминтетрауксусной кислоты). (РД 24.031.120-91, РД 24.032.01-91, РД 34.37.523.8-88).

В зависимости от предполагаемого значения жёсткости, опредение выполняется тремя методами.

Метод Атитриметрический.Определяется жёсткость природной, известковой и коагулированной воды при величине более 0,1 °Ж. При титровании используется раствор индикатора хром темно-синего и в качестве титранта — раствор трилона Б 0,05 моль/л экв.

Метод Бтитриметрический.Определяется жёсткость любых вод при величине в диапазоне 0,02-0,1 °Ж. При титрова­нии используется раствор индикатора хром тёмно-синего и в качества титранта раствор трилона Б 0,005 моль/л экв.

МетодС — визуально-колориметрический.Определяется жёсткость вод при величине менее 0,02 °Ж. Особенностью дан­ного метода, на первом этапе, является необходимость выбора пары индикатор — буферный раствор, которая для данной ис­ходной (катионированной) воды обеспечивает оптимальный пе­реход окраски от розового к синему, что является индивидуаль­ной особенностью данной исходной воды.

Сравнение окраски анализируемой воды с окраской эталон­ных растворов позволяет определить фактическое значение жёст­кости с чувствительностью 0,001-0,002 °Ж.

Индикаторы кислотный хром тёмно-синий и эриохром чёр­ный Т образуют с катионами солей жёсткости непрочные окра­шенные соединения красного цвета. При добавлении в воду с по­добными окрашенными соединениями раствора трилона Б в точ­ке эквивалентности происходит их полное разрушение, при этом раствор становится синим.

В присутствии ионов цинка или меди (неотчётливый пере­ход окраски) определение жёсткости проводят с добавлением раствора сульфида натрия, связывающего эти катионы в нерас­творимые сульфидные соединения.

Влияние ионов марганца, приводящее к быстрому обесцве­чиванию окраски, устраняют добавлением к пробе раствора со­лянокислого гидроксиламина.

Объём пробы для анализа составляет, в зависимости от ме­тода, от 10 до 100 мл, продолжительность выполнения анализа — не более 15 мин.

Подготовка к определению

Подготовка к проведению анализа заключается в приготовлении расходных растворов из реактивов, входящих в состав ла­боратории.

Буферные растворы следует приготавливать с использованием очищенной катионированной воды либо воды, применение которой не приводит к холостому окрашиванию пробы.

Очищенную воду, необходимую для проведения анализа, приготавливают по ОСТ 34.70.953.2-88, либо используют набор для приготовления очищенной воды.

Отбор и хранение проб

Отбор проб воды и пара должен проводиться в соответствии требованиями.

Пробы анализируемой воды следует отбирать в стеклянные бутыли или полимерные бутыли с пробками. Допускается хране­ние пробы до 24 ч без консервации.

3.4 Выполнение определения

Метод А. Определение общей жёсткости воды более 0,1 °Ж

1. Налейте анализируемую воду в коническую колбу вместимостью 250 мл до метки «100 мл».

2. Добавьте полимерными пипетками 1 мл аммиачно­го буферного раствора, 7 капель раствора индика­тора кислотного хрома тёмно-синего.

3.Медленно титруйте пробу раствором трилона Б (0,05 моль/л экв.), используя бюретку или стойку-штатив с мерной пипеткой вместимостью 10 мл со шприцем-дозатором, до отчётливого изменения цвета с розового на синий.

Примечание.При нечётком переходе окраски или обесцвечивании пробы определение повторите с добавлением к пробе 0,5 мл раствора сернистого натрия для устранения мешающего действия ионов меди и цинка либо трёх капель раствора солянокислого гидроксиламина для устранения мешающего действия соединений марганца.

4Рассчитайте общую жёсткость (Жобщ) в °Ж по формуле:

ЖОБЩ =V × 0,5

На титрование 100 мл пробы воды израсходовано 3,5 мл раствора трилона Б (0,05 моль/л экв.). Общая жёсткость будет составлять:

ЖОБЩ = V × 0,5 = 3,5× 0,5 = 1,75°Ж

4.1 Метод определения и характеристики

Содержание хлоридов (массовая концентрация хлорид- иона) определяется методом аргентометрического титрования (РД 24.031.120-91, РД 24.032.01-91). Определение основано на титровании хлорид-ионов раствором нитрата серебра при pH 5,0- 8,0, в результате чего образуется суспензия практически нерастворимого хлорида серебра. В качестве индикатора используется хромат калия, который реагирует с избытком нитрата серебра с образованием хорошо заметного оранжево-бурого осадка хромата серебра.

Объём пробы для анализа — см. табл. 12, продолжительность выполнения анализа — не более 5 мин.

Отбор и хранение проб

Отбор проб воды и проводится в соответствии с требованиями.

Для отбора проб используются бутыли из полимерного ма­териала или из стекла. Допускается хранение пробы I мес. без консервации.

В зависимости от предполагаемого содержания хлоридов отбираются пробы для анализа в количествах согласно табл. 12.

На титрование 10 мл пробы котловой воды израсходовано 1,1 мл раствора нитрата серебра (0,05 моль/л экв.). Концентрация хлорид-ионов составит:

мг/л.

На титрование 10 мл пробы воды израсходовано 0,02 мл раствора нитрата серебра (0,05 моль/л экв.). Величина израсходованного на титрование объёма раствора нитрата серебра свидетельствует о том, что концентрация хлорид-ионов меньше предполагаемой.

мг/л.

Так как предполагаемая концентрация хлорид-иона оказалась меньше 4,0 мг/л (см. табл. 3.3), на анализ повторно отбирается проба объёмом 6000 мл, которая упаривается до 150 мл (в 40 раз). На титрование упаренной пробы объёмом 150 мл израсходовано 9,5 мл раствора нитрата серебра (0,05 моль/л экв.). Концентрация хлорид-ионов в этом случае составляет:

мг/л.

На титрование 10 мл пробы воды израсходовано 4,82 мл раствора нитрата серебра (0,05 моль/л экв.). Величина израсходованного на титрование объёма раствора нитрата серебра свидетельствует о том, что концентрация хлорид-ионов больше предполагаемой.

мг/л.

Так как предполагаемая концентрация хлорид-иона оказалась Тоньше 700 мг/л (см. табл. 3.3), отобранная проба разбавляется дистиллятом в 10 раз, на анализ берётся объем 10 мл разбавленной пробы. На титрование отобранной пробы израсходовано 0,48 мл раствора нитрата серебра (0,05 моль/л экв.). Концентрация хлорид-ионов в этом случае составляет:

мг/л.

Вопросы для самоконтроля:

1. Дать определения понятиям: главный конденсат, вспомогательный конденсат, дистиллят испарительной установки, дренажи, добавочная вода, питательная вода, котельная вода, котловая вода, продувочная вода, охлаждающая вода.

2. Охарактеризовать основные показатели: Общее содержание примесей, Растворённые вещества, Взвешенные вещества, Остаток после прокаливания, Потеря при прокаливании, Концентрация водородных ионов, Кислотность, Щёлочность, Щелочное число, Общая жёсткость воды, Карбонатная жёсткость, Некарбонатная жёсткость, Cодержание хлоридов, Фосфатное число, Нитратное число, Содержание окислов меди и железа, Содержание кислорода, Содержание нефтепродуктов.

Лабораторная работа №3

Тема: ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЧЕСТВА КОТЛОВОЙ ВОДЫ

Цель:Определение качества котловой воды, изучение норм качества котловой воды, рекомендации по водному режиму.

В пароконденсатном цикле СЭУ с паротурбинной установкой (ПТУ) вода и пар циркулируют по замкнутому контуру, в котором могут быть различные утечки воды или пара, вызывающие периодическое или непрерывное восполнение контура циркуляции технической водой. Поэтому в СЭУ с ПТУ существуют специальные определения воды в различных точках циркуляционного контура:

главный конденсат – вода после конденсации отработавшего пара на выходе из главного конденсатора;

вспомогательный конденсат – вода после конденсации отработавшего пара из вспомогательных конденсаторов (после вспомогательных механизмов и теплообменных аппаратов);

дистиллят испарительной установки – вода, полученная из морской путем её термической дистилляции;

дренажи – конденсаты после паровых подогревателей топлива и общесудовых потребителей пара;

добавочная вода – вода, подаваемая в циркуляционный контур для восполнения его в результате утечек (воды и пара);

питательная вода – вода, подаваемая в паровой котёл для поддержания его паропроизводительности (так же, как и забортная вода, поступающая в камеру испарения водоопреснительной установки);

котельная вода – питательная вода определённого химического состава, предназначенная исключительно для парового котла, находящаяся в танке котельной воды;

котловая вода – вода, находящаяся в циркуляционном контуре котла;

продувочная вода – котловая вода, удаляемая периодически или непрерывно из котла для уменьшения солесодержания в ней взвешенных частиц шлама;

охлаждающая вода – вода, с помощью которой отводят теплоту через поверхность теплообмена системы охлаждения теплотехнического объекта.

Питательная вода судовых паровых котлов обычно состоит из конденсата отработавшего пара и добавочной воды. Добавочная вода может быть природной, полученной с берега и прошедшей соответствующую водообработку, или дистиллятом от испарительной установки забортной воды. В целом, добавочная вода составляет 2–5 % от общего количества питательной воды.

Вода является одним из лучших природных растворителей органических и минеральных веществ, а также газов. Поэтому она в результате круговорота в природе приобретает множество примесей в виде газов, взвешенных мелкодисперсных частиц и растворенных минералов различного происхождения. Конденсат отработавшего пара на морских судах чаще всего содержит примеси в виде продуктов коррозии трубопроводов или забортной воды при подсосах в трубных решётках конденсаторов, а также – нефтеостатков СЭУ (частицы жидкого топлива и смазочного масла). Поэтому питательной водой, например, для судовых вспомогательных паровых котлов может быть конденсат отработавшего пара или природная вода, содержащая в себе частицы песка и глины, а также растворенные накипеобразователи щелочно-земельных металлов (Ca2+ и Mg2+), такие как бикарбонаты, сульфаты, хлориды и силикаты, а также коррозионно-активные газы – кислород, хлор и углекислый газ.

Поступление в котловую воду любых вышеперечисленных примесей является нежелательным, т. к. это приводит к появлению накипных отложений и коррозии на поверхности нагрева, что увеличивает расход топлива и снижает надежность котельных установок и эффективность их эксплуатации.

В СДВС с высокотемпературной системой охлаждения вышеуказанное также имеет место. Поэтому на морских транспортных судах системы охлаждения ДВС обычно низкотемпературные и двухконтурные. В первом контуре циркуляции для охлаждения СДВС обычно применяют водные растворы ингибиторов коррозии, а во втором – проточную морскую забортную воду.

Техническая эксплуатация СЭУ невозможна без проведения соответствующего водного режима, предусматривающего контроль основных показателей качества воды (водоконтроля) и определенной технологии водообработки. Качество используемой в СЭУ воды в значительной мере определяет надёжность элементов СЭУ и объём трудозатрат на восстановление работоспособности оборудования. Выбор технологии водоподготовки определяется её эффективностью и экономической целесообразностью.

Основными задачами водоподготовки в СЭУ являются: создание условий для предотвращения процессов накипеобразования и коррозии на поверхности нагрева, а также исключение уноса солей с влажным паром из зоны кипения воды. Поэтому каждый инженер-судомеханик должен уметь определять основные показатели качества питьевой и технической воды, а также корректировать водные режимы и технологии водообработки в соответствии с инструкциями по технической эксплуатации судового оборудования.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

источник

Качество подаваемой в котел и находящейся внутри него воды имеет важнейшее значение для надежной и экономичной эксплуатации котла. Требования к качеству воды зависят прежде всего от назначения котлов, а определяющим фактором в этом отношении является рабочее давление.

В судовых условиях различают воду следующих видов:

  • котловую, находящуюся внутри котла при его работе;
  • питательную, подаваемую в котел;
  • конденсат — конденсат отработавшего пара;
  • добавочную — добавляемую к конденсату;
  • продувочную — удаляемую из котла при его верхнем и нижнем продувании;
  • береговую — пресная вода, принимаемая с берега в танки судна и предназначенная для питания котлов;
  • дистиллят — продукт испарения забортной или береговой воды;
  • умягченную — химически обработанную воду (для удаления из нее накипеобразующих солей);
  • катионированную — подвергшуюся фильтрации в специальных катионитовых фильтрах с заменой накипеобразующих солей на более безопасные для эксплуатации котлов;
  • забортную — морскую или речную;

Рассмотренные виды воды существенно различаются по качеству, количественную оценку которого проводят по таким показателям, как содержание хлоридов, жесткость, щелочность, концентрация водородных ионов, содержание кислорода, растворенного (сухого) остатка, содержание масла и других нефтепродуктов, кислот и прочих примесей. Сумма всех содержащихся в воде солей называется общим солесодержанием. Вода содержит различные соли, которые обуславливают ее жесткость или другие свойства.

Качественно об общем солесодержании воды можно судить по наличию в ней растворенных хлористых солей: содержанию хлоридов. Количественной мерой этого показателя является концентрация хлор-иона (Cl — ), которая измеряется в мг/л. Содержание хлоридов позволяет, например, контролировать степень засоления конденсата морской водой при нарушении герметичности конденсаторов. Применяют выражение солености в градусах Брандта (°Бр) — 1 °Бр соответствует 6 мг/л Cl — .

Жесткость — определяется количеством растворенных в воде солей кальция (Са) и магния (Mg). Различают следующие виды жесткости воды: общую, кальциевую, магниевую, карбонатную и некарбонатную.

Кальциевая и магниевая жесткости определяются концентрацией в воде только ионов кальция и магния.

Карбонатная жесткость обуславливается наличием в воде растворенных солей — бикарбонатов кальция (Са(НСО3)) и магния (Mg(HC03)2). При нагревании воды растворенные в ней бикарбонаты распадаются на угольную кислоту НСО и выпадающие из раствора в осадок карбонаты.

Некарбонатная жесткость определяется наличием в воде сульфатов, хлоридов, нитратов и силикатов кальция и магния: CaS04 (гипс), CaCI2, MgCl2, CaSi03. Вызывающие некарбонатную жесткость соли при нагревании воды химически не изменяются и остаются растворенными.

Единицей измерения жесткости служит мг-экв/л, для воды с малой жесткостью (конденсат, дистиллят) жесткость выражают в мкг-экв/л, т. е. в тысячных долях миллиграмм-эквивалента.

Щелочность — характеризуется содержанием в воде NaOH, NaHC03, NaPO, Са(ОН) и др. Общей щелочностью воды называют также содержание в ней анионов ОН 2- , СO3 2- , НСO 3- , РO4 3- . Основной причиной появления щелочности воды является введение в нее перечисленных здесь химических соединений с целью устранения жесткости (умягчения воды).

Щелочность воды измеряется в миллиграмм-эквивалентах на литр, также используется щелочное число Az — которое представляет собой сумму свободной и связанной щелочи в котловой воде, а количественно это соответствует содержанию NaOH в мг/л.

Фосфатное число Pz — это избыток тринатрийфосфата в котловой воде, выражаемые количеством фосфатного ангидрита РO4 в мг/л.

Нитратное число Nz — содержание в котловой воде нитрата натрия NaNO3 в мг/л, который вводится для нейтрализации агрессивного действия свободной щелочи. Это позволяет исключить межкристаллитную коррозию и хрупкое разрушение металла в местах вальцовочных соединений при наличии в них пропаривания.

Содержание кислорода в воде характеризует процесс коррозии металла пароводяного тракта котла. Особенно интенсивен процесс коррозии в змеевиках горизонтально расположенных труб утилизационных котлов с искусственной циркуляцией при обычной открытой системе их питания. Кислородосодержание воды измеряются в мг/л.

Читайте также:  Полный анализ воды из колодца

Содержание масла и других нефтепродуктов в воде, измеряемое в мг/л, является характерным для вспомогательных котлов танкеров. Наличие указанных примесей существенно ухудшает процесс теплообмена и парообразования, что может вызвать опасный перегрев металла поверхностей нагрева.

Показатель концентрации водородных ионов pH позволяет оценить кислотность или щелочность воды. Эта оценка основана на том, что в водных растворах содержатся свободные ионы Н + и ОН — . Кислоты имеют свойство присоединять катионы Н + , а щелочи — анионы ОН — . Для воды при температуре 22°С справедливо ионное произведение [Н + ]х[ОН — ] = 10 -14 .

Вода будет иметь нейтральную реакцию, если концентрации [Н + ] и [ОН — ] равны, т. е. [Н + ]х[Н — ] = 10 -7 .

Если к нейтральной воде добавить щелочь, концентрация ионов [ОН — ] увеличивается, а концентрация ионов [Н + ] уменьшится, так как указанное выше ионное произведение остается неизменным.

Отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода слу¬жит мерой кислотности или щелочности воды, он называется показателем pH, pH = -lg[H + ].

Его значения будут равны: pH = 7 для нейтральной воды, pH 7 — щелочная среда. Определять щелочность воды (ее агрессивность) можно с помощью показателей pH, когда pH Водный режим — это такая организация докотловой водоподготовки, внутрикотловой обработки воды и продувки котла, которая обеспечивает минимальную коррозию, допустимую величину уноса солей паром и практически безнакипный режим работы котла.

Так как полностью удалить из питательной воды ионы жесткости и газов практически невозможно, то для обеспечения безнакипного режима работы котла в котел вводят небольшое количество химических веществ, способствующих выделению накипеобразующих ионов Са2 + и Mg2 + в виде соединений, дающих легкоподвижный шлам. Такой метод называется коррекцией. Одновременно в котловой воде поддерживаются условия, исключающие развитие коррозии.

В качестве коррекционного метода внутрикотловой обработки воды в практике эксплуатации котлов применяют рекомендованные режимы в зависимости от давления рабочего пара (таблица 9.10).

При всех видах обработки воды в ней стремятся создать избыток фосфатных ионов РО3 — . При этом исключается выпадание накипеобразующих соединений Са и Mg.

Для образования шламообразующих соединений и защиты от коррозии необходимо, чтобы кроме избытка фосфат ионов, в котловой воде был избыток ионов ОН — . Этот избыток может быть создан в котловой воде введением в нее вместе с фосфатами щелочей типа NaOH, Na2CO3 (фосфатно-щелочной режим).

При фосфатно-щелочном режиме, применяющемся преимущественно для огнетрубных и водотрубных котлов низкого давления с добавочным питанием сырой пресной водой, в котел вводят фосфаты (Na3POx12H2O) и щелочи (NaOHxNa2CO3).

Щелочи и фосфаты вводят раздельно либо вместе в виде антинакипина, содержащего и щелочи и фосфаты в определенном соотношении.

При использовании только тринатрийфосфата может недопустимо повыситься щелочность воды, вследствие чего она станет коррозионно-агрессивной средой. Для предотвращения этого нежелательного явления дополнительно вводят присадку — нитрат натрия NaNO3.

Введение тринатрийфосфата и нитрата натрия называется фосфатно-нитратным режимом обработки воды внутри котла. Присадки вводят непосредственно в пароводяной барабан или сепаратор утилизационного агрегата. Для этого имеется специальная дозаторная установка, из которой подготовленный раствор насосом подается в питательную магистраль котла.

Для поддержания требуемого качества котловой воды и удаления продуктов фосфатно-нитратного режима и других вредных веществ осуществляется продувка, которая может быть нижней и верхней.

Рекомендованные рабочие нормы качества котловой воды приведены в таблице 9.11 для вспомогательных и утилизационных котлов.

Показатели качества Огнетрубный котел Водотрубный с Р = до 2 МПа Водотрубный котел с Р = 2-4 МПа
Жесткость остаточная, мг-экв/л 0,4 0,2 0,05
Общее солесодержание, мг/л 13000 3000 2000
Хлориды, мг/л Cl — 8000 1200 500
Щелочное число, мг/л NaOH 150-200 150-200 100-150
Фосфатное число, мг/л РО 3- 10-30 10-30 20-40
Нитратное число, мг/л NaNO3 75-100 75-100 50-75

Применение фосфата натрия и едкого натрия для осаждения накипеобразователей является обычным в котлах всех видов, однако, как показывает практика эксплуатации котлов, чрезмерное использование фосфатов без продувок, необходимых для удаления шлама, может привести к образованию отложений, порождающих не меньшие трудности, чем отложение накипи. Таким образом, возникают две задачи — предотвращения накипеобразования и уменьшения количества шлама. Современная тенденция заключается в использовании органических полиэлектролитов для обработки накипеобразователей, в частности в котлах низкого давления рабочего пара.

Обработка воды полимерами.
Полимерами называются гигантские молекулы, образованные в результате соединения множества малых простых молекул, часто одного и того же вида. Простые молекулы называются мономерами.

Полиэлектролиты (часто называют флокулянтами) — это высокомолекулярные соединения естественного или синтетического происхождения, которые при растворении в воде образуют ионы.

Полиакрилаты — ионирующие полимеры акриловой кислоты.

Полиамиды — это полимеры, состоящие из мономеров (называемых амидами, относятся к отдельной группе химических веществ).

Для обработки воды используют специальные водорастворимые полимеры для коагуляции, дисперсии и предотвращения образования накипи и шлама.

Одним из наиболее распространенных полимеров, применяемых в процессе водоподготовки, является полиакрилат, используемый в сочетании с едким натром, либо со смесью едкого натра и сульфата натра.

Обработка котельной воды полимерами предотвращает отложения накипи, уменьшает образования шлама, способствует разрыхлению накипи, уже имеющейся на поверхности нагрева котла. Поэтому такую обработку предпочтительно проводить только для очистки котла, иначе могут возникнуть проблемы из-за течи в местах разрыхления накипи, т.е. в местах вальцовки труб.

Такой метод обработки котловой воды используют для большинства вспомогательных котлов, который во многих отношениях превосходит традиционные щелочную и фосфатную обработку.

Обработка котельной воды аминами.
Амины, применяемые для обработки котельной воды, разбиты на две основные группы:

  • нейтрализующие, действие которых подобно действию аммиака. Это летучие вещества, которые используют для нейтрализации С02 в паре, конденсате и питательных средах. Обычно применяют циклогексиламин и морфолин, а также комбинацию этих веществ;
  • пленочные, также проявляющие нейтрализующие свойства. Однако, их основное назначение заключается в защите поверхности металла с помощью молекулярной водоотталкивающей пленки и таким образом происходит предотвращение коррозии металла котла. Обычно в качестве пленочного амина применяют октадециламин.

Антипенные вещества.
Увеличение концентрации растворенных и взвешенных твердых веществ в котловой воде повышает вероятность вспенивания и уноса воды в котлах как низкого, так и высокого давления рабочего пара. Если по условиям эксплуатации нельзя уменьшить содержание примесей, то могут быть использованы антипенные добавки, уменьшающие стабильность водяной пленки вокруг пузырьков пара и способствующие более легкому их разрушению. Обычно в качестве антипенных веществ используют смеси высокомолекулярных органических веществ, называемых полиамидами.

Некоторые химикаты, применяемые для обработки котловой воды, содержат небольшое количество антипенных добавок. Однако в случае значительного количества примесей в воде рекомендуется регулярно дополнительно вводить антипенообразователи с тем, чтобы поддержать в воде некоторый их резерв. Недостаточный запас присадки может вызвать внезапное сильное вспенивание воды в котле.

Таким образом, возможными веществами для водообработки котловой воды могут быть:

  • фосфат натрия — для предотвращения накипеобразования;
  • едкий натр — для предотвращения накипеобразования и уменьшения коррозии;
  • полимеры — для предотвращения образования накипи и шлама;
  • танины (крахмал) — для обработки шлама;
  • гидразин (сульфат натрия) — для удаления кислорода;
  • антипенные вещества — для предотвращения уноса воды;
  • нейтрализующие амины — для нейтрализации СO2;
  • пленочные амины — для защиты пароконденсатных магистралей;

В результате ввода химических веществ в котловую воду в процессе водообработки в барабане котла образуется шлам и посторонние вредные вещества, которые необходимо удалять. Таким образом, для уменьшение концентрации твердых веществ, растворенных в котловой воде, для удаления шлама и продуктов коррозии питательной и конденсатной систем, необходимо регулярно производить продувку котла верхним и нижним продуванием.

Часто на теплоходах к вспомогательным котлам относятся как к «самоварам», которые не требуют специальной водообработки для предотвращения накипеобразования и продувания для удаления шлама. Это заблуждение эксплуатационного персонала. Соблюдение водного режима, а также периодическое вскрытие и чистка котла увеличивает срок его нормальной эксплуатации и службы.

Применение химической водообработки основано на регулярном контроле качества котловой воды. Для котлов всех типов и классов предусматривается ежесуточное взятие проб воды. В случае, когда водный режим нарушен и принимаются меры по его восстановлению, а также при наличии посторонних примесей в котловой воде, пробы берут чаще.

В таблице 9.12 приведены предельные значения характеристик котловой воды, устанавливаемые Британским стандартом BS 1170:1968. В таблице не нашло отражения применение наиболее современной полиакрилатной обработки воды. Регулирование водообработки с использованием полиакрилата основано на измерении только щелочности и содержании хлоридов.

Показатели качества Давление пара в котле 0-1,5 МПа Давление пара в котле 1,5-3,0 МПа Давление пара в котле 3,0-4,0 МПа
Жесткость максимальная по ЭДТК, мг/л СаСO3 Отсутствуют Отсутствуют Отсутствуют
Щелочность по фенофталеину, мг/л СаС03 50-300 150-300 100-150
Содержание хлоридов максимальное, мг/л СаСO3 300 150 100
Содержание фосфатов в пересчете на мг/л СаСO3 30-70 30-70 20-50
Содержание растворенных твердых веществ, мг/л 1500 1000 500
Избыток сульфида или гидразина, мг/л NaO3 50-100 50-100 30-50
мг/л N2H4 0,1-0,3 0,1-0,3 0,1-0,3

Примечание: Перевод содержания хлоридов (в пересчете на мг/л СаСO3) в мг/л NaCl производится умножением на 1,17.

Перевод содержания хлоридов (в пересчете на мг/л СаСO3) в мг/л Сl производится умножением на 0,71.

Перевод щелочности (в пересчете на мг/л СаСО3) в мг/л NaOH производится умножением на 0,8.

Перевод фосфатов (в пересчете на мг/л РO4) в мг/л производится умножением на 0,75.

Судовой обслуживающий персонал должен быть хорошо знаком с практическими методами определения качества воды и их характеристик и уметь пользоваться средствами водоконтроля для определения всех вышеперечисленных показателей, характеризующих качество котловой и питательной воды.

Определение жесткости воды с помощью трилона Б. Этот метод основан на том, что трилон Б реагирует с солями кальция и магния, содержащимися в воде. Момент окончания реакции определяют по изменению окраски индикатора.

В колбу наливают 100 мл испытуемой воды, вводят туда 5 мл аммиачного, буферного раствора, щепотку индикатора кислотного хромтемносинего и, интенсивно перемешивая, медленно титруют пробу трилоном Б до изменения розовой окраски раствора в синевато-сиреневую.

Пример: На титрование 100 мл пробы воды пошло 12 мл трилона Б
Жобщ. = 12×0,1 = 1,2 мг-экв/л.

Определение щелочности воды (по фенолфталеину). Этот метод основан на нейтрализации кислотой котловой воды, которая содержит щелочи, окрашивающие фенолфталеин в малиново-красный цвет. Реакция кончается в момент добавки последней капли кислоты, когда малиновая окраска исчезает и вода принимает свою первоначальную окраску (до введения в нее фенолфталеина).

В колбу наливают 100 мл испытуемой воды, туда же вводят 2-3 капли фенолфталеина, вода окрашивается в малиново-красный цвет. Затем по каплям пробу воды титруют раствором серной кислоты до исчезновения окраски.

Пример: На титрование 100 мл котловой воды пошло 5 мл кислоты. Щелочность воды равна = 5 мг-экв/л.

Щелочное число котловой воды равняется количеству миллилитров кислоты, затраченному на титрование 100 мл котловой воды, умноженному на 40.

Пример: На титрование 100 мл котловой воды пошло 5 мл кислоты.

Щелочное число воды = 5×40 = 200-мг/л.

Определение содержания хлоридов в воде.
Метод основан на способности солей ртути давать с хлор-ионом малодиссоциированное соединение (НС12) и связывании избытка ионов ртути (Hg 2+ ) дифенилкарбазоном в комплексные соединения, окрашенные в розовофиолетовый цвет.

Концентрацию хлор-иона от 0,1 до 10 мг/л определяют с помощью 0,0025Н раствора азотнокислой ртути, а концентрации хлор-иона от 10 мг и выше — с помощью ее децинормального раствора.

Конденсат — в колбу наливают 100 мл конденсата и добавляют щепотку индикатора — вода синеет. Потом по каплям наливают раствор азотной кислоты до перехода синей окраски в желтую и еще 10 капель этой кислоты.

Затем медленно, сильно взбалтывая, титруют 0,0025Н раствором азотнокислой ртути до перехода желтой окраски в розово-фиолетовый.

Содержание хлоридов численно равно количеству миллилитров раствора азотнокислой ртути, пошедшему на титрование 100 мл пробы, умноженному на 0,08875 и на 10.

Пример: на титрование 100 мл конденсата пошло 0,25 мл раствора азотнокислой ртути. Содержание хлоридов равно: А = 0,25×0,8875 = 0,22 мг/л хлор-иона.

Котловая вода. В колбу наливают 10 мл котловой воды и добавляют 90 мл дистиллята, к пробе добавляют щепотку индикаторной смеси, вода окрашивается в синий цвет, затем по капле добавляют: раствор азотной кислоты до перехода синей окраски в желтую и еще 10 капель этой кислоты. Затем медленно титруют 0,1Н раствором азотнокислой ртути и сильно взбалтывают до перехода желтой окраски в розово-фиолетовую.

Содержание хлоридов численно равно количеству мл раствора азотнокислой ртути, пошедшему на титрование 10 мл котловой воды, умноженному на 3,55 и на 100. Если на титрование взято 100 мл испытуемой воды, то результат анализа умножают на 10.

Пример: на титрование 10 мл пробы котловой воды пошло 4,2 мл 0,1Н раствора азотнокислой ртути. Содержание хлоридов равно: А = 4,2×355 = 1491 мг/л хлориона.

Пример: на титрование 100 мл испытуемой пробы пошло 3,8 0,1Н раствора азотнокислой ртути. Содержание хлоридов равно: А = 3,8×35,5 = 134,9 мг/л хлор-иона.

Определение содержания фосфатов и нитратов в воде. Содержание фосфатов и содержание нитратов измеряют в компараторе путем сравнения окраски испытуемой пробы с окраской эталонных пленок.

Определение фосфатов основано на образовании растворимого соединения окрашенного в интенсивно-желтый цвет.

В пробирку отбирают 210 мл пробы котловой воды и добавляют 2 мл реактива на фосфаты. Раствор тщательно перемешивают и сравнивают окраску со стандартными пленками.

Пример: окраска пробы соответствует окраске пленки 50 мг/л РO4 -3 . Содержание фосфатов в пробе котловой воде равно 50 мг/л РO4 -3 .

Содержание нитратов измеряется в компараторе путем сравнения испытуемой пробы с окраской эталонных пленок.

В градуированную пробирку отбирают 146 мл пробы котловой воды до метки и перемешивают, затем добавляют 2 мл реактива на нитраты и еще раз перемешивают. Прибавляют ложечку цинковой стружки или порошка, пробирку закрывают пробкой и содержимое тщательно перемешивают и оставляют на 5-10 мин.

Содержимое пробирки приобретает окраску красного цвета, которую сравнивают с эталонной окраской в компараторе — при подборе окраски с эталонной будет составлять содержание нитратов в котловой воде.

Результаты анализов котловой воды дают информацию о том, что происходит в котле, конденсатной и питательной системах и какие меры необходимо принять по корректировке водного режима.

Если результаты анализов показывают повышенное содержание хлоридов, больше чем обычно, следует увеличить частоту продувания котла до тех пор пока концентрация и содержание хлоридов не станет нормальной. В варианте высокого содержания хлоридов в котловой воде необходимо уменьшить паропроизводительность котла и допускается частичная смена воды в котле.

Необходимо определить источник загрязнения котловой воды и устранить.

При повышенном щелочном числе в котловой воде следствием может быть:

  • передозировки в котле химических реагентов;
  • использование для анализов реактивов нестандартной концентрации;
  • использование добавочной питательной воды из цементированного танка;

При определения пониженного щелочного числа причинами могут быть:

  • поступление в котел примесей, срабатывающих часть щелочи для осаждения магния (при этом снижается содержание фосфатов);
  • потеря воды из котла в результате продувки;

Соблюдение установленных норм водного режима паровых котлов на каждом судне должно регулярно контролироваться также при помощи специальных указывающих и регистрирующих приборов такие как соленомеры, кислородомеры и рН-метры.

источник