Введение
устройство Вода в котле – это жидкая вода, находящаяся внутри котла, а также в связанных с ним трубопроводах, насосах и другом оборудовании, предназначенная для превращения в пар. Этот термин может также применяться к исходной воде, предназначенной для использования в котлах, к очищенной питательной воде для котлов, к конденсату пара, возвращаемому в котел, или к воде, удаляемой при продувке котла.
Boiler water is liquid water within a boiler, or in associated piping, pumps and other equipment, that is intended for evaporation into steam. The term may also be applied to raw water intended for use in boilers, treated boiler feedwater, steam condensate being returned to a boiler, or boiler blowdown being removed from a boiler.
Ранняя практика
Нечистоты в воде образуют твердые отложения при испарении пара. Эти отложения теплоизолируют поверхности теплообмена, что первоначально снижает скорость парообразования и может привести к достижению металлами котла критических температур. Взрывы котлов были нередки, пока опытные машинисты не научились периодически очищать котлы. Некоторые отложения удалялись путем охлаждения котла, что вызывало растрескивание и отслаивание хрупких кристаллических веществ из-за разницы в тепловом расширении. Другие отложения удалялись кислотной промывкой или механической очисткой. Различная интенсивность продувки котла могла снизить частоту очистки, но эффективная эксплуатация и обслуживание отдельных котлов определялись опытным путем, пока химики не разработали методы измерения и регулирования качества воды для минимизации необходимости в очистке.
Обработка воды котлов
Очистка воды для котлов – это вид промышленной очистки воды, направленный на удаление или химическое изменение веществ, потенциально способных повредить котел. Различные типы обработки применяются в разных местах для предотвращения образования накипи, коррозии или пенообразования. Наружная обработка исходной воды, предназначенной для использования в котле, направлена на удаление примесей до их попадания в котел. Внутренняя обработка, осуществляемая непосредственно в котле, направлена на снижение склонности воды к растворению металла котла и поддержание примесей в формах, наименее склонных к образованию проблем, перед их удалением из котла при продувке.
Внутри котла
При повышенных температурах и давлениях внутри котла вода демонстрирует иные физические и химические свойства, чем при комнатной температуре и атмосферном давлении. Химические вещества могут добавляться для поддержания уровня pH, минимизирующего растворимость материалов котла в воде, и для обеспечения эффективной работы других химических веществ, предназначенных для предотвращения пенообразования, связывания кислорода до начала коррозии котла, осаждения растворенных солей до образования накипи на парообразующих поверхностях и удаления этих осадков из зоны парообразования.
Кислородоносители
Для поддержания восстановительных условий в котле могут использоваться сульфит натрия или гидразин. Сульфит менее предпочтителен в котлах, работающих при давлениях выше определенного, поскольку сульфаты, образующиеся при взаимодействии с кислородом, могут формировать сульфатный накипь или разлагаться на коррозионный диоксид серы или сероводород при высоких температурах. Избыток гидразина может уноситься с паром для защиты от коррозии путем нейтрализации углекислого газа в системе конденсата; однако он также может разлагаться до аммиака, который воздействует на медные сплавы. Для защиты от коррозии конденсатных систем, содержащих медные сплавы, предпочтительнее использовать продукты на основе пленочных аминов, такие как Геламин. Возможно использование необработанной воды с добавлением карбоната натрия или гидроксида натрия для поддержания щелочной среды и осаждения карбоната кальция, гидроксида магния и силиката магния. Жесткая вода, обработанная таким образом, создает достаточно высокую концентрацию взвешенных частиц в котле, которые служат центрами кристаллизации, предотвращая последующее осаждение сульфата кальция. Для контроля роста кристаллов и диспергирования осадков могут добавляться природные органические вещества, такие как крахмал, танины и лигнины. Мягкий осадок, состоящий из осадков и органических веществ, накапливается в спокойных зонах котла и удаляется при продувке нижнего коллектора. Допустимые концентрации фосфатов снижаются с 140 мг/л в котлах низкого давления до менее 40 мг/л при давлениях выше. Рекомендуемая щелочность также снижается с 700 мг/л до 200 мг/л в том же диапазоне давлений. Проблемы с пенообразованием чаще возникают при высокой щелочности.
Челанты
Челанты, такие как этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA) или нитрилотриуксусная кислота (NTA), образуют комплексные ионы с кальцием и магнием. Растворимость этих комплексных ионов может снизить потребность в продувке, если для контроля образования накипи добавляют анионные карбоксилатные полимеры. Потенциальное разложение при высоких температурах ограничивает использование хелатирующих агентов в котлах, работающих под давлением менее .
Кормовая вода
Многие крупные котлы, в том числе используемые на тепловых электростанциях, перерабатывают конденсат пара для повторного использования в котле. Конденсат пара является дистиллированной водой, но может содержать растворенные газы. Деаэратор часто применяется для преобразования конденсата в питательную воду путем удаления потенциально опасных газов, включая кислород, углекислый газ, аммиак и сероводород. Установка полировщика (ёмкости для ионного обмена) способствует поддержанию чистоты воды и, в частности, защищает котел от прорыва в трубках конденсатора.
Вода для макияжа
Все котлы теряют некоторое количество воды из-за утечек пара, а часть воды намеренно сбрасывается в процессе продувки для удаления накапливающихся внутри котла примесей. Паровозы и котлы, производящие пар для непосредственного контакта с загрязняющими веществами, могут не использовать конденсат повторно. Для непрерывного производства пара требуется подпиточная вода. Подпиточная вода первоначально подвергается очистке для удаления взвешенных и плавающих частиц. Жесткую воду, предназначенную для котлов низкого давления, можно умягчить, заменяя двухвалентные катионы растворенного кальция и магния, наиболее склонные к образованию карбонатных и сульфатных отложений, на натрий. Котлы высокого давления обычно требуют воды, прошедшей деминерализацию с помощью обратного осмоса, дистилляции или ионного обмена.