Влияние качества водоподготовки на экономию топлива в котлах. Технические характеристики воды

П р и л о ж е н и е  10

Влияние качества водоподготовки на экономию топлива в котлах

Если сырая вода без предварительной подготовки используется в качестве питательной воды в паровом, водогрейном котле или в системе теплоснабжения, то будут возникать проблемы c образованием накипи и коррозии, что приводит к увеличению расходов топлива и ускоренному износу котлов и систем теплоснабжения. На образование накипи большое влияние оказывает жесткость воды. Общая жесткость состоит из постоянной и временной жесткости.

При нагревании воды постоянная жесткость будет давать осадок на поверхностях нагрева котла, в то время как временная жесткость будет осаждать шлам следующим образом:

Са(НСО₃)₂ + теплота ® СаСО₃ + Н₂О + СО₂.

СаСО₃ будет образовывать шлам, но если этот шлам останется в котле, то будет иметь место дальнейшее разложение.

Содержание кислорода (О₂) в воде способно вызвать коррозию в котле.

Диоксид углерода (СО₂), который образуется при разложении бикарбоната при нагревании,  улетучивается вместе с паром, и при конденсации будет иметь место следующая реакция:

СО₂ + H₂О ® Н₂СО₃.

Н₂СО₃ (угольная кислота) – слабая кислота. Конденсат становится кислым, и, следовательно, будет происходить и коррозия конденсатных сетей.

Если внутренняя часть котла покрыта накипью, то существует большой риск перегрева металла котла, что может вызвать повреждение труб. Эффективность работы котла будет также снижаться.

Жесткость питательной воды

Жесткость питательной воды более 5 dH⁰ (90 ppm) при повышении температуры будет вызывать возрастающее образование шлама в баке питательной воды. Если добавлять больше накипепредотвращающих реагентов в бак питательной воды, то эта проблема будет углубляться, так как почти все осаждение шлама будет происходить в баке питательной воды. Всасывающий патрубок линии питательной воды обычно должен быть расположен на 5–10 см выше дна бака, однако, если питательная вода не поддерживается очень чистой, через некоторое время шлам будет засасываться в трубы, и может произойти занос трубопровода. В современных центробежных насосах очень узкие лопатки могут заблокироваться, что будет причиной остановки насоса. Кроме того, существует риск заноса клапанов и последующего их блокирования.

Несмотря на то, что котельные могут быть оборудованы различными видами систем водоподготовки, всегда существует риск наличия жесткости или других загрязнений питательной воды из-за недостаточной мощности и неисправностей системы водоподготовки и из-за загрязнения конденсата.

Жесткость питательной воды будет неизбежно приводить к образованию накипи, и скорость образования накипи будет зависеть от состава и количества солей жесткости, от температурных условий в котле и от циркуляции в нем.

Увеличение поверхности нагрева означает увеличение образования пузырьков пара, которое приведет к увеличению "пропуска" питательной воды через поверхность нагрева (где формируются пузырьки пара), и, таким образом, через это место будут также "проходить" с котловой водой соли жесткости и соли, вызывающие коррозию. Это объясняет, почему огромные слои накипи всегда находятся там, где самая высокая температура поверхности нагрева. Накипь, образующаяся только в этом месте, означает, что критические температуры материала котла будут достигаться быстро, т. е. повреждения котла будут неизбежны. Интенсивная циркуляция воды в котле будет уменьшать скорость образования накипи, но не предотвращать ее.

Из-за образования накипи потребление топлива возрастает (рис. П.10.1). Напряжение металла также будет увеличиваться в результате изоляционного эффекта накипи.

Рис. П.10.1.  Зависимость возрастания расхода топлива в котлах (Вт) от толщины накипи

Коррозия

Коррозия железа – это результат электрохимических процессов, которые происходят, когда присутствуют два различных металла в форме электролита гальванического элемента. Среди различных типов коррозии различаются следующие:

1) обычная поверхностная коррозия,

2) местная (локальная) коррозия,

3) точечная (питтинговая) коррозия,

4) избирательная (селективная) коррозия,

5) внутрикристаллическая коррозия (щелочное коррозионное растрескивание),

6) коррозия в связи с твердыми отложениями,

7) коррозия в связи с эрозией,

8) гальваническая коррозия,

9) бактериальная коррозия.

Обычная поверхностная коррозия. Это один из видов коррозии, при которой вся поверхность корродирует равномерно; примером может служить необработанная поверхность железа, подвергающаяся воздействию влаги воздуха, на которой образуется ржавчина – железо корродирует под воздействием кислоты.