Котельная вода

Котельная вода — это жидкая вода внутри котла или в связанных с ним трубопроводах, насосах и другом оборудовании, предназначенная для испарения в пар . Этот термин также может применяться к сырой воде, предназначенной для использования в котлах, очищенной питательной воде котла , конденсату пара, возвращаемому в котел, или продувке котла , удаляемой из котла.

Ранняя практика

Примеси в воде оставляют твердые отложения по мере испарения пара. Эти твердые отложения теплоизолируют поверхности теплообмена, первоначально снижая скорость образования пара и потенциально приводя к тому, что металлы котла достигают температуры отказа. ^{[ 1 ]} Взрывы котлов не были редкостью, пока выжившие операторы котлов не научились периодически чистить свои котлы. Некоторые твердые частицы можно было удалить путем охлаждения котла, поэтому дифференциальное тепловое расширение приводило к растрескиванию хрупких кристаллических твердых веществ и отслаиванию металлических поверхностей котла. Остальные твердые вещества удаляли кислотной промывкой или механической очисткой . ^{[ 2 ]} Различные скорости продувки котла могли снизить частоту очистки, но эффективная эксплуатация и обслуживание отдельных котлов определялась методом проб и ошибок , пока химики не разработали средства измерения и регулирования качества воды , чтобы минимизировать требования к очистке.

Очистка котловой воды

Очистка котловой воды — это тип промышленной очистки воды, направленный на удаление или химическую модификацию веществ, потенциально вредных для котла. В разных местах используются различные типы обработки, чтобы избежать образования накипи , коррозии или вспенивания . ^{[ 3 ]} Внешняя обработка сырой воды, предназначенной для использования в котле, направлена на удаление примесей до того, как они попадут в котел. Внутренняя обработка внутри котла направлена на ограничение склонности воды к растворению котла и поддержание примесей в формах, которые с наименьшей вероятностью вызовут проблемы, прежде чем их можно будет удалить из котла при продувке котла. ^{[ 4 ]}

Внутри котла

При повышенных температурах и давлениях внутри котла вода проявляет физические и химические свойства, отличные от тех, которые наблюдаются при комнатной температуре и атмосферном давлении . Химические вещества могут быть добавлены для поддержания уровня pH , сводя к минимуму водорастворимость материалов котла, одновременно обеспечивая эффективное действие других добавленных химикатов для предотвращения пенообразования, потребления кислорода до того, как он разъест котел, для осаждения растворенных твердых веществ до того, как они образуют накипь на парообразующих поверхностях, и для удаления этих осадков вблизи поверхностей, генерирующих пар. ^{[ 5 ]}

Поглотители кислорода

Сульфит натрия или гидразин можно использовать для поддержания восстановительных условий внутри котла. ^{[ 6 ]} Сульфит менее желателен в котлах, работающих при давлении выше 1000 фунтов на квадратный дюйм (6900 кПа); ^{[ 7 ]} поскольку сульфаты, образующиеся в результате соединения с кислородом, могут образовывать сульфатные отложения или разлагаться на агрессивный диоксид серы или сероводород при повышенных температурах. ^{[ 8 ]} Избыток гидразина может испаряться паром для обеспечения защиты от коррозии путем нейтрализации углекислого газа в пароконденсатной системе; ^{[ 9 ]} но он также может разлагаться на аммиак, который разъедает медные сплавы. Продукты на основе пленкообразующих аминов , таких как Хеламин, могут быть предпочтительными для защиты от коррозии конденсатных систем с медными сплавами. ^{[ 8 ]}

Коагуляция

Котлы, работающие при давлении менее 200 фунтов на квадратный дюйм (1400 кПа) ^{[ 10 ]} возможно использование неумягченной питательной воды с добавлением карбоната натрия или гидроксида натрия для поддержания щелочных условий для осаждения карбоната кальция , гидроксида магния и силиката магния . Обработанная таким образом жесткая вода приводит к довольно высокой концентрации взвешенных твердых частиц внутри котла, которые служат ядрами осадков, предотвращающими позднее отложение накипи сульфата кальция . Природные органические материалы, такие как крахмалы , дубильные вещества и лигнины, могут быть добавлены для контроля роста кристаллов и диспергирования осадков. ^{[ 11 ]} Мягкий осадок осадков и органических материалов накапливается в покоящихся частях котла и удаляется при нижней продувке. ^{[ 8 ]}

Фосфаты

Концентраций котлового осадка, возникающих в результате коагуляционной обработки, можно избежать путем обработки фосфатом натрия , когда жесткость воды менее 60 мг/л. При достаточной щелочности при добавлении фосфата натрия образуется нерастворимый осадок гидроксиапатита с гидроксидом магния и силикатами магния и кальция . Лигнин может быть обработан для обеспечения высокой температурной стабильности для контроля отложений фосфата кальция и магнитных оксидов железа . ^{[ 12 ]} Приемлемая концентрация фосфатов снижается со 140 мг/л в котлах низкого давления до менее 40 мг/л при давлении выше 1500 фунтов на квадратный дюйм (10 000 кПа). Рекомендуемая щелочность аналогичным образом снижается с 700 мг/л до 200 мг/л в том же диапазоне давлений. Проблемы с пенообразованием чаще возникают при высокой щелочности. ^{[ 8 ]}

Скоординированный контроль pH и фосфатов направлен на ограничение щелочной коррозии, возникающей из-за концентрации гидроксильных ионов под пористыми отложениями на парогенерирующих поверхностях внутри котла. Котлы высокого давления, использующие деминерализованную воду, наиболее уязвимы к едкой коррозии. Гидролиз тринатрийфосфата представляет собой буфер pH, находящийся в равновесии с динатрийфосфатом и гидроксидом натрия. ^{[ 13 ]}

Хеланты

Хеланты , такие как этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА) или нитрилотриуксусная кислота (НТК), образуют комплексные ионы с кальцием и магнием . Растворимость этих комплексных ионов может снизить требования к продувке, если анионные карбоксилатные полимеры для контроля образования накипи добавляются . Потенциальное разложение при высоких температурах ограничивает использование хеланта котлами, работающими при давлении менее 1500 фунтов на квадратный дюйм (10 000 кПа). ^{[ 12 ]} Продукты разложения могут вызвать коррозию металла в зонах напряжения и высокой температуры. ^{[ 14 ]}

Питательная вода

Многие крупные котлы, в том числе те, которые используются на тепловых электростанциях, перерабатывают сконденсированный пар для повторного использования в котле. Конденсат пара представляет собой дистиллированную воду , но может содержать растворенные газы. Деаэратор углекислый часто используется для преобразования конденсата в питательную воду путем удаления потенциально вредных газов, включая кислород, газ , аммиак и сероводород . ^{[ 15 ]} Наличие полировального устройства ( ионообменного резервуара) помогает поддерживать чистоту воды и, в частности, защищает котел от утечки из трубки конденсатора.

Подпиточная вода

Все котлы теряют часть воды из-за утечек пара; а часть намеренно тратится на продувку котла для удаления примесей, накапливающихся внутри котла. ^{[ 16 ]} Паровозы и котлы, генерирующие пар для использования в непосредственном контакте с загрязняющими материалами, не могут перерабатывать сконденсированный пар. Для продолжения производства пара требуется замещающая вода. Подпиточная вода первоначально очищается от плавающих и взвешенных веществ. ^{[ 17 ]} Жесткую воду, предназначенную для котлов низкого давления, можно смягчить , заменив натриевую. ^{[ 18 ]} двухвалентные растворенного кальция и магния чаще всего катионы вызывают образование карбонатных и сульфатных отложений. ^{[ 19 ]} Для котлов высокого давления обычно требуется вода, деминерализованная путем обратного осмоса , дистилляции или ионного обмена . ^{[ 20 ]}

См. также

Деалкализация воды

Источники

Бэббит, Гарольд Э. и Доланд, Джеймс Дж. (1949). Инженерия водоснабжения . МакГроу-Хилл.
Лаборатории Бетца (1976). Справочник по промышленной водоподготовке (7-е изд.). Лаборатории Бетц.
Кеммер, Фрэнк Н. (1979). Справочник NALCO по водным ресурсам . МакГроу-Хилл.
Линсли, Рэй К. и Франзини, Джозеф Б. (1972). Водохозяйственное машиностроение . МакГроу-Хилл. ISBN 0-07-037959-9 .
Перри, Роберт Х.; Чилтон, Сесил Х.; Киркпатрик, Сидни Д. (1963). Справочник инженера-химика (4-е изд.). МакГроу-Хилл.
Вудрафф, Эверетт Б.; Ламмерс, Герберт Б.; Ламмерс, Томас Ф. (1984). Работа паровой установки (5-е изд.). МакГроу-Хилл. ISBN 0-07-071732-Х .

Ссылки

^ Палата стр.39-2
^ Бетц стр.95
^ Перри стр.9-50
^ Расчески, стр. 39-1 и 39-5.
^ Кеммер, стр. 39-13–39-17.
^ Вудрафф, Ламмерс и Ламмерс стр.516
^ Бетц стр.86
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Перри стр.9-51
↑ Палата стр.39-16.
^ Бетц стр.99
^ Кеммер, стр. 39-13 и 39-15.
^ Jump up to: ^а ^б Комбс стр. 39-13 и 39-16.
^ Бетц, стр. 90 и 104.
^ Бетц стр.90
^ Палата стр.14-1.
^ Вудрафф, Ламмерс и Ламмерс стр.530
^ Палата стр.39-5.
^ Линсли и Франзини, стр. 454-456.
^ Бэббит и Доланд стр.388
^ Вудрафф, Ламмерс и Ламмерс стр.527

[1] Палата стр.39-2

[2] Бетц стр.95

[3] Перри стр.9-50

[4] Расчески, стр. 39-1 и 39-5.

[5] Кеммер, стр. 39-13–39-17.

[6] Вудрафф, Ламмерс и Ламмерс стр.516

[7] Бетц стр.86

[per-8] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Перри стр.9-51

[9] Палата стр.39-16.

[10] Бетц стр.99

[11] Кеммер, стр. 39-13 и 39-15.

[k13-12] Jump up to: ^а ^б Комбс стр. 39-13 и 39-16.

[13] Бетц, стр. 90 и 104.

[14] Бетц стр.90

[15] Палата стр.14-1.

[16] Вудрафф, Ламмерс и Ламмерс стр.530

[17] Палата стр.39-5.

[18] Линсли и Франзини, стр. 454-456.

[19] Бэббит и Доланд стр.388

[20] Вудрафф, Ламмерс и Ламмерс стр.527

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

v т и Котлы
Простые котлы	Коробка Корнуолл Яйцеобразный с дымоходом стог сена Ланкашир Вагон
Жаротрубные котлы	Кокран Франко-Крости Хейкок Запуск Локомотив Пистолет Скотч поперечный Вертикальный
Водотрубные котлы	Бэбкок и Уилкокс Угловая трубка Полевая трубка Вспышка Ламонт Однотрубный Страж Спираль Стерлинг Наперсток трубки Трехбарабанный Вертикальный Тысячелистник
Электрические котлы	Электрический паровой котел Электрический водонагреватель Электродный котел
Компоненты котла	Топка Плавкая вилка Котельные трубы с внутренней нарезкой Предохранительный клапан Коптильня Оставаться Паровой купол Паровой барабан Термический сифон Указатель уровня воды
Периферийные устройства для котла	Подогреватель воздуха Котельная вода Нагреватель питательной воды Питательный насос Инжектор Выдувной клапан Пароперегреватели