Водоподготовка введение

Образование отложений в теплообменных аппаратах

Образование отложений в теплообменных аппаратах весьма неблагоприятное явление. В результате этого понижается теплопроводность и нарушается нормальный режим работы. Согласно современным представлениям, отложения на теплообменниках образуются в результате физико-химических процессов, из которых основным является процесс кристаллизации, которое характеризуется выделением твердой фазы из многокомпонентных солевых растворов. Типичными шламообразователями является силикат магния, карбонат кальция и гидроксилапатит. Следовательно, одни вещества выделяясь из раствора в виде твердой фазы, кристаллизуются на горячих (нагреваемых снаружи) поверхностях нагрева , другие - на холодных (охлаждаемых снаружи) поверхностях охлаждения , образуя в том и другом случаях прочную и плотную накипь, третьи выпадают в толще воды в виде взвешенных шламовых частиц. Если кристаллизация солей происходит непосредственно на поверхности нагрева или охлаждения и при этом образуются твердые отложения, то такое явление называют первичным процессом накипеобразования.

Вторичный процесс накипеобразования характеризуется тем, что выпавшие вначале в толще котловой воды взвешенные частицы осаждаются и затем образуют прочно сцепленные с поверхностью нагрева вторичные отложения. Поэтому теплообменники периодически очищается от отложений. При этом применяется 2 метода: механический и химический.

Механическом методе применяется разные скребковые и режущие инструменты. Например, шарошка: устройство заключается в следующем. В стержень крепится режущие фрезы разных размеров, которая движется вперед и вокруг оси. В зависимости от размера аппарата, где скопилось отложение, выбирается шарошка и устанавливается внутри аппарата. Дальше она приводится в движение. Под действием центробежной силы шарошка опираясь к стенке, режет отложения, которые собираются на дне аппарата. Этот способ применяется для небольших котельных агрегатов и простых теплообменников

Химический способ основан на использовании растворов химических реагентов – щелочей , кислот и комплексообразователей. При промывке кислотой необходимо в аппарат добавляется замедлители , которые после очистки отложений предотвращает действие кис - лоты на метал аппарата. Химическая промывка – весьма ответственная операция , которая должна производиться опытным персоналом.

Загрязнение пара и борьба с ней.

Качество вырабатываемого котельными агрегатами пара определяется количеством содержащихся в нем различных веществ нелетучих и газообразных которые рассматриваются как загрязнения. Оно характеризуются солесодержанием, под которым понимают суммарное содержание в паре нелетучих веществ выраженные в мл/л или мл/кг. Часто количество пара характеризуется содержанием в нем соединения натрия пересчитанных на сульфат натрия выраженный мл/кг. Опыт показывает, что пар выработанный котлами содержит различные вещества, которые переходят в него из котловой воды. Явление перехода в пар нелетучих веществ присутствующих в котловой воде называется уносом. Величина ее характеризуется коэффициентом уноса, определяется

U=S_n/S_kв [100%] где S_n и S_kв

солесодержание вещества в паре и в котловой воде. Различают унос капельный и избирательный. Капельный унос называется, когда загрязнение поступает в пар с капельками котловой воды, уносимыми им из барабана котла. Избирательный унос называется тогда когда какое-либо вещество или группа веществ переходит в пар в большом количестве. В общем случае капельки пара создают неблагоприятное явление в турбинах. Попадая капли воды в турбину нарушают нормальную работу, отлагаются отложения, возникает коррозия и т.п. Для предотвращения этого по выходе из котла устанавливается в паропроводе перегородки сетчатые. Пар выходя из барабана котла капельки воды ударяясь о перегородки, происходит дробление их, пар переходит через сетку, а вода собирается в конденсатосборнике. Не смотря на этого на пароперегревателях отлагаются отложение в результате чего, нарушается нормальная работа их. Чтобы устранить накопление отложений пароперегреватели регулярно промывают. Промывка может быть общей или индивидуальной. Применяют две схемы индивидуальной промывки: замкнутая и разомкнутая.

Продувка паровых котлов

Продувкой паровых котлов называют вывод из котла части котловой воды и замену ее питательной водой. Это делается для того чтобы предотвратить чрезмерное увеличение концентрации веществ котловой воды. Продувка различается на непрерывную и периодическую.

Непрерывная продувка имеет целью поддержания определенной концентрации котловой воды.

Периодическая продувка предназначена для вывода из котла шлама. При помощи продувки устанавливают материальный баланс солей в котле, т.е. равенство их расхода и прихода. На практике водный режим котла определяется каким – либо одним из следующих показателей качества котловой воды: щелочность, солесодержание, жесткость, кремне содержание. Определяющим показателем является тот, по которому продувка котла получается наибольшей. Непрерывная продувка котла может производиться по многим схемам. На рисунке показана принципиальная схема непрерывной продувки:

1 – водоотборное устройство; 2 – запорные вентили; 3 – расширитель 4 – теплообменник; 5 – пар в деаэратор; 6 – игольчатый вентиль (регулирующий); 7 – дренаж; 8 – манометр; 9 – нагреваемая вода; 10 – расходомер;

Важным элементом схемы является регулирующий узел. Он должен быть надёжным в работе и позволять достаточно точно регулировать величину продувки. На схеме регулирование осуществляется игольчатым вентилем (6). Контроль величины продувки по манометру (8). В расширителе (3) давление поддерживается значительно меньше, чем в котле. Наряду с непрерывной продувкой производится также и периодическая продувка котлов. Она предназначена для удаления из котла шлама, который обычно скапливается в нижних точках котла, в нижних барабанах, в грязевиках и коллекторах. Режим ее зависит от степени зашламленности котловой воды.

Коррозия теплосиловых оборудований.

Сущность и формы проявления коррозии

металлов.

Металлы теплоэнергетических установок подвергаются коррозионному разрушению. Причиной является взаимодействие соприкасающейся средой как например газы, вода, пар содержат с точки зрения коррозии агрессивные примеси О₂ ,СО₂ и т.д.

Коррозией металлов называется разрушение их под воздействием окружающей среды (в энергетике – воды, пара, топочных газов) в результате химических и электрохимических процессов протекающих на поверхности металлов. Разрушение поверхности металла, вызванное действием механических процессов (трением, ударов) называется эрозией. Практика эксплуатации подвергает место часто аварии и неполадок на оборудование электростанции. Формы проявления коррозии разнообразны. Различают коррозию равномерную и неравномерную или местную. Равномерная (общая) коррозия характеризуется разрушением металла по всей поверхности. Неравномерная коррозия подразделяется на коррозию пятнами, язвенную, точками, избирательную и межкристаллитную. При язвенной и тем более при точечной коррозии разрушения сильно развиты в глубину. Это наиболее нежелательный вид коррозии, так как незначительная потеря металла может привести к выходу оборудования из строя. Избирательная коррозия отличается тем, что разрушается какая – то одна составляющая сплава; напр. в сплаве меди с цинком (латунь) растворяется цинк. Этот вид коррозии наиболее часто встречается в конденсаторах турбин, в которых латунные трубки обесцинковываются при охлаждении их минерализованной или морской водой. Латунь, лишенная цинка, делается хрупкой.

Химическая коррозия обуславливается чисто химическими процессами и наблюдается при непосредственном взаимодействии металла с окружающей средой, которое не сопровождается электрическим током. Отличительной особенностью химической коррозии является то, что продукты коррозии образуется непосредственно на участках поверхности, вступающих в реакцию.

Электрохимическая коррозия наиболее часто встречается в практике эксплуатации электростанций. Она возникает при взаимодействии на металл растворов электролитов и характеризуется протеканием электрического тока от одной части металла к другой.

Таким образом причиной коррозии является О₂ и СО₂ . Кислород поступает в воду из воздуха. Поэтому обескислороженная вода или конденсат должны тщательно изолироваться от атмосферы. Вторым важным фактором причины коррозии является наличие в воде уголь- ной кислоты. Двуокись углерода СО₂ при растворении в воде образует угольную кислоту Н₂СО₃ . Кислород удаля_ется из воды при термической деаэрации, где остаточное содержание О₂ можно добиться 10 мкг на 1л. Кроме термической деаэрации существует химическая напр. сульфитирование . Кислород в этом случае расходуется на окисление сульфата натрия.

2 Na SO₃ + O₂ = 2 Na₂ SO₄

Na₂ SO₄ хорошо растворимый сернокислый натрий. Недостатком сульфитирования является, то, что на 1мг кислород увеличивает содержание воды на 12мг. Поэтому сульфитирование применяется после термической деаэрации, т.е. для ликвидации остаточного кислорода. С этой целью сульфит натрий дозируется непрерывно в питательную воду, после термической деаэрации.

Коррозия паровых котлов.

Наиболее часто от кислородной коррозии страдают стальные водяные экономайзеры ко- тельных агрегатов, которые при неудовлетворительной деаэрации питательной воды выходят из строя через 2-3 года после их установки. Непосредственным результатом кислородной коррозии стальных экономайзеров является образование свищей в трубках, через которые с большой скоростью вытекает струя воды. Подобные струи, направленные на стенку соседней трубы способны изнашиваться (стираться) ее вплоть до образования сквозных отверстий. Поскольку трубы экономайзеров располагаются достаточно компактно, то образовавшийся коррозионный свищ способен вызвать массовое повреждение труб, если котельный агрегат длительно остается в работе с появившимся свищом. Чугунные экономайзеры кислородной коррозией не повреждаются.

Котельные агрегаты, находящиеся в простое, поражаются эл. хим. коррозией, которая получила название стояночной.

По условиям эксплуатации котельные агрегаты нередко выводят из работы и ставят в резерв или останавливают на длительное время. При останове котельного агрегата в резерв давление в нем начинает падать и в барабане возникает вакуум, вызывающий проникновение воздуха и обогащение котловой воды кислородом. Последнее создает условия для появления кислородной коррозии.

Для предохранения котельных агрегатов от стояночной коррозии производят их консервацию, т. е. ставят в специальные условия, исключающие коррозию.

Существует много способов консервации, среди которых можно отметить следующие

1. 
   Удаление котловой воды и осушение внутренних поверхностей (сухой способ)
   

Остановленный котел охлаждается, надежно отключается от всех магистралей и трубопроводов заглушками. В процессе сушки открываются все воздушники. По окончании сушки в барабаны ставятся пакеты с влагопоглотителями (CaO, непогашенная известь). Все люки и запорные органы плотно закрываются. При длительной останове котла, периодически производится замена влагопоглатителя.

2. 
   Заполнение котла питательной водой и поддержание в нем избыточного давления. При этом котел опустошается, продувается шлам и далее полностью заполняется деаэрированной водой.
   
3. 
   Нанесение на внутренние поверхности котла, пленки концентрированного раствора нитрита натрия.
   
4. 
   Заполнение котла раствором гидразина.
   
5. 
   Консервация азотом. В этом способе котел полностью заполняется азотом, содержащим не более 0,5% О₂ и создается некоторое давление.
   

Деаэрация воды.

Деаэрацией воды называется процесс, имеющий целью удаления из нее растворенных агрессивных газов – кислорода и углекислоты. Удаление из воды одного кислорода называется обескислороживанием.

Деаэрация воды осуществляется термическим способом, обескислороживанием – химическим. Деаэрация воды осуществляется в аппаратах, называемых деаэраторами. Простая схема деаэратора показана на рисунке: