Требования к анализу воды на котельной

Нормы проектирования водоподготовки отопительных и промышленных котельных определяются СНиП II-35-76* «Котельные установки». Согласно этому документу «Водно-химический режим работы котельной должен обеспечивать работу котлов, пароводяного тракта, теплоиспользующего оборудования и тепловых сетей без коррозионных повреждений и отложений накипи и шлама на внутренних поверхностях, получение пара и воды требуемого качества». Состав системы водоподготовки в котельной (в теплоэнергетике принято сокращение ВПУ – водоподготовительная установка) определяется качеством исходной воды, требованиями к очищенной воде, производительностью установки. Требования к очищенной воде зависят от ее назначения и определяются нормативными документами.

Вода в теплоэнергетике. Термины и определения.

Вода, используемая для паровых и водогрейных котлов, в зависимости от технологического участка, имеет разные наименования, закрепленные в нормативных документах:

Сырая вода – вода из источника водоснабжения, не прошедшая очистку и химическую обработку.

Питательная вода – вода на входе в котел, которая должна соответствовать заданным проектом параметрам (химический состав, температура, давление).

Добавочная вода – вода, предназначенная для восполнения потерь, связанных с продувкой котла и утечкой воды и пара в пароконденсатном тракте.

Подпиточная вода – вода, предназначенная для восполнения потерь, связанных с продувкой котла и утечкой воды в теплопотребляющих установках и тепловых сетях.
Котловая вода — вода, циркулирующая внутри котла.

Прямая сетевая вода – вода в напорном трубопроводе тепловой сети от источника до потребителя тепла.

Обратная сетевая вода – вода в тепловой сети от потребителя до сетевого насоса.

Источниками сырой воды могут быть реки, озера, артезианские и грунтовые скважины, городской или поселковый водопровод. Для каждого источника характерны различные примеси и загрязнения, поэтому подбор ВПУ начинают с анализа образца сырой воды. Анализ воды должна проводить специализированная аккредитованная лаборатория. Для поверхностных источников необходимы несколько анализов в разные сезоны, так как состав воды нестабилен.
Обращаясь к нормативной документации для определения требований к подготавливаемой воде необходимо также знать тип используемого котла.

Классификация котлов. Термины и определения.

Все котлы можно разделить на:
— паровые котлы , предназначенные для получения пара;
— водогрейные котлы , предназначенные для нагрева воды под давлением;
— пароводогрейные , предназначенные для получения пара и нагрева воды под давлением.

По способу получения энергии для нагрева воды или получения пара котлы делятся на:
— Энерготехнологические – котлы, в топках которых осуществляется переработка технологических материалов (топлива);
— Котлы-утилизаторы – котлы, в которых используется теплота отходящих горячих газов технологического процесса или двигателей;
— Электрические – котлы, использующие электрическую энергию для нагрева воды или получения пара.

По типу циркуляции рабочей среды котлы делятся на котлы с естественной и принудительной циркуляцией . В зависимости от количества циркуляций, котлы могут быть прямоточные – с однократным движением рабочей среды, и комбинированные – с многократной циркуляцией.

Относительно движения рабочей среды к поверхности нагрева выделяют:
— Газотрубные котлы , в которых продукты сгорания топлива движутся внутри труб поверхностей нагрева, а вода и пароводяная смесь – снаружи труб.
— Водотрубные котлы , в которых вода или пароводяная смесь движется внутри труб, а продукты сгорания топлива – снаружи труб.

Пепейдя по ссылке можно найти нормативную документацию, в которой указаны требования к качеству воды.

Помимо нормативной документации необходимо учесть рекомендации производителя котла, указанные в инструкции по эксплуатации/ руководстве пользователя.

Сетевая вода ГВС должна соответствовать нормам «СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества».

Примеси, содержащиеся в воде, можно разделить на две группы: растворенные и нерастворенные (механические). Высокая мутность , наличие взвешенных и коллоидных частиц ведет к накоплению шлама и забиванию трубной системы котла и нарушению циркуляции. В зависимости от источника воды и количественных показателей нерастворенных загрязнений выбирается метод механической очистки, осветления. В самом простом случае это механический фильтр с рейтингом фильтрации 200-500 мкм, а при поверхностном водозаборе может потребоваться обработка коагулянтами, флокулянтами, с дальнейшим отстаиванием и осветлением.

К растворенным примесям, влияющим на работу котлового оборудования, в первую очередь относят соли жесткости . При использовании жесткой воды происходит образование накипи на поверхности, ухудшается теплоотдача, происходит перегрев труб со стороны нагрева, что может привести к их разрушению. В зависимости от типа котла предъявляются менее или более жесткие требования по содержанию солей кальция и магния в питательной и котловой воде. На основании требований к очистке, исходной жесткости воды и требуемой производительности выбирается способ умягчения. К основным способам можно отнести:
1.Умягчение на Na-катионитовой смоле;
2.Известкование;
3.Умягчение, снижение общего солесодержания на установках обратного осмоса;
4.Умягчение, снижение общего солесодержания последовательным пропусканием воды через Н-, ОН-ионообменные фильтры.

Наиболее распространённым методом умягчения для котельных небольшой мощности является метод ионного обмена на Na-катионитном фильтре. При протекании воды через слой загрузки ионы кальция и магния замещают ионы натрия в гранулах смолы. Таким образом, ионы жесткости извлекаются из воды, а для поддержания ионного баланса в эквивалентном соотношении выделяются ионы натрия, соли которого обладают высокой растворимостью. Подробнее об умягчении можно узнать в соответствующем разделе сайта. Для непрерывного умягчения используют установки типа Duplex (Дуплекс ) — два фильтра работают одновременно, но регенерируются поочерёдно; или типа Twin (Твин) – два фильтра работают по очереди, регенерация происходит в момент работы другого фильтра. Стоить отметить, что для регенерации Na-китионнообменных фильтров промышленного и коммерческого назначения экономически целесообразно использовать не таблетированную соль, а насыпью. Для возможности применения соли в насыпь необходимы солерастворяющие установки (солерастворители). Ознакомиться с ними можно также на нашем сайте, перейдя по ссылке.

Подготовка питательной воды методом обратного осмоса применяется, когда необходимо очень высокое качество воды и/или получаемого пара, а также когда необходимо решение нескольких задач, например, если помимо умягчения необходимо снизить щелочность воды, удалить хлориды или сульфаты . Установки обратного осмоса (УОО) всегда рассчитываются индивидуально для каждого случая, исходя из качества исходной воды. Очищенная на обратноосмотических мембранных элементах вода называется «пермеатом» и имеет пониженный водородный показатель рН. УОО работают на накопительные емкости, а до подачи исходной воды на установку обязательно необходима предподготовка. Подробнее об установках обратного осмоса можно узнать из соответствующего раздела сайта.

Для воды из скважины характерным является превышение содержания железа и марганца , которые также влияют на рабочий режим котлового оборудования. Выбор метода обезжелезивания определяется многими факторами – от производительности установки до сопутствующих примесей.

Для предотвращения кислородной коррозии необходимо удалить растворенный кислород из питательной воды. Различают несколько видов деаэрации, но наиболее часто применяется термический и химический способ. Химический (реагентный) – введение в воду вещества, связывающего растворенный кислород, чаще всего применяют сульфит, гидросульфит или тиосульфат натрия. При термической обработке питательная вода нагревается до температур, близких к температуре кипения, при этом растворимость газов в воде уменьшается и происходит их удаления. Аппараты, в которых производится термическая дегазация, называются «деаэраторы». Бывают деаэраторы атмосферного, повышенного давления и вакуумные. По способу нагрева деаэраторы делятся на струйные, барботажные и комбинированные. В деаэраторах, помимо кислорода, удаляется также растворенный в воде углекислый газ , который является причиной углекислотной коррозии. Для уменьшения содержания углекислого газа в подпиточной воде используют также подщелачивание.

Существует большое количество реагентов, предназначенных для ингибирования процессов солеотложения и коррозии. Традиционно применяют автоматически дозирующие станции для ввода реагента в предварительно подготовленную воду. В некоторых случаях реагенты совместимы и могут дозироваться из одной ёмкости рабочих растворов, в других – требуется наличие нескольких дозирующих станций. При использовании реагентной коррекционной обработки необходимо следить за приготовлением дозируемых растворов и постоянно контролировать концентрации дозируемых веществ в котловой воде.

Компания «АкваГруп» гарантирует индивидуальный подход к подбору и расчету установки ВПУ для каждого объекта.

источник

При себестоимости производства 1 литра спирта в 12 рублей спиртзавод продает его по цене в 70 рублей за литр. Разница присваивается через подконтрольных перевозчиков и сбытовиков. При этом полная переработка отходов барды практически отсутствует, в результате загрязняется среда обитания ,а государство недополучает миллиарды рублей НДСа от продажи полностью переработанной барды. За сброс непераработанной барды они также не платят в бюджет ни копейки пора с этим кончать Мы покончим с олигархами и проведем национализацию спиртовой в интересах народа и наших детей

Топливо для котельных агрегатов

Котельные установки с паровыми и водогрейными котлами и их компоновка

Вода для питания паровых и водогрейных котлов

Требования к качеству питательной воды котельных

Тепловой баланс котельных агрегатов

Надежная и экономичная работа паровых и водогрейных котлов котельной установки в значительной степени зависит от качества питательной воды, применяемой для питания котлов.

Источниками водоснабжения для питания котлов могут служить пруды, реки, озера (поверхностный водозабор), а также грунтовые или артезианские воды, городской или поселковый водопровод. Природные воды, обычно содержат примеси в виде растворенных солей, коллоидные и механические примеси, поэтому непригодны для питания паровых котлов без предварительной очистки.

Водные растворы твердых веществ. Твердые вещества, содержащиеся в воде, разделяют на механически взвешенные примеси, состоящие из минеральных и иногда органических частиц, коллоидно-растворенные вещества и истинно растворенные вещества. Количество вещества, растворенного в единице раствора (воде), определяет концентрацию раствора и обычно выражается в миллиграммах на килограмм раствора (мг/кг).

Вода, как и всякая жидкость, может растворять только определенное количество того или иного вещества, образуя при этом насыщенный раствор, а избыточное количество вещества остается в нерастворенном состоянии и выпадает в осадок.

Различают вещества, хорошо и плохо растворимые в воде. К веществам, хорошо растворимым в воде, относят хлориды (соли хлористоводородной кислоты) СаС1₂, М g С1₂, КаС1, к плохо растворимым — сульфиды (соли серной кислоты) СаSО₄, МgSО₄, N3SO₄ и силикаты (соли кремниевой кислоты) СаSiO₃, МgSiO₃. Присутствие сульфидов и силикатов в воде приводит к образованию твердой накипи на поверхности нагрева котлов.

Растворимость веществ зависит от температуры жидкости, в которой они растворяются. Различают вещества, у которых растворимость увеличивается с ростом температуры, например СаС1₂, МgС1₂, Мg(NO₃)₂, Са(NO₃)₂, и у которых уменьшается, например СаSО₄, СаSiO₃, МgSiO₃.

В частности, при нагревании воды до 70 — 75°С начинается термический распад хорошо растворимых бикарбонатов кальция и магния с переходом в плохо растворимые карбонаты и гидраты по реакциям:

При дальнейшем нагреве воды в паровом котле до 200°С и выше могут возникнуть и другие реакции, например

Большинство твердых веществ, растворимых в воде, предста­вляет собой электролиты, т. е. вещества, молекулы которых в водной среде распадаются на ионы, атомы или группу атомов, несущих электрический заряд. Молекула электролита распадается на два иона. Один из них имеет положительный заряд, называется катионом и обозначается знаком « + », другой имеет отрицательный заряд, называется анионом и обозначается знаком « — ». Металлы, входящие в молекулу электролита (магний Мg, кальций Са, железо Fе), становятся катионами, а металлоиды (хлор С1, сера S) — анионами. При этом вода как электролит является всегда электрически нейтральной, поскольку сумма положительно заряженных ионов — катионов всегда равна сумме отрицательно заряженных ионов — анионов.

Обычно в природной воде присутствуют катионы Са 2+ , Мg 2+ + Nа, Fе 2+ и анионы НСОз‾ + Сl‾, SO2‾ , Si₃². В слабых раство­рах на ионы распадается все количество электролита, растворенное в воде, в более концентрированных растворах — только часть растворенного электролита. Количество растворенного в воде электро­лита называется степенью электролитической диссоциации.

Газовые растворы. В неочищенной, так называемой сырой воде, обычно растворены азот, кислород, двуокись углерода и сероводо­род. Все они нежелательны, но особенно вредными являются коррозионно-активные газы: кислород и двуокись углерода. Кислород, попавший в котельный агрегат и трубопроводы, непосредственно вступает в реакцию с металлом. Газы имеют различную растворимость, которая всегда уменьшается с повышением температуры жидкости. При температуре кипения жидкости газы полностью теряют способность растворяться. Степень растворимости в воде при атмосферном давлении кислорода, двуокиси углерода и сероводорода приведена в табл. 1.

Таблица 1. Содержание растворенных газов, мк/кг, в зависимости от температуры жидкости.

источник

ГОСТ Р 55682.12-2013/ЕН 12952-12:2003

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КОТЛЫ ВОДОТРУБНЫЕ И КОТЕЛЬНО-ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Требования к качеству питательной и котельной воды

Water-tube boilers and auxiliary installations. Part 12. Requirements for boiler feedwater and boiler water quality

ОКС 27.010
_______________
* В ИУС 10-2014 ГОСТ Р 55682.12-2013/ЕН 12952-12:2003 приводится с ОКС 13.060.25, 27.040. —
— Примечание изготовителя базы данных.

1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом «Энергомашиностроительный Альянс» (ОАО «ЭМАльянс») на основе собственного аутентичного перевода на русский язык стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 244 «Оборудование энергетическое стационарное»

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 ноября 2013 г. N 1953-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к региональному стандарту ЕН 12952-12:2003* «Котлы водотрубные и вспомогательные установки. Часть 12. Требования к питательной воде котла» (EN 12952-12:2003 «Water-tube boilers and auxiliary installations — Part 12: Requirements for boiler feedwater and boiler water quality»), путем включения в него дополнительных требований, информация о которых приведена во введении.
________________
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. — Примечание изготовителя базы данных.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет (gost.ru)

Настоящий стандарт распространяется на все водотрубные котлы согласно определению, приведенному в ГОСТ Р ЕН 12952-1, нагрев которых осуществляется за счет сжигания одного или нескольких видов топлива или горячими газами с целью генерирования пара и/или горячей воды.

Настоящий стандарт распространяется на область парогенератора между входом питательной воды и выходом пара. Качество генерируемого пара находится вне сферы действия этого стандарта.

Цель настоящего национального стандарта состоит в том, чтобы гарантировать эксплуатацию котла с низким риском для персонала, самого котла и связанных с ним компонентов котельной установки.

Примечание — Достижение оптимальной экономичной эксплуатации не является целью настоящего стандарта. По определенным причинам может быть более целесообразным оптимизировать химические свойства для того чтобы:

— улучшить термический КПД;

— повысить готовность и надежность установки;

— повысить чистоту пара;

— снизить затраты на техническое обслуживание — ремонт, химическую очистку и т.д.

В этой части устанавливаются минимальные требования к специфическим видам воды для снижения риска коррозии, оседания шлама или образования отложений, которые могут привести к повреждениям, разрыву или другим эксплуатационным проблемам.

Примечание — При составлении этой части предполагалось, что лицо, применяющее настоящий стандарт имеет достаточно знаний о строительстве и эксплуатации котлов, а также достаточное понимание химии воды и пара.

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р ЕН 12952-1-2012 Котлы водотрубные и котельно-вспомогательное оборудование. Часть 1. Общие положения (ЕН 12952-1:2001 «Котлы водотрубные и вспомогательные установки. Часть 1. Общие положения», IDT)

ГОСТ Р ЕН 12952-7-2013 Котлы водотрубные и котельно-вспомогательное оборудование. Часть 7. Требования к оборудованию для котлов (ЕН 12952-7:2002 «Котлы водотрубные и вспомогательные установки. Часть 7. Требования к оборудованию котла», IDT).

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р ЕН 12952-1, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 электропроводность прямая (direct conductivity): Электропроводность воды, измеренная прямым методом.

3.2 электропроводность Н-катионированной пробы (cation (acid) conductivity): Электропроводность воды, измеренная в форме концентрации ионов водорода при непрерывном протекании через сильнокислый катионообменник.

3.3 вода подпиточная (make-up water): Вода для компенсации потерь воды и пара в системе.

3.4 вода питательная (feed water): Смесь возвратного конденсата и/или подпиточной воды, подаваемой в котел.

3.6 вода котельная (boiler water): Вода внутри котла с естественной или принудительной циркуляцией.

3.7 вода, впрыскиваемая в пароохладитель (superheater spray water): Вода для впрыскивания с целью регулирования температуры пара.

5.1 Значения максимально допустимой концентрации целого ряда примесей, а также максимальная и минимальная концентрация химических средств, которые добавляют для предотвращения коррозии, образования шлама (сгущения) и отложений, должны соответствовать данным, приведенным в таблицах 1-3 и на рисунках 1-5.

Примечание — В определенных случаях при использовании обессоленной воды можно также применять в качестве средства водоподготовки для уменьшения коррозии кислород, главным образом в прямоточных котлах. Это ограничивает количество примесей в нормальных условиях эксплуатации и в условиях нагрузочного цикла.

Таблица 1 — Питательная вода паровых котлов и бойлеров с естественной или принудительной циркуляцией

Питательная вода с содержанием твердого вещества

Питательная вода и впрыскиваемая вода деминерализованная

источник

1. Показатели качества питательной воды для котлов с естественной и многократной принудительной циркуляцией паропроизводительностью 0,7 т/ч и более (кроме водотрубных котлов с естественной циркуляцией и рабочим давлением пара 14 МПа) не должны превышать указанных значений:

а) для паровых газотрубных котлов:

* Для котлов, не имеющих экономайзеров, и котлов с чугунными экономайзерами содержание растворенного кислорода допускается от 100 мкг/кг;

б) для водотрубных котлов с естественной циркуляцией (в том числе котлов-бойлеров) и рабочим давлением пара до 4 МПа:

* В числителе указаны значения для котлов, работающих на жидком топливе, в знаменателе — на других видах топлива.

** Для котлов, не имеющих экономайзеров, и котлов с чугунными экономайзерами содержание растворенного кислорода допускается от 100 мкг/кг при сжигании любого вида топлива.

*** В отдельных обоснованных случаях может быть допущено снижение значения рН до 7,0.

в) для водотрубных котлов с естественной циркуляцией и рабочим давлением пара 10 МПа:

* При восполнении потерь пара и конденсата химически очищенной водой допускается повышение начения рН до 10,5:

г) для энерготехнологических котлов и котлов-утилизаторов с рабочим давлением пара до 5 МПа:

*(1) В числителе указано значение для водотрубных котлов, в знаменателе — для газотрубных котлов.

*(2) Для водотрубных котлов с рабочим давлением пара 1,8 МПа жесткость не должна быть более 15 *.

*(3) Допускается увеличение содержания соединений железа до 100 мкг/кг при условии применения методов реагентной обработки воды, уменьшающих интенсивность накипеобразования за счет перевода соединений железа в раствор, при этом должны соблюдаться нормативы по допускаемому количеству отложений на внутренней поверхности парогенерирующих труб.

*(4) Верхнее значение рН устанавливается не более 9,5 в зависимости от материалов, применяемых в оборудовании пароконденсатного тракта.

Примечание: Для газотрубных котло-утилизаторов вертикального типа с рабочим давлением пара свыше 0,9 МПа, а также для содорегенерационных котлов показатели качества питательной воды нормируются по значениям последней колонки таблицы. Кроме того, для содорегенерационных котлов нормируется солесодержание питательной воды, которое не должно быть более 50 мг/кг;

д) для энерготехнологических котлов и котлов-утилизаторов с рабочим давлением пара 11,0 МПа:

* Верхнее значение рН устанавливается не более 9,5 в зависимости от материалов, применяемых в оборудовании пароконденсатного тракта.

** Условное солесодержание должно определяться кондуктометрическим солемером с предварительной дегазацией и концентрированием пробы, а удельная электрическая проводимость — кондуктометром с предварительным водород-катионированием пробы; контролируется один из этих показателей;

е) для высоконапорных котлов парогазовых установок:

* Допускается превышение норм по содержанию железа на 50% при работе парогенератора на природном газе.

** Условное солесодержание должно определяться кондуктометрическим солемером с предварительной дегазацией и концентрированием пробы, а удельная электрическая проводимость — кондуктометром с предварительным водород-катионированием пробы; контролируется один из этих показателей.

2. Показатели качества питательной воды для водотрубных котлов с естественной циркуляцией и рабочим давлением пара 14 МПа и для энергетических прямоточных котлов не должны превышать указанных значений:

а) для водотрубных котлов с естественной циркуляцией и рабочим давлением пара 14 МПа:

При восполнении потерь пара и конденсата химически очищенной водой допускается повышение значения рН до 10,5.

Содержание соединений натрия для котлов с давлением 14 МПа должно быть не более 50 *. Допускается корректировка норм содержания натрия в питательной воде на ТЭЦ с производственным отбором пара в случае, если на ней не установлены газоплотные или другие котлы с повышенными локальными тепловыми нагрузками экранов и регулирование перегрева пара осуществляется впрыском собственного конденсата.

Удельная электрическая проводимость Н-катионированной пробы для котлов с давлением 14 МПа должна быть не более 1,5 мкОм/см. Допускается соответствующая корректировка нормы удельной электрической проводимости в случаях корректировки нормы содержания натрия в питательной воде.

Содержание гидразина (при обработке воды гидразином) должно составлять от 20 до 60 *; в период пуска и остановки котла допускается содержание гидразина до 3000 * (со сбросом пара в атмосферу).

Содержание аммиака и его соединений должно быть не более 1000 *; в отдельных случаях, согласованных с региональным диспетчерским подразделением энергетической системы (в случае для оборудования, находящегося в управлении (ведении) диспетчера), допускается увеличение содержания аммиака до значений, обеспечивающих поддержание необходимого значения рН пара, но не приводящих к превышению норм содержания в питательной воде соединений меди.

Содержание свободного сульфита (при сульфитировании) должно быть не более 2 *.

Суммарное содержание нитритов и нитратов для котлов с давлением 14 МПа должно быть не более 20 *;

б) для энергетических прямоточных котлов:

* При установке в конденсатно-питательном тракте всех теплообменников с трубками из нержавеющей стали или других коррозионно-стойких материалов — не более 2 *.

На тех электростанциях с прямоточными котлами с давлением пара 14 МПа, где проектом не была предусмотрена очистка всего конденсата, выходящего из конденсатосборника турбины, допускается содержание соединений натрия в питательной воде и паре при работе котлов не более 10 *, общая жесткость питательной воды должна быть не более 0,5 *, а содержание в ней соединений железа — не более 20 *.

Для прямоточных котлов с давлением 10 МПа и менее нормы качества питательной воды, пара и конденсата турбин при работе котлов должны быть установлены энергосистемами на основе имеющегося опыта эксплуатации.

3. Показатели качества подпиточной и сетевой воды для водогрейных котлов (кроме водогрейных котлов, установленных на тепловых электростанциях, тепловых станциях) не должны превышать указанных значений:

* В числителе указано значение для котлов на твердом топливе, в знаменателе — на жидком и газообразном топливе.

** Для теплосетей, в которых водогрейные котлы работают параллельно с бойлерами, имеющими латунные трубки, верхнее значение рН сетевой воды не должно превышать 9.5.

4. Показатели качества сетевой воды для водогрейных котлов, установленных на тепловых электростанциях и тепловых станциях, не должны превышать следующих значений:

* Верхний предел допускается по согласованию с органами Роспотребнадзора.

В начале отопительного сезона и в послеремонтный период допускается превышение норм в течение четырех недель для закрытых систем теплоснабжения и двух недель для открытых систем по содержанию соединений железа до 1 *, растворенного кислорода до 30 и взвешенных веществ до 15 *.

5. Показатели качества подпиточной воды для водогрейных котлов, установленных на тепловых электростанциях и тепловых станциях, не должны превышать следующих значений:

* Верхний предел значения рН допускается только при глубоком умягчении воды, нижний — с разрешения энергосистемы может корректироваться в зависимости от интенсивности коррозионных юлении в оборудовании и трубопроводах систем теплоснабжения;

б) качество подпиточной воды открытых систем теплоснабжения (с непосредственным водоразбором) должно удовлетворять также действующим нормам для питьевой воды. Подпиточная вода для открытых систем теплоснабжения должна быть подвергнута удалению из нее органических примесей, если цветность пробы воды при ее кипячении в течение 20 мин увеличивается сверх нормы, указанной в действующих нормативных документах для питьевой воды.

При силикатной обработке воды для подпитки тепловых сетей с непосредственным разбором горячей воды содержание силиката в подпиточной воде должно быть не более 50 * в пересчете на *.

При силикатной обработке подпиточной воды предельная концентрация кальция должна определяться с учетом суммарной концентрации не только сульфатов (для предотвращения выпадения *), но и кремниевой кислоты (для предотвращения выпадения *) для заданной температуры нагрева сетевой воды с учетом ее превышения в пристенном слое труб котла на 40°С.

Непосредственная присадка гидразина и других токсичных веществ в подпиточную воду тепловых сетей и сетевую воду не допускается.

6. Нормы качества котловой воды, необходимый режим ее коррекционной обработки, режимы непрерывной и периодической продувок принимаются на основании инструкции организации — изготовителя котла, типовых инструкций по ведению водно-химического режима или на основании результатов теплохимических испытаний.

При этом для паровых котлов с давлением до 4 МПа включительно, имеющих заклепочные соединения, относительная щелочность котловой воды не должна превышать 20%; для котлов со сварными барабанами и креплением труб методом вальцовки (или вальцовкой с уплотнительной подваркой) относительная щелочность котловой воды допускается до 50%, для котлов со сварными барабанами и приварными трубами относительная щелочность котловой воды не нормируется.

Для паровых котлов с давлением свыше 4 до 10 МПа включительно относительная щелочность котловой воды не должна превышать 50%, для котлов с давлением свыше 10 до 14 МПа включительно не должна превышать 30%.

7. Показатели качества питательной воды паровых электрических котлов не должны превышать следующих значений:

* В случае обоснования проектной организацией допускается повышение или снижение величины общей жесткости при условии соблюдения периода между чистками котла от накипи, а также нормативных требований к качеству пара или получаемого из него конденсата.

8. Показатели качества подпиточной и сетевой воды водогрейных электрических котлов не должны превышать следующих значений:

Данные нормы качества подпиточной и сетевой воды водогрейных электрических котлов распространяются на котлы, работающие по отопительно-вентиляционному или какому-либо другому гибкому графику отпуска тепла. В случае установки водогрейных электрических котлов на производствах с жестким графиком отпуска тепла, особенно при постоянной работе котлов на предельных параметрах, качество подпиточной и сетевой воды принимается проектной организацией.

источник

Химическая водоочистка (ХВО) современными методами и технологиями обеспечивает долгую и успешную жизнь котельному оборудованию, выгодное использование средств, исключение постоянного технического контроля и сервиса, так как предотвращает поломки, связанные с качеством питающей воды. Основной задачей систем водоподготовки для котельных является предотвращение образования накипи и последующего развития коррозии на внутренней поверхности котлов, трубопроводов и теплообменников. Такие отложения могут стать причиной потери мощности, а развитие коррозии может привести к полной остановке работы котельной из-за закупоривания внутренней части оборудования. Водоподготовке уделяется особое внимание, поскольку качественно подготовленное тепловое оборудование является залогом бесперебойной работы котельных в течение отопительного сезона. Следует иметь в виду, что водоподготовка обладает рядом особенностей, и способы очистки и подготовки воды, разработанные для крупных электростанций, не всегда применимы в отношении промышленных котельных.

Вода является одновременно универсальным растворителем и дешёвым теплоносителем, тем не менее она же может стать причиной поломки парового или водогрейного котла. В первую очередь, риски связаны с наличием в воде различных примесей. Предотвратить и решить проблемы связанные с работой котельного оборудования возможно только при чётком понимании причин их возникновения.

Можно выделить три основные группы посторонних примесей в воде:

• нерастворимые механические
• корр o зионноактивные
• растворённые осадк o образующие

Любой тип примесей может стать причиной выхода из строя оборудования тепловой установки, а также снижения эффективности и стабильности работы котла. Применение в тепловых системах воды, не прошедшей предварительную механическую фильтрацию, приводит к более грубым поломкам – выводу из строя циркуляционных насосов, повреждению трубопроводов, уменьшению сечения, регулирующей и запорной арматуры.

Обычно в качестве механических примесей выступают глина и песок, присутствующие практически в любой воде, а также продукты коррозии тепл o передающих поверхностей, трубопроводов и других металлических частей системы, находящихся в постоянном контакте с агрессивной водой.

Растворённые в воде примеси являются причиной серьёзных неполадок в работе энергетического оборудования:

• образование н a кипных отложений;
• коррозия котловой системы;
• вспенивание котловой воды и выносом солей с паром.

К растворенным примесям требуется особое внимание, поскольку их присутствие в воде не так заметно, как наличие механических примесей, а последствия их воздействия могут быть весьма неприятными – от снижения энергoэффективности системы до частичного или полного её разрушения.

Карбонатные отложения, вызванные осадочным образованиями жесткой воды (накипеобразование). Процесс накипеобразования, протекающий даже в низкотемпературном теплообменном оборудовании, далеко не единственный. Так, при повышении температуры воды свыше 130°С происходит снижение растворимости сульфата кальция, а также образуется особо плотная накипь гипса.

Образ овавшиеся отложения накипи приводят к увеличению теплопотерь и снижению теплоотдачи теплообменных поверхностей, что провоцирует нагрев стенок котла, и, как следствие, уменьшение срока его службы.

Ухудшение процесса теплообмена приводит к увеличению расходов энергоносителей и увеличению затрат на эксплуатацию. Осадочные слои на нагревательных поверхностях даже незначительной толщины (0,1–0,2 мм) приводят к перегреву металла и появлению свищей, o тдулин и в некоторых случаях даже разрыву труб.
Образование накипи свидетельствует об использовании воды низкого качества в котловой системе. В этом случае велика вероятность развития коррозии металлических поверхностей, накопления продуктов окисления металлов и накипных отложений.

В котловых системах проходят два типа коррозионных процессов:

• химическая коррозия;
• электрохимическая коррозия (образование большого количества микрог a льванических пар на металлических поверхностях).

Электрохимическая коррозия часто появляется из-за неполного удаления из воды таких примесей, как марганец и железо. В большинстве случаев коррозия образуется в н e плотностях металлических швов и развальцованных концов теплообменных труб, в результате чего образуются кольцевые трещины. Основными стимуляторами образования коррозии являются растворённый углекислый газ и кислород.

Стоит уделить особое внимание поведению газов в котловых системах. Повышение температуры приводит к снижению растворимости газов в воде – происходит их десорбция из котловой воды. Этот процесс обуславливает высокую коррозионную активность диоксида углерода и кислорода. При нагреве и испарении воды гидрокарбонаты начинают разлагаться на диоксид углерода и карбонаты, уносимые вместе с паром, вследствие чего обеспечивается низкий pН и высокие показатели коррозионной активности конденсата. Выбирая схемы внутpикотловой обработки и химводoочистки, следует учитывать способы нейтрализации диоксида углерода и кислорода.

Еще один вид химической коррозии – хло p идная коррозия. Хлориды благодаря своей высокой растворимости присутствуют практически во всех доступных источниках водоснабжения. Хлориды вызывают разрушение пассивирующей плёнки на поверхности металла, чем провоцируют образование вторичных коррозионных процессов. Максимально допустимая концентрация хлоридов в воде котловых систем составляет 150–200 мг/л.

Результатом использования в котловой системе воды низкого качества (нестабильной, химически агрессивной) являются коррозионные и накипеоб p азовательные процессы. Эксплуатация котловых систем при использовании такой воды опасна с точки зрения техногенных рисков и экономически нецелесообразна. Гарантия производителей котельного оборудования не распространяется на случаи, связанные с использованием в котлах неочищенной и неправильно подготовленной воды.

Чаще всего в качестве источников водоснабжения котловых систем используются артезианские скважины или водопровод. Каждый вид воды имеет свои недостатки.

Основной проблемой воды являются соли магния и кальция, показывающие общую жёсткость. Контролирование качества воды котловых систем производится путём эксп p есс-тестов или лабораторных анализов.

Лабораторные анализы водогрейных систем средней мощности выполняют при каждом плановом осмотре или обслуживании, но не реже 3-х раз в год, а для промышленных проводят раз в смену. Лабораторный анализ для паровых котлов проводится раз в 72 часа, при анализе обычно берется несколько проб воды – котловая вода, вода после ХВО, конденсат. Базовый набор экспресс-тестов и карманных измерителей желательно иметь каждому специалисту по эксплуатации котлов, в то время как лабораторные анализы рекомендуется проводить в специальных лабораториях. Для проведения экспресс-тестов используют капельные экспресс-системы для выявления показателей жёсткости воды, щёлочности, содержания железа и хлоридов. Результаты анализов могут служить ориентиром для оценки качества котловой воды и повышения эффективности работы системы химводоочи c тки.

Котловые системы подразделяют на паровые и водогрейные. Для каждого типа котла предусмотрен свой набор требований к x имочищенной воде, которые напрямую зависят от температурного режима и мощности котла.

Качество воды для котловых систем устанавливается на уровне, обеспечивающем безопасную и эффективную работу котла при минимальных рисках коррозии и образования отложений. Надзорные органы осуществляют разработку официальных требований (Гoсэнергонадзор). Расход подпиточнoй воды и предъявленные требования к её качеству помогают создать оптимальный набор водоочистного оборудования и правильно подобрать химводоoчистительную схему. Особое внимание во всех нормативных документах по качеству подпитoчной воды уделяется таким показателям как содержание кислорода, pН, углекислоты. Показатели качества воды для котлов во всех нормативных документах существенно ниже требований к качеству питьевой воды.

Системы с водогрейным котлом относятся к системам закрытого типа. В таких системах не допускается изменение состава воды.

Закрытая система пополняется химически очищеной водой один раз, не требуя постоянной подпитки. Неправильное обслуживание и протечки в трубопроводах являются причиной потери воды. При правильной эксплуатации водогрейные контуры следует пополнять химочищенной водой непосредственно перед началом отопительного сезона, раз в год. Система химвoдоочистки в бытовом водогрейном котле предусматривает использование холодного и горячего водоснабжения.

Обязательным требованием к воде во всех типах котлов является отсутствие взвешенных примесей и окраски. Для отопительных установок с установленными рабочими температурами до 100°С большинство производителей используют упрощённые требования к качеству воды, ограничивающие только уровень общей жёсткости.

Для отопительных установок с допустимой температурой нагрева более 100°С рекомендуется использование умягчённой или демине p ализованной воды.

Системы подготовки воды для водогрейных котлов классифицируют по мощности и назначению котельной установки:

• для бытовых котлов – водоочистка для заполнения замкнутой системы отопления, горячего и холодного водоснабжения. Очищенная вода должна соответствовать нормативам на питьевую воду и требованиям производителя котельного оборудования;
• для котлов средней мощности (до 1000 кВт) – система для периодической подпитки котлового контура, как правило, с коррекцией растворённого кислорода и p Н;
• для промышленных котлов – системы постоянной подпитки глубоко умягченн o й водой с обязательной коррекцией показателей рН и растворённого кислорода.

Часто для водоснабжения бытовых водогрейных котлов используется водопроводная вода с определенным набором механических примесей и повышенной жёсткостью.

Очистка воды от взвешенных примесей осуществляется в механических фильтрах ка p триджного или сетчатого типа. Выбирая механический фильтр, необходимо соблюдать условие – рейтинг фильтрации не выше 100 мкм, в ином случае увеличивается вероятность попадания примесей в питательную воду или систему химводо o чистки. Цена механических сетчатых фильтров изначально выше карт p иджных, однако эксплуатация этих фильтров дешевле, также допускается работа в автоматическом режиме.

Для коррекции жёсткости воды используют системы умягчения, основанные на применении сильнoкислотных катионитов в натриевой форме. Материалы способствуют поглощению катионов кальция и магния, обуславливающие показатели жёсткости воды, взамен образуется эквивалентное количество ионов натрия, которые препятствуют образованию нерастворимых соединений.

Схемы с умягчением будет недостаточно при использовании воды из артезианской скважины, так как такая вода обычно содержит высокие концентрации железа и марганца. Тогда применяется один из вариантов сорбционных технологий – многостадийная и одностадийная.

Подбор трёхступенчатой технологии фильтрующих материалов и оборудования начинают с подробного химического анализа воды. Полученные результаты тщательно анализируются специалистом-химиком, после чего производится подбор фильтрующих материалов для каждой стадии системы и определяется требуемая конфигурация оборудования.

Многоступенчатая технология сложна в эксплуатации, кроме того, производится раздельная регенерация различными реагентами и отмывка трех видов загрузок, которые используются в системе, что требует значительных затрат воды на собственные нужды. Для регенерации каталитических фильтров, как правило, используют раствор перманганата калия, для приобретения и сброса которого в канализацию требуется специальное разрешение.

При применении технологий комплексной очистки воды ситуация значительно упрощается. Для принятия окончательного решения необходимо знать не более четырёх показателей качества воды, которые можно определить проведя экспресс-тест, поскольку технология адаптирована ко всем формам удаляемых примесей, характерных для артезианской воды.

Использование подготовленной воды для бытовых котлов позволяет защитить не только котлы, бойлеры для нагрева воды и систему отопления, но и бытовое оборудование.

Схемы очистки воды для водогрейных котлов средней мощности (до 1000 кВт) аналогичны системам для бытовых водогрейных котлов. Подготовленная вода используется для подпитки и заполнения контура котла. Для современных котельных величина расхода воды на подпитку обычно не превышает 1,5 м 3 /час.

Для водогрейных котлов мощностью 500–1000 кВт обычно применяют реагенты внутрикотловой обработки воды. Подобный подход предполагает наличие нескольких дозировочных станций для тщательного приготовления растворов и постоянного контроля за концентрацией дозируемых веществ в котловой воде. В основе современной внут p икотловой обработки воды заключается применение комплексных реагентов, которые способствуют защите котловой системы и дозируются в сравнительно небольших количествах. При этом контроль дозир o вок заключается только в измерении показателей p Н котловой воды.

Оборудование химводоп o дготовки должно обеспечивать непрерывную подпитку водогрейного контура, а рабочий расход подготовленной воды может изменятся в широком диапазоне и определяется для каждой котельной индивидуально. В основном схема подготовки воды состоит из нескольких этапов: механической фильтрации, умягчения, или комплексной очистки на 1-ой ступени, и умягчения на 2-ой ступени, завершающихся корректировкой p Н и деаэ p ацией.

В случае промышленных водогрейных котлов допускается применение как физических методов деаэ p ации и корректировки рН (вакуумные деаэ p ат o ры), так и химических (дозирование реагентов).

В паровом котле, в отличие от водогрейного, проходит непрерывный процесс испарения воды. При этом потери пара в парогене p аторных системах неизбежны, поэтому происходит постоянное их восполнение за счёт химoчищенной воды. Примеси, поступающие в котёл вместе с хим o чищенн o й водой, постепенно накапливаются, следовательно, происходит постоянное увеличение солесодержания воды в котле. Для предотвращения пересыщения котловой воды производится замещение её части химочищенн o й водой за счёт непрерывной и периодической продувок. Таким образом, возникает необходимость пополнения контура химочищенн o й воды в объёме, необходимом для компенсации потерь пара и продувочной воды. При высоких показателях качества очищенной воды происходит снижение концентрации примесей вносимых в систему и уменьшения величины продувки, способствуя увеличению качества пара и снижения расходов энергоносителя.

К воде, используемой в системах с паровым котлом, предъявляются наиболее жёсткие требования. Принято выделять две группы требований, соответствующих котловому и питательному типам воды. При выборе схемы подготовки воды немаловажным критерием является величина непрерывной продувки котла, которая является расчетной и зависит от показателей качества химoчищенной воды, типа котла и доли возврата конденсата. Показатели непрерывной продувки котла регламентируются СНиП o м (строительные нормы и правила) на котельные установки.

Решение о выборе схемы для подготовки воды принимают в зависимости от расчетной величины продувки и минерализации исходной воды:

при низкой минерализации исходной воды используют двухстадийные системы комплексной очистки и умягчения, по аналогии со схемой водоподготовки для промышленного водогрейного котла;

в случае высокой минерализации воды необходимо применение комбинированной технологии, сюда входит стадия умягчения или комплексная очистка и обратно o см o тическая демине p ализация.

В противном случае необходимо использовать схему с двухступенчатым умягчением. Следует учитывать, что увеличение величины непрерывной продувки повышает расходы на нагрев воды, вследствие чего происходит увеличение расходов природного газа и затрат на подготовку воды. Кроме того, высокая непрерывная продувка требует больших вложений, в том числе и на компоненты парового котла. Более выгодной по сравнению с химводоподгoтовкой, с экономической точки зрения, является схема глубокого умягчения с демине p ализ a цией.

При расчетах более высокие вложения в деминеpализaцию полностью окупаются по истечении одного года. Для деминеpализaции и/или снижения щёлочности питающей воды, а также очистки воды от хлористых примесей применяются технологии обратного осмоса. В основе этих технологий лежит использование специальных мембранных элементов, позволяющих проводить разделение очищаемой воды на пе p ме a т (очищенную воду) и концентрат (воду с содержанием сконцентрированных примесей). Разделение воды происходит на полупроницаемой мембране, находящейся внутри мембранного модуля, при избыточном давлении, создаваемом насосом системы. Технология обратного осмоса является физическим без p е a гентным методом получения высокочистой воды при низких эксплуатационных расходах.

Основными задачами которой внутрикотловой обработки воды являются :

• коррозийная защита котла
• корректировка p Н
• защита от углекислотной коррозии па p о-конденс a тного тракта
• предупреждение о накипеобразовании при сбоях химводoпoдготовки

В традиционной схеме химической коррекции состава воды предусматривается использование нескольких реагентов, которые вводятся в систему в различных точках при чётко соблюдаемых объёмах дозирования и контролю за содержанием каждого компонента в системе. Доступность и низкая цена привлекает внимание к этим реагентам, но на практике выявляются существенные недостатки: сложность обеспечения полной защиты поверхностей, повышение солесодержания, использование нескольких дозировочных станций, высокий расход реагентов и необходимость в постоянном контроле и настройке.

Современный подход к вопросу водоподготовки воды для паровых котлов предполагает применение реагентов комплексного действия на основе плёнкообразующих аминов.

Такие реагенты одновременно обеспечивают:

• корректировку p Н питающей, котловой воды и конденсата;
• препятствие образованию осадка в системе;
• образование защитной плёнки на поверхностях сборника питающей воды, линии конденсата и котла;
• частичный переход в паровую фазу и защита парок o нденсатного тракта от углекислотной коррозии за счёт корректировки показателей p Н конденсата.

В состав реагента комплексного действия входят высокомолекулярные п o лиамины, нейтрализующие амины и диспергирующие полимеры. Все компоненты органического происхождения, поэтому солесодержание котловой воды не повышается.

Блокируется рост кристаллов на тепл o передающих поверхностях за счет плёнкообразующих аминов, и в результате происходит образование аморфных осадков, которым не дают прилипнуть к поверхности диспергирующие полимеры. Впоследствии происходит удаление осадка при периодической продувке.

Нейтрализующие амины работают как ингибиторы коррозии – они обеспечивают устойчивую связь углекислоты и обеспечивают безопасный уровень p Н. Образовавшаяся на поверхностях плёнка из п o ли a минов является водоотталкивающей, поэтому применение такого реагента защищает трубы, а не просто корректирует состав воды.
Только комплексный подход к химвод o очистке, начиная от механической фильтрации и заканчивая внут p икотловой обработкой воды, позволяет достигать положительных результатов.

Качество воды напрямую определяет состояние и длительность использования тепловых систем, а значит, требует особого внимания при обслуживании и проектировании котельных. Правильный выбор системы химводо o чистки гарантирует отсутствие технических проблем с котлом и экономичное использование средств.

источник