Питательная вода котла

Накопление известкового налета внутри трубы уменьшает поток жидкости через трубу, а также снижает теплопроводность от жидкости к внешней оболочке трубы. трубы Оба эффекта снижают общий тепловой КПД при использовании ее в качестве теплообменника .

Питательная вода котла – это вода, подаваемая в котел . Питательная вода подается в паровой барабан от питательного насоса. В паровом барабане питательная вода затем под действием тепла превращается в пар. После использования пар сбрасывается в главный конденсатор. Из конденсатора он затем перекачивается в деаэрированный питательный резервуар. Из этого резервуара он затем возвращается в паровой барабан для завершения своего цикла. Питательная вода никогда не поступает в атмосферу. Этот цикл известен как замкнутая система или цикл Ренкина .

История очистки питательной воды

На ранних этапах разработки котлов очистка воды не была такой большой проблемой, поскольку температуры и давления были настолько низкими, что большое количество накипи и ржавчины не образовывалось в такой значительной степени, особенно если котел был « взорван ». Обычной практикой была установка цинковых пластин и/или щелочных химикатов для уменьшения коррозии внутри котла. Было проведено множество испытаний для определения причины (и возможной защиты) от коррозии в котлах с использованием дистиллированной воды, различных химикатов и жертвенных металлов. ^[1] Нитрат серебра можно добавлять в пробы питательной воды для обнаружения загрязнения морской водой . Использование извести для контроля щелочности было упомянуто еще в 1900 году и использовалось французскими и британскими военно-морскими силами примерно до 1935 года. ^[2] В современных котлах обработка питательной воды имеет решающее значение, поскольку проблемы возникают в результате использования неочищенной воды в условиях экстремального давления и температуры. Это включает в себя более низкую эффективность с точки зрения теплопередачи, перегрева, повреждений и дорогостоящей очистки.

Характеристики питательной воды котла

Вода имеет более высокую теплоемкость , чем большинство других веществ. Это качество делает его идеальным сырьем для работы котлов. Котлы являются частью закрытой системы по сравнению с открытыми системами газовой турбины . используется В качестве закрытой системы цикл Ренкина . Это означает, что вода циркулирует по всей системе и никогда не контактирует с атмосферой. Вода используется повторно, и ее необходимо очищать для продолжения эффективной работы. Котельная вода должна быть очищена, чтобы можно было производить пар. Котельная вода обрабатывается для предотвращения образования накипи, коррозии , пенообразования и грунтования. Химикаты добавляются в котловую воду через резервуар для подачи химикатов, чтобы поддерживать воду в пределах химического диапазона. Эти химические вещества в основном представляют собой поглотители кислорода и фосфаты . В котловой воде также часто проводятся продувки, чтобы снизить содержание хлоридов. В работу котла также входит продувка днища для удаления твердых частиц. Накипь представляет собой осаждение примесей из воды и затем образование их на поверхностях теплопередачи. Это проблема, поскольку накипь плохо передает тепло и приводит к выходу трубок из строя из-за перегрева. Коррозию вызывает кислород в воде. Кислород вызывает окисление металла, что снижает температуру плавления металла. Пенообразование и заливка возникают, когда котловая вода не содержит необходимого количества химикатов и в воде имеются взвешенные вещества, которые переносятся в сухую трубу. Сухая труба – это место, где происходит разделение пароводяной смеси.

Очистка питательной воды котла

Очистка котловой воды используется для контроля щелочности, предотвращения образования накипи, корректировки pH и контроля проводимости. ^[3] Котельная вода должна быть щелочной, а не кислой, чтобы не повредить трубы. Если в питательной воде слишком много растворенных твердых веществ, то проводимость питательной воды может быть слишком высокой. Эти правильные обработки могут контролироваться умелым оператором и использованием химикатов для обработки. Основными задачами обработки и кондиционирования котловой воды являются обмен тепла без образования накипи, защита от накипи и производство пара высокого качества. Очистку котловой воды можно разделить на два этапа. Это внутреннее лечение и внешнее лечение. (Зендельбах, стр. 131) ^[4] Внутренняя очистка предназначена для питательной воды котла, а внешняя обработка – для подпиточной воды и конденсатной части системы. Внутренняя обработка защищает питательную воду от жесткости, предотвращая осаждение накипи на трубах котла. Эта обработка также защищает от концентраций растворенных и взвешенных веществ в питательной воде без грунтования и вспенивания. Эти химикаты для обработки также помогают снизить щелочность питательной воды, делая ее более эффективной основой для защиты котла от коррозии. Правильная щелочность обеспечивается добавлением фосфатов. Эти фосфаты осаждают твердые частицы на дно барабана котла. В нижней части барабана котла имеется донная продувка для удаления этих твердых частиц. Эти химические вещества также включают средства против накипи, поглотители кислорода и пеногасители. Осадок также можно обрабатывать двумя способами. Это происходит путем коагуляции и дисперсии. При наличии большого количества осадка лучше коагулировать его с образованием крупных частиц, чтобы просто использовать продувку снизу для удаления их из питательной воды. При небольшом количестве осадка лучше использовать диспергаторы, поскольку они рассеивают осадок по всей питательной воде, поэтому осадок не образуется.

Деаэрация питательной воды

Кислород и углекислый газ удаляются из питательной воды путем деаэрации. Деаэрацию можно осуществлять с помощью деаэраторных нагревателей, вакуумных деаэраторов, механических насосов и пароструйных эжекторов. В деаэрационных подогревателях пар распыляет поступающую питательную воду и уносит растворенные газы. В деаэраторах также хранится горячая питательная вода, готовая к использованию в котле. Этот метод механической деаэрации используется с химическими кислородопоглощающими агентами для повышения эффективности. (Зендельбах, стр. 129) ^[4] Деаэрационные нагреватели можно разделить на две группы: распылительные и тарельчатые. В нагревателях лоткового типа поступающая вода распыляется в атмосферу пара до достижения температуры насыщения. При достижении температуры насыщения большая часть кислорода и неконденсируемых газов выделяется. Имеются уплотнения, предотвращающие повторное загрязнение воды в секции распыления. Затем вода попадает в резервуар для хранения ниже. Неконденсирующиеся газы и кислород затем выбрасываются в атмосферу. Составными частями деаэрационного подогревателя тарельчатого типа являются кожух, форсунки, конденсатор прямого контакта, тарелки и защитные межкамерные перегородки. Деаэратор распылительного типа аналогичен деаэратору тарельчатого типа. Вода распыляется в атмосферу пара, и большая часть кислорода и неконденсирующихся веществ выделяется в пар. Затем вода попадает в паровой скруббер, где небольшая потеря давления приводит к небольшому испарению воды, что также способствует удалению кислорода и неконденсирующихся веществ. Затем вода переливается в накопительный бак. Затем газы выбрасываются в атмосферу. При вакуумной деаэрации в систему подается вакуум, а затем вода доводится до температуры насыщения. Вода распыляется в резервуар как в распылительных, так и в лотковых деаэраторах. Кислород и неконденсирующиеся газы выбрасываются в атмосферу. (Зендельбах, стр. 130)

Кондиционирование

Питательная вода должна быть специально обработана, чтобы избежать проблем в котле и последующих системах. Необработанная питательная вода котла может вызвать коррозию и загрязнение.

Коррозия котла

Коррозионные соединения, особенно O ₂ и CO _2, необходимо удалять, обычно с помощью деаэратора . Остаточные количества можно удалить химическим путем с помощью поглотителей кислорода . Кроме того, питательную воду обычно подщелачивают до pH 9,0 или выше, чтобы уменьшить окисление и поддержать образование стабильного слоя магнетита на поверхности котла со стороны воды, защищая материал под ним от дальнейшей коррозии. Обычно это делается путем дозирования в питательную воду щелочных агентов, таких как гидроксид натрия ( каустическая сода ) или аммиак . Коррозия в котлах возникает из-за присутствия растворенного кислорода, растворенного углекислого газа или растворенных солей.

Загрязнение

Отложения снижают теплопередачу в котле, уменьшают расход и в конечном итоге блокируют трубы котла. Любые нелетучие соли и минералы, которые останутся при испарении питательной воды , должны быть удалены, поскольку они концентрируются в жидкой фазе и требуют чрезмерной «продувки» (дренажа) для предотвращения образования твердых осадков. Еще хуже минералы, образующие накипь . Следовательно, подпиточная вода, добавляемая для возмещения любых потерь питательной воды, должна быть деминерализованной / деионизированной водой , если только для удаления растворенных минералов не используется продувочный клапан.

Едкое охрупчивание

Грунтовка и вспенивание

Локомотивные котлы

Паровозы обычно не имеют конденсаторов, поэтому питательная вода не используется повторно и расход воды высок. Использование деионизированной воды было бы непомерно дорого, поэтому используются другие виды очистки воды. Используемые химические вещества обычно включают карбонат натрия , бисульфит натрия , танин , фосфат и пеногаситель . ^[6]

Системы лечения включают в себя:

Alfloc, разработанный British Railways и Imperial Chemical Industries. ^[7]
Traitement Integral Armand (TIA), разработанный Луи Армандом.
Porta Treatment, разработанный Ливио Данте Порта ^[8]

См. также

Ссылки

^ Лион, Фрэнк. Хиндс, А.В.Морские и военно-морские котлы. (1912). Лорд Балтимор Пресс.
^ Осборн, Алан. Руководство для современных морских инженеров. (1965). Cornell Maritime Press, Inc.
^ Шокре, А (2023). «Принципы, эксплуатационные проблемы и перспективы процесса очистки питательной воды котлов» . Экологические достижения . 48 . Проверено 14 октября 2023 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Зендельбах, М. (1988). Очистка котельной воды: Зачем, что и как. Химическая инженерия, 95 (11), 127.
^ Мишиссин, Стивен Г. (7 февраля 2012 г.). «Университет Рочестера - Исследование отказов линии отбора паровой турбины» (PDF) . Арлингтон, Вирджиния. стр. 25–26. Архивировано из оригинала (PDF) 23 сентября 2015 года . Проверено 23 февраля 2015 г.
^ Бэйн, М. (11 декабря 2006 г.). «Внутренняя очистка котловой воды Porta Treatment для 21 века» (PDF) . Разработки в области современной паровой тяги на железных дорогах . Йорк, Великобритания. Архивировано из оригинала (PDF) 31 октября 2013 года . Проверено 31 декабря 2013 г.
^ Бэйн, Мартин. «Современный словарь Steam» . Страницы Steam и путешествий Мартина Бэйна . Проверено 31 декабря 2013 г.
^ «Porta Treatment: усовершенствованная внутренняя очистка котловой воды» . 18 октября 2007 г. Архивировано из оригинала 7 января 2014 г. Проверено 31 декабря 2013 г.

Шуньань К., Цин З. и Чжисинь З. (2008). Исследование влияния концентрации хлорид-ионов на коррозионное поведение углеродистой стали в фосфатном составе высокотемпературной котловой воды. Антикоррозионные методы и материалы, 55(1), 15–19.
Зендельбах, М. (1988). Очистка котельной воды: Зачем, что и как. Химическая инженерия, 95 (11), 127.
Характеристики питательной воды котла. (без даты). Получено 21 марта 2015 г. с сайта http://www.lenntech.com/applications/process/boiler/boiler-feedwater-characteristics.htm.

Внешние ссылки

Конфигурация системы питательной воды котла

[1] Лион, Фрэнк. Хиндс, А.В.Морские и военно-морские котлы. (1912). Лорд Балтимор Пресс.

[2] Осборн, Алан. Руководство для современных морских инженеров. (1965). Cornell Maritime Press, Inc.

[3] Шокре, А (2023). «Принципы, эксплуатационные проблемы и перспективы процесса очистки питательной воды котлов» . Экологические достижения . 48 . Проверено 14 октября 2023 г.

[book-4] Перейти обратно: ^а ^б Зендельбах, М. (1988). Очистка котельной воды: Зачем, что и как. Химическая инженерия, 95 (11), 127.

[5] Мишиссин, Стивен Г. (7 февраля 2012 г.). «Университет Рочестера - Исследование отказов линии отбора паровой турбины» (PDF) . Арлингтон, Вирджиния. стр. 25–26. Архивировано из оригинала (PDF) 23 сентября 2015 года . Проверено 23 февраля 2015 г.

[6] Бэйн, М. (11 декабря 2006 г.). «Внутренняя очистка котловой воды Porta Treatment для 21 века» (PDF) . Разработки в области современной паровой тяги на железных дорогах . Йорк, Великобритания. Архивировано из оригинала (PDF) 31 октября 2013 года . Проверено 31 декабря 2013 г.

[7] Бэйн, Мартин. «Современный словарь Steam» . Страницы Steam и путешествий Мартина Бэйна . Проверено 31 декабря 2013 г.

[8] «Porta Treatment: усовершенствованная внутренняя очистка котловой воды» . 18 октября 2007 г. Архивировано из оригинала 7 января 2014 г. Проверено 31 декабря 2013 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]