Водное хозяйство и водный режим паровых и водогрейных котлов.

Правильная организация водяного режима котла имеет очень большое значение для его бесперебойной и экономичной работы.

Наличие примесей в воде (питательной) приводит к образованию отложений на поверхности нагрева котлов и к разрушению их нормальной работы, ухудшению качества пара и воды и к интенсивному протеканию коррозионных процессов, могущих в сравнительно короткое время вывести из строя оборудование.

Вода, получаемая из источника водоснабжения, проходит систему предварительного подогрева, очистки от механических и растворенных химических и газообразных примесей, направляется в котел и затем в виде пара (насыщенного или перегретого) или горячей воды поступает потребителю.

В цикле котлоагрегата вода на различных стадиях процесса имеет различные названия:

1) исходная вода, получаемая непосредственно из источников водоснабжения (река, водопровод, артезианская скважина) и подвергаемая дальнейшей обработке.

2) добавочная подпиточная вода – специально приготавливаемая в установках химической очистки воды и предназначенная для питания котла дополнительно к возвращаемому конденсату.

3) питательная вода – подаваемая питательными насосами, она является смесью возвращаемого конденсата и подпиточных вод.

4) котловая вода – вода, циркулирующая в контуре котла.

Природные воды содержат нерастворимые (механические) примеси в виде ила, песка, глины, микроорганизмов; коллоидно-растворенные вещества и различные растворенные соли и газы.

Поэтому без предварительной очистки они не пригодны для питания паровых и водогрейных котлов. Это связано с тем, что песок, глина, ил могут оседать в трубах поверхностей нагрева в виде шлака и грязи и приводить к закупорке и пережогу кипятильных труб.

Растворимые в воде примеси образуют в процессе работ котла на внутренних стенках труб отложения (накипь), которые проводят тепло в 80 – 100 раз хуже стали, что ухудшает теплообмен и вызывает пережог топлива на 5 – 8 %, а при толщине отложений около 1мм вызывает значительное повышение температуры наружной стенки трубы, что может привести к перегреву, образованию вспучин и разрывов капиллярных труб.

Растворимые в воде газы (кислород, углекислый газ) вызывают коррозию внутренних поверхностей нагрева, возрастающую с увеличением рабочего давления.

Качество исходной подпиточной, питательной и котловой воды характеризуется: количеством взвешенных частиц, сухим остатком, общим солесодержанием, жесткостью, щелочностью, содержанием кремниевой кислоты, концентрацией водородных ионов, содержанием коррозионно-активных газов.

К взвешенным частицам относятся механические примеси, удаляемые из воды путем фильтрования, количество их выражается в мг/кг.

Сухой остаток – получается испарением отфильтрованной воды при T=378-383 ⁰К. он указывает на количество растворенных в воде веществ и измеряется также в мг/кг.

Окисляемость характеризуется содержанием в воде органических веществ и расходом окислителя (марганцовокислого калия KMnO₄) на разрушение органических веществ при анализе воды. Органические вещества, попадающие в воду, вспенивают ее и ухудшают качество пара.

На жесткость воды влияет суммарное содержание солей кальция и магния в воде, являющихся накипеобразователями.

Различают общую жесткость Ж_о, характеризуемую содержанием всех солей кальция и магния (хлоридов, сульфатов, бикарбонатов, нитратов, силикатов).

Карбонатную (временную) жесткость Ж_к, обусловленную наличием бикарбонатов кальция и магния, разлагающихся при нагревании и кипячении с выделением рыхлых осадков (шлема), оседающих в нижних частях парогенератора и удаляемых при периодической продувке.

Некарбонатную (постоянную) жесткость Ж_нк, обусловленную присутствием в воде всех остальных солей кальция магния.

Общая жесткость это сумма карбонатной и некарбонатной жесткости Ж_к + Ж_нк =Ж_о. единица измерения жесткости - мг×экв./кг.

Щелочность характеризуется концентрацией в воде гидроксильных OH^-, бикарбонатных , карбонатных , силикатных , и ионов, а также солей некоторых слабых органических кислот, называемых гуматами.

Щелочность бывает: карбонатная, бикарбонатная, гидратная и общая. Щ_общ = Щ_к + Щ_б + Щ_г

Среда: при рН®0 – кислая; при рН=7 – нейтральная; при рН®14 – щелочная.

Кремнесодержание характеризуется концентрацией в воде различных соединений кремния, находящихся в молекулярной или коллоидной форме, и условно пересчитывается на SiO₂ (мг/кг).

Содержание растворенных газов (O₂, N₂, CO₂, иногда H₂), в основном определяет коррозионные свойства воды.

Таким образом, обработка воды в общем случае предусматривает:

1) удаление взвешенных частиц

2) снижение жесткости

3) поддерживание определенной величины щелочности

4) снижение общего солесодержания

5) удаление коррозионно-активных газов.