Котловая вода - Boiler water
Котловая вода - это жидкая вода внутри котла или в связанных с ним трубопроводах, насосах и другом оборудовании, которая предназначена для испарения в пар . Этот термин также может применяться к неочищенной воде, предназначенной для использования в котлах, очищенной питательной воде котла , возвращаемому конденсату пара в котел или продувке котла , удаляемой из котла.
Ранняя практика
Примеси в воде будут оставлять твердые отложения при испарении пара. Эти твердые отложения теплоизолируют поверхности теплообмена, первоначально снижая скорость парообразования и потенциально заставляя котельные металлы достигать температуры отказа. Взрывы котлов не были редкостью, пока выжившие операторы котлов не научились периодически чистить свои котлы. Некоторые твердые частицы могут быть удалены путем охлаждения котла, поэтому из-за разного теплового расширения хрупкие кристаллические вещества растрескиваются и отслаиваются от металлических поверхностей котла. Другие твердые частицы удаляли кислотной промывкой или механической очисткой . Различные скорости продувки котла могут снизить частоту очистки, но эффективная работа и техническое обслуживание отдельных котлов определялись методом проб и ошибок, пока химики не разработали средства измерения и регулировки качества воды для минимизации требований к очистке.
Очистка котельной воды
Очистка котловой воды - это тип промышленной очистки воды, направленный на удаление или химическое модифицирование веществ, потенциально повреждающих котел. В разных местах используются разные типы обработки, чтобы избежать образования накипи , коррозии или пенообразования . Внешняя обработка исходной воды, предназначенной для использования в котле, направлена на удаление примесей до того, как они попадут в котел. Внутренняя обработка внутри котла направлена на ограничение способности воды растворять котел и поддержание примесей в формах, которые с наименьшей вероятностью могут вызвать проблемы, прежде чем они могут быть удалены из котла при продувке котла.
Внутри котла
При повышенных температурах и давлениях внутри бойлера вода проявляет физические и химические свойства, отличные от тех, которые наблюдаются при комнатной температуре и атмосферном давлении . Химические вещества могут быть добавлены для поддержания уровней pH, сводя к минимуму растворимость материалов котла в воде, в то же время обеспечивая эффективное действие других добавляемых химикатов для предотвращения пенообразования, потребления кислорода до того, как он разъест котел, для осаждения растворенных твердых частиц, прежде чем они образуют накипь на парогенерирующих поверхностях для удаления этих осадков вблизи парогенерирующих поверхностей.
Поглотители кислорода
Сульфит натрия или гидразин можно использовать для поддержания восстановительных условий в котле. Сульфит менее желателен в котлах, работающих при давлении выше 1 000 фунтов на квадратный дюйм (6 900 кПа); потому что сульфаты, образующиеся при сочетании с кислородом, могут образовывать сульфатные отложения или разлагаться на коррозионный диоксид серы или сероводород при повышенных температурах. Избыток гидразина может испаряться с паром для защиты от коррозии за счет нейтрализации диоксида углерода в системе конденсата пара; но он также может разлагаться на аммиак, который разрушает медные сплавы. Продукты на основе пленкообразующих аминов, такие как Helamin, могут быть предпочтительны для защиты от коррозии конденсатных систем с медными сплавами.
Коагуляция
Котлы , работающие под давлением менее 200 фунтов на квадратный дюйм (1400 кПа) может использовать несмягченной питательной воды с добавлением карбоната натрия или гидроксида натрия для поддержания щелочных условий для осаждения карбоната кальция , гидроксида магния и силикат магния . Обработанная таким образом жесткая вода вызывает довольно высокую концентрацию взвешенных твердых частиц в котле, которые служат ядрами осаждения, предотвращая последующее отложение накипи сульфата кальция . Природные органические материалы, такие как крахмалы , дубильные вещества и лигнины, могут быть добавлены для контроля роста кристаллов и диспергирования осадков. Мягкий осадок и органические материалы накапливаются в неподвижных частях котла и удаляются во время продувки днища.
Фосфаты
Концентрации котлового шлама, создаваемого обработкой коагуляцией, можно избежать обработкой фосфатом натрия, когда жесткость воды менее 60 мг / л. При соответствующей щелочности добавление фосфата натрия дает нерастворимый осадок гидроксиапатита с гидроксидом магния и силикатами магния и кальция . Лигнин может быть обработан для обеспечения устойчивости к высоким температурам для контроля отложений фосфата кальция и магнитных отложений оксида железа . Приемлемые концентрации фосфатов снижаются со 140 мг / л в котлах низкого давления до менее 40 мг / л при давлении выше 1500 фунтов на квадратный дюйм (10000 кПа). Рекомендуемая щелочность аналогично снижается с 700 мг / л до 200 мг / л в том же диапазоне давления. Проблемы вспенивания чаще возникают при высокой щелочности.
Скоординированный контроль pH и фосфатов пытается ограничить едкую коррозию, возникающую из-за концентрации гидроксильных ионов под пористой накипью на парогенерирующих поверхностях внутри котла. Котлы высокого давления, использующие деминерализованную воду, наиболее уязвимы для едкой коррозии. Гидролиз тринатрийфосфата представляет собой буфер pH, находящийся в равновесии с динатрийфосфатом и гидроксидом натрия.
Хеланты
Хелатирующие агенты, такие как этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA) или нитрилотриуксусная кислота (NTA), образуют комплексные ионы с кальцием и магнием . Растворимость этих комплексных ионов может снизить требования к продувке, если для контроля образования накипи добавляются анионные карбоксилатные полимеры . Возможное разложение при высоких температурах ограничивает использование хелатирующих агентов котлами, работающими при давлении менее 1500 фунтов на квадратный дюйм (10000 кПа). Продукты разложения могут вызвать коррозию металла в зонах напряжения и высоких температур.
Питательная вода
Многие крупные котлы, в том числе те, что используются на тепловых электростанциях, перерабатывают конденсированный пар для повторного использования в котле. Конденсат пара представляет собой дистиллированную воду , но может содержать растворенные газы. Деаэратор часто используется для преобразования конденсата питательной воды путем удаления потенциально опасных газов , включая кислород, двуокись углерода , аммиак и сероводород . Использование полировальной машины ( ионообменной емкости) помогает поддерживать чистоту воды и, в частности, защищает котел от утечки в трубке конденсатора.
Пополнять запасы воды
Все котлы теряют воду из-за утечек пара; и некоторые намеренно выбрасываются в качестве продувки котла для удаления примесей, накапливающихся внутри котла. Паровозы и котлы, вырабатывающие пар для использования в прямом контакте с загрязняющими материалами, не могут повторно использовать конденсированный пар. Замена воды требуется для продолжения производства пара. Подпиточная вода изначально обрабатывается для удаления плавающих и взвешенных веществ. Жесткая вода предназначены для котлов низкого давления может быть размягчаются путем замены натрия для двухвалентных катионов растворенного кальция и магния , скорее всего , чтобы вызвать карбонат и сульфат масштаб. Котлы высокого давления обычно требуют деминерализации воды путем обратного осмоса , дистилляции или ионного обмена .
Смотрите также
Источники
- Бэббит, Гарольд Э. и Доланд, Джеймс Дж. (1949). Водоснабжение . Макгроу-Хилл.
- Betz Laboratories (1976). Справочник по промышленному водоподготовке (7-е издание) . Betz Laboratories.
- Кеммер, Франк Н. (1979). Справочник NALCO по воде . Макгроу-Хилл.
- Линсли, Рэй К. и Францини, Джозеф Б. (1972). Водное хозяйство . Макгроу-Хилл. ISBN 0-07-037959-9.
- Перри, Роберт Х., Чилтон, Сесил Х. и Киркпатрик, Сидни Д. (1963). Справочник инженеров-химиков (4-е издание) . Макгроу-Хилл.CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
- Вудрафф, Эверетт Б., Ламмерс, Герберт Б. и Ламмерс, Томас Ф. (1984). Эксплуатация паровой установки (5-е издание) . Макгроу-Хилл. ISBN 0-07-071732-X.CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )