Анализы воды в судовых котлах

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 (Щ_СВОБ), а при титровании с метиловым оранжевым — общая щелочность (Щ_ОБЩ). Величина Щ_ОБЩ условно характеризует суммарное содержание в воде бикарбонатов, карбонатов, гидратов, 2/3 ортофосфатов и гуматов, в то время как Щ_СВОБ — гидра­тов, 1/2 карбонатов, 1/3 ортофосфатов и гуматов.

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 А— титриметрический.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 Б— титриметрический.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:

Ж_ОБЩ =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:

Ж_ОБЩ = 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.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

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

источник

При фосфатно-нитратном режиме

Цель работы: Определить качественные показатели котловой воды (остаточная жесткость, щелочное число, хлориды, фосфатное число, нитратное число) на основании произведенного анализа дать рекомендации по ведению фосфатно-нитратного режима.

Краткие теоретические сведения

Для главных и вспомогательных котлов с давлением до 6 МПа применяется фосфатно-нитратный режим внутрикотловой обработки воды. При этом режиме в котел вводится раствор тринатрийфосфата. Тринатрийфосфат гидролизуется, в результате гидролиза образуется щелочь. Соли магния реагируют со щелочью и выпадают в твердую фазу в виде гидроокисимагния, соли кальциевой жесткости – в виде гидроксилапатита.

При введении в воду котлов повышенного давления одного тринатрийфосфата проблема щелочной коррозии не снимается. Гидролиз тринатрийфосфата, реакция перевода солей временной кальциевой жесткости в гидроксилапатит, попадание морской воды в цикл приводят к высоким значениям рН котловой воды (рН=11) и образованию в котловой воде свободной щелочи. Для защиты котельного металла от щелочной коррозии в котел вводится нитрат натрия NaNO₃ или нитрат калия KNO₃. Нитратное число должно соответствовать 50% фактического значения щелочного числа.

Защита котла от кислородной коррозии обеспечивается, если котловая вода будет иметь рН=10, что соответствует щелочному числу Щ=15мг/дм 3 NaOH.

При фосфатно-нитратном режиме, если фактическое значение щелочного числа ниже 15мг/дм 3 NaOH, возможна кислородная коррозия металла котла во время его работы.

Защита котла нитратами от щелочной коррозии обеспечивается до давления 6 МПа. Защитная пленка нитратов железа при давлении в котлах более 6МПа начинает терять свою прочность, а при давлении 8 МПа практически не оказывает пассивирующего влияния на металл. Для поддержания требуемого качества котловой воды и удаления продуктов фосфатно-нитратного режима и других вредных веществ осуществляется продувка, которая может быть нижней и верхней.

Назначение продувания котла

При низких давлениях пар не растворяет солей, поэтому при работе котла практически все соли, продукты коррозии и другие примеси, поступившие в котел с питательной водой, остаются в котловой воде. Повышение содержания солей, шлама и других примесей в воде недопустимо.

Соли, взвеси и другие примеси котловой воды способствуют загрязнению пара в результате уноса капель котловой воды с большим содержанием примесей, приводят к набуханию уровня и могут вызвать «вскипание» котла вследствие уменьшения скорости барботажа пара в пароводяном коллекторе, способствует интенсивному накипеобразованию. Для предотвращения роста содержания примесей в котловой воде и поддержания значений технологических показателей качества котловой воды в установленных пределах делается продувание котла.

Продувание котла необходимо делать для того, чтобы в котловой воде поддерживать не выше установленных предельных значений общее солесодержание, щелочность и содержание шлама.

Для удаления шлама делается нижнее продувание. Удаление солей, взвесей, пены производится через верхнее продувание, так как верхний слой в пароводяном коллекторе формируется из воды, выходящей из подъемных труб, которая содержит наибольшее количество примесей. Воронки верхнего продувания устанавливаются так, чтобы удалялся верхний слой и при любом открытии клапанов продувания уровень воды не опускался до опасного предела.

Продувание может быть периодическим и постоянным. Периодическое продувание делается для снижения технологических показателей качества котловой воды до установленных значений.

Постоянное продувание делается верхним. При постоянном продувании поддерживаются значения показателей качества котловой воды в заданных пределах.

Периодическое продувание делается для снижения содержания шлама в котле и для снижения щелочности котловой воды, если она оказалась выше нормы.

Назначение нижней продувки является периодическое удаление из котла выпадающего шлама, а также единовременный вывод больших количеств воды при необходимости резкого изменения ее состава. Если показатели качества котловой воды находятся в пределах норм водно-химического режима, то нижнее продувание котла производится 1 раз в 5-7 дней. На ходу продувание котлов (особенно нижнее) надо выполнять очень осторожно, не допуская сотрясений котла и резкого падения давления пара. Во время продувания прекращается питание котла. Каждое продувание котла отмечается в журнале.

Нормы качества котловой воды

Водный режим парового котла определяется нормами котловой воды, установленными инструкцией завода-изготовителя котла, а при отсутствии таких норм — соответствующей службой судовладельца по каждой серии судов.

Таблица 5.1 — Рекомендуемые рабочие нормы качества

источник

Глава 3 ВОДНЫЕ РЕЖИМЫ ПАРОВЫХ КОТЛОВ И СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВС

3.1. ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ВОДЫ В СУДОВЫХ КОТЛАХ

Применяемая в судовых паровых котлах вода подразделяется [23, 79]: на котловую — находится внутри котла при его работе или бездействии; питательную — подается в котел (состоит из конденсата и добавочной воды); конденсат (вода) — получается в результате конденсации пара; добавочную — используется для восполнения утечек пара, конденсата и котловой воды (добавочной водой служит принимаемая пресная вода и дистиллят, вырабатываемый в судовых опреснителях); продувочную — удаляется из котла при его верхнем и нижнем продувании; береговую (пресная вода) — принимается с берега в танки судна; дистиллят — продукт однократного испарения забортной или береговой воды в судовых опреснителях с последующей конденсацией образовавшегося пара; умягченную — получается в результате химической обработки воды для удаления накипеобразующих солей; забортную (морская или речная вода) — применяется для питания опреснительных установок и охлаждения конденсаторов и теплообменных аппаратов.

Основные показатели качества воды следующие [ 23]:

Общее солесодержание — характеризует содержание в воде всех растворенных веществ, измеряется в миллиграммах на литр (мг/л).

Сухой остаток — характеризует содержание в воде всех растворенных веществ, кроме газов, не летучих при температуре 105 . 110 °С, измеряется в миллиграммах на литр (мг/л).

Взвешенные вещества — характеризуют содержание грубодисперсных примесей в воде (размер частиц более 0,1 мм), измеряются в миллиграммах на литр (мг/л).

Содержание ионов хлора — характеризует содержание ионов хлора в воде; определяется содержанием хлористых солей (NaCl, MgCl2 и др.) и оценивается по содержанию в воде хлор-иона СГ в миллиграммах на литр (мг/л). Для оценки солености используются также градусы Брандта (°Бр); 1 °Бр примерно соответствует 6 мг/л.

Жесткость — содержание в воде растворенных солей кальция и магния, выраженное в миллиграмм-эквивалентах на литр воды (мг-экв/л).

Соли жесткости являются веществами, непосредственно образующими накипь. Установлены следующие виды жесткости воды:

карбонатная (временная) жесткость — соответствует содержанию в воде бикарбонатов кальция и магния Са (НС03 )2 и Mg(HC03 )2;

некарбонатная (постоянная) жесткость — соответствует содержанию в воде солей кальция и магния, не связанных с угольной кислотой, т. е. CaS04, MgS04, СаС12, MgCl2;

общая жесткость — определяется суммарной концентрацией в воде всех ионов Са2+ и Mg2+ временной и постоянной жесткости.

Щелочность воды — определяется суммарной концентрацией карбонатных СОГ, бикарбонатных НС03′, гидроксильных ОН и других анионов слабых кислот, выражается в миллиграмм-эквивалентах на литр воды (мг-экв/л). Щелочность природной воды характеризуется содержанием в ней бикарбонатов щелочно-земельных металлов и численно равна ее карбонатной жесткости. Щелочность котловой воды характеризуется содержанием в ней едкого натра NaOH, соды, тринатрийфосфата и других щелочных веществ, выражается в миллиграмм-эквивалентах на литр (мг-экв/л) или в условных единицах, называемых щелочным числом. Щелочное число (Ащ) котловой воды — соответствует такому содержанию в ней щелочей, которое эквивалентно содержанию едкого натра в миллиграммах на литр, т. е. оно численно равно произведению щелочности котловой воды, определяемой по результатам анализа, и переводного коэффициента к =40.

Фосфатное число — содержание растворимых в воде фосфорных кислот — иона фосфата Р04” или окисла Р2О5, выражается в миллиграммах на литр (мг/л).

Нитратное число — содержание в котловой воде солей азотной кислоты (нитратов), выраженное в миллиграммах нитрата натрия NaN03 на литр воды (мг/л).

Содержание масла и нефтепродуктов — характеризует содержание в воде масла и нефтепродуктов в растворенном, эмульгированном и взвешенном виде, выражается в миллиграммах на литр воды (мг/л).

Содержание растворенного кислорода — характеризует содержание в воде свободного кислорода в миллиграммах на литр (мг/л). Растворимость кислорода в воде понижается с повышением температуры и практически равна нулю в кипящей воде при атмосферном давлении.

Концентрация водородных ионов (показатель pH) — характеризует кислотность или щелочность котловой воды. При pH = 7 вода имеет нейтральные свойства, при pH > 7 — щелочную среду и при pH U 2+, выражается в миллиграммах на литр (мг/л).

Окислы железа и меди попадают в котел с питательной водой и являются продуктом коррозии и эрозии трубопроводов, питательных насосов, теплых ящиков, конденсаторов и теплообменников с медными и латунными трубками и т. д. Окислы железа и меди являются основными компонентами внутренних отложений на поверхностях нагрева

с большой тепловой нагрузкой и интенсивным выпариванием при без-накипном режиме работы котла.

Морская забортная вода имеет высокое солесодержание (табл. 3.1). Протечки морской воды через неплотности в теплообменных аппаратах могут резко ухудшить качество питательной воды. Поэтому содержание ионов хлора (хлоридов) в конденсате, дистилляте и других видах пресной воды необходимо постоянно контролировать. Соотношение между содержанием хлор-ионов и солей в морской воде является примерно постоянным, что позволяет, контролируя хлориды, оценить общую соленость конденсата или пресной воды. Часто береговая пресная вода используется в качестве добавочной. Поэтому важно знать характеристики пресных вод, принимаемых судами в различных морских портах (табл. 3.2).

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.

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

Применяемая в судовых паровых котлах вода подразделяется на котловую, питательную, конденсат, добавочную, продувочную, береговую, дистиллат, умягченную.

Основные показатели качества воды следующие:

• Общее солесодержание — содержание в воде всех растворимых веществ (мг/л).
• Содержание ионов хлора — содержание хлористых солей (NaCl, MgCl₂ и др.) в воде; оценивается по содержанию в воде хлор-иона в мг/л.
• Жесткость — содержание в воде растворенных солей кальция и магния (мг-экв/л).
• Щелочность воды — содержание в котловой воде едкого натра NaOH, соды, тринатрийфосфата и других щелочных веществ (мг-экв/л).
• Фосфатное число — содержание растворимых в воде фосфорных кислот (мг/л).
• Нитратное число — содержание в котловой воде солей азотной кислоты (нитратов) — (мг/л).
• Содержание нефтепродуктов — содержание их в воде в растворенном, эмульгированном и взвешенном виде (мг/л).
• Содержание растворенного кислорода — содержание в воде свободного кислорода.
• Концентрация водородных ионов (показатель pH) — характеризует кислотность или щелочность котловой воды.

При рН=7 вода имеет нейтральные свойства, при рН> 7 — щелочную среду и при рН Фосфатно-щелочной режим применяется в котлах с давлением пара до 2 МПа. При этом режиме необходимо поддерживать в котловой воде определенное соотношение между щелочностью и общим солесодержанием, получившим название относительной щелочности.

Относительная щелочность котловой воды должна быть не менее чем в 5 раз выше ее щелочного числа. Практически это значит, что в паровых котлах, работающих при давлении до 4 МПа, содержание хлоридов в котловой воде должно превышать значение щелочного числа не менее чем в 3 раза.

Фосфатно-нитратный режим применяется в водотрубных котлах с давлением пара до 6 МПа, работающих на питательной воде улучшенного качества.

В состав химических препаратов зарубежных фирм для фосфатно-нитратной и фосфатно-щелочной внутрикотловой обработки воды входят следующие химические препараты:

• Известный механикам тринатрийфосфат Na₃PO₄12H₂O. Предназначен для поддержания содержания фосфатов и щелочей в котловой воде паровых котлов низкого и среднего давления с целью предотвращения образования накипи и коррозии металла. Дозировку контролируют по показателю концентрации фосфатов в котловой воде.
• Селитра калиевая техническая KNO₃ или селитра натриевая NaNO₃, также хорошо известные механикам. Предназначена для предотвращения межкристаллитной коррозии металла в паровых котлах низкого и среднего давления (до 60 МПа), работающих на питательной воде улучшенного качества. Вводят параллельно с раствором. Дозировку контролируют по показателю концентрации нитратов в котловой воде.

Кроме этих известных препаратов, также применяются следующие химические препараты фирмы «UNITOR» для обработки котловой воды:

• COMBITREAT — обеспечивает фосфатный режим, препятствует образованию накипи.
• HARDNESS CONTROL — поддерживает оптимальное значение фосфатного уровня, препятствует образованию накипи.
• ALKALINITY CINTROL — применяется для обеспечения рекомендованных щелочных условий в котловой воде, содействует свертыванию масляного загрязнения котловой воды.
• BOILER COAGULANT — для предотвращения накипи и свертывания небольшого количества нефти, попавшей в котельную воду.

Применяются также следующие химические препараты фирмы «DREW AMEROID»:

• AMEROID AGK-100 — предотвращает коррозию и образование накипи.
• AMEROID GC — также предотвращает коррозию и образование накипи.
• LIQUID COAGULANT — предотвращает отложения на поверхностях нагрева ГСМ, попадающие в котел с питательной водой.

Химические препараты фирмы «DREW AMEROID MARINE»:

• SAFASID — сульфаминовая кислота для удаления отложений накипи и ржавчины в паровых котлах, испарителях и теплообменных аппаратах.
• AMEROID HDE 777 — применяется для предварительной очистки внутренних поверхностей паровых котлов от маслянистых загрязнений перед их очисткой от накипи и коррозии с помощью кислоты.

Метод применения и дозировка каждого препарата указывается в фирменных инструкциях.

источник

Качественные показатели воды в котле в процессе работы ухудшаются. С питательной водой в котел вносится дополнительное количество химических и механических примесей. Испаряющаяся вода уходит к потребителям в виде пара, оставляя основную часть солей в котле, что вызывает образование накипи и шлама.

Задачей обработки котловой воды является преобразование накипеобразующих веществ в шлам, который удаляется при продувании котла. Основными накипеобразователями являются соли кальция и магния, а для обработки воды используют преимущественно фосфаты натрия.

Эффективное осаждение накипеобразующих солей кальция происходит при введении тринатрийфосфата. При этом необходимо контролировать щелочность воды.

Поддерживая концентрацию ионов фосфата и щелочность котловой воды в определенных пределах, можно в значительной степени защитить поверхность металла от накипи. Например, для вспомогательных котлов с рабочим давлением пара до 2 МПа фосфатное число рекомендуется поддерживать в пределах 10-30 мг/л РО 3 ₄, а щелочное число 150-200 мг/л NaOH. Эти значения рекомендуются при фосфатно-нитратном режиме. Сущность такого режима заключается в обработке воды наряду с фосфатами натриевой селитрой, которая предотвращает агрессивное воздействие на металл избыточной щелочи. При использовании только тринатрийфосфата вода приобретает щелочную реакцию, и щелочность воды постепенно увеличивается.

Увеличение щелочности в результате гидролиза наиболее характерно для котлов с рабочим движением пара в пароводяном барабане выше 2 МПа.

В последние годы в практике эксплуатации котлов для обработки котловой воды применяют препарат ТХ. В его составе около 60 % (по массе) динатрийфосфата примерно 6 % NaOH, также комплексоны (трилон Б) и полимерные добавки. Использование в составе препарата двухзамещенного фосфорнокислого натрия вместо Na₃РО₄ вызвано стремлением предотвратить появление избыточной щелочности.

Полимерные добавки выполняют роль флокулянта и ускоряют процесс осаждения в шлам накипеобразующих солей жесткости. Трилон Б представляет собой двухзамещенную натриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, которая связывает накипеобразующие ионы Са и Mg. При избытке трилона Б в котловой воде идет растворение отложений и создаются условия для образования прочной окисной пленки, состоящей из магнетита Fe₃O₄.

В последнее время во всех пароходствах в большей или меньшей степени в практике эксплуатации котельных установок применяют зарубежные химические вещества для обработки воды и очистки поверхностей нагрева. В качестве примера таких препаратов могут быть названы следующие:

• AGK-100 — специальная смесь активных веществ в жидкой форме, предназначенная для предотвращения образования накипи, отложений и коррозии как в котлах, так и в паропроводах; препарат применяют для обработки котловой и питательной воды во вспомогательных и утилизационных котлах низкого давления, вводят в магистраль после питательного насоса или в теплый ящик; дозировка препарата должна производиться непрерывно с помощью дозировочного насоса и дозирующего бачка, первоначальная дозировка 5 л на 1 т воды, в дальнейшем суточный расход обычно 1-2 л;
• перолин БВТ-274 — препарат (сухое вещество), препятствующий образованию накипи и коррозии поверхности нагрева; предназначен для водообработки в котлах с рабочим давлением не выше 1,4 МПа; предварительная дозировка 220 г на 1 т воды; в дальнейшем необходимо ориентироваться на значение щелочного числа, которое в этом случае должно поддерживаться в пределах 250-360 мг/л;
• рохэм Уан Шот БВТ — жидкая смесь реагентов, имеющая высокую концентрацию щелочи; используют для обработки воды в котлах низкого давления; первоначальная дозировка 1 л на 1т воды, в процессе эксплуатации вводят в зависимости от фактических значений показателей качества;
• веком BWT QC-3 — темно-коричневая жидкость, полученная на основе нейтрализированных органических кислот и предназначенная для обработки воды в котлах с рабочим давлением до 5 МПа; оказывает комплексное воздействие на качественные показатели котловой воды, защищая металл от кислородной и щелочной коррозии, предотвращая образование накипи и шлама; наилучшие результаты дает непрерывная дозировка препарата с помощью дозировочного насоса; начальная дозировка составляет 0,75 л на 1 т воды в котле, чем обеспечивается щелочность 100-200 мг/л; содержание хлоридов надо поддерживать не выше 200 мг/л; при работе с препаратом необходимо предотвращать попадание его на кожу рук и лица, защищать глаза;
• веком BWT QC-4 — активный поглотитель кислорода, обычно используемый в сочетании с препаратом QC-3; эффективно удаляет кислород в открытых системах питания и препятствует коррозии поверхностей нагрева, частично уносится с паром и способствует образованию защитной пленки на стенках труб конденсатно-питательных магистралей: при этом водородный показатель конденсата поддерживается в пределах 9-10; начальная дозировка 0,2 л на 1 т котловой воды, при нормальных условиях эксплуатации расход препарата около 0,4 л/сут; критерием оценки необходимого количества препарата для обработки котловой воды является значение рН; меры предосторожности должны быть такими же, как при работе с препаратом QC-3.

Водный режим котлов для судов каждой серии разрабатывает бассейновая теплотехническая лаборатория пароходства на основании результатов теплотехнических испытаний, требований Правил технической эксплуатации судовых технических средств с учетом рекомендаций завода — строителя котлов. Водный режим корректируют в зависимости от условий эксплуатации котла по предписанию теплотехнической лаборатории или по согласованию с ее представителем. За соблюдение водного режима несут ответственность старший и котельный механики.

Соблюдение установленных норм водного режима котлов на каждом судне следует регулярно контролировать при помощи специальных приборов и путем периодических химических анализов средствами судовой лаборатории водоконтроля. Объем и периодичность контроля определяются для каждого судна водным режимом. Рекомендации по объему контроля качества питательной и котловой воды содержатся также в ПТЭ.

Качество воды на судах контролируют с помощью лабораторий водоконтроля ЭЛВК-5 (усовершенствованная модель ЛВК-4), КЛВК-1, СКЛАВ-1. Лаборатория ЭЛВК-5 позволяет определить следующие показатели: жесткость общую и карбонатную, мг-экв/л; содержание хлоридов, мг/л; щелочность котловой воды, мг-экв/л; фосфатное и нитратное числа котловой воды, мг/л.

Для установок, имеющих высокие параметры пара, этих показателей недостаточно. Для главных котлов необходимо определять содержание кислорода, растворенного в воде, и во всех установках следует периодически проверять воду на содержание нефтепродуктов.

Кроме указанных приборов, на судах используют экспресс-методы определения отдельных показателей с помощью наборов препаратов, поставляемых зарубежными фирмами.

источник