Водный режим паровых котлов

Предварительная подготовка воды полностью не исключает присутствия в ней солей, механических примесей и газов, так как некоторое их количество остается после обработки и, кроме того, при прохождении по тракту тепловой схемы вода уносит продукты коррозии, а также с различными присосами в нее попадают газы. Частично соли и газы удаляют в обессоливающих установках, деаэраторах. Для надежной работы котла очистка питательной воды до входа в него оказывается также недостаточной. В процессе выпаривания воды (например, в барабане котла при температуре насыщения) происходит накопление солей, обусловленное различным их количеством в питательной (котловой) воде и в паре.
Поэтому дополнительно в самом котле предусматриваются обработка воды и организация водного режима, позволяющие уменьшить накипеобразование, прикипание шлама, вынос солей в турбину и коррозию. Организуются фосфатирование, обработка воды гидразином и комплексонами или комплексоннощелочная продувка, ступенчатое испарение и промывка пара конденсатом или питательной водой. Кроме того, периодически проводятся водные и химические промывки, а при остановке котла на длительное время производят консервацию пароводяного тракта.
Фосфатирование относится к коррекционному методу внутрикотловой обработки воды, заключающемуся в том, что котловую воду обрабатывают добавляемыми растворами солей фосфорной кислоты (например, тринатрийфосфатом Na3P04), в результате чего ионы Са + или Mg + +, входящие в растворимые соли, образуют рыхлый шлам выпадающий в осадок и удаляемый продувкой
Для надежного связывания солей кальция в котловой воде поддерживают определенный избыток фосфатов, что приводит к существенному повышению щелочности воды (рН>11), вызывающей коррозию металла. Поэтому при питании барабанного котла турбинным конденсатом и маломинерализованной добавочной водой (химически обессоленной) используется режим чисто фосфатной щелочности. Для поддержания умеренной щелочности котловой воды дозируют не только Na:!P04, но и смесь Na3P04 с кислой солью фосфорной кислоты Na2HP04.
Следует помнить, что значительное содержание фосфатного шлама в котловой воде может приводить к его накоплению в непродуваемых застойных зонах (например, в торцах барабана) с появлением прикипевшего шлама. Поэтому при фосфатировании следует обеспечивать активное использование продувки и движение воды без застойных и тупиковых зон в барабанах, коллекторах и трубах, а также целесообразно снижение жесткости питательной воды, например, глубоким умягчением воды и снижением присосов охлаждающей воды в конденсаторах.
Веод фосфатов в барабан котла со ступенчатым испарением производят в чистый отсек, чтобы обработать всю котловую воду. При этом обеспечивают равномерное их распределение по всей длине отсека (и по отдельным трубам) путем установки распределительной перфорированной трубы, находящейся от опускных труб на расстоянии, обеспечивающем перемешивание фосфатов с водой. Труба ввода фосфатов в одноступенчатых схемах должна быть удалена от продувочной трубы, чтобы исключить вывод фосфатов до реагирования.
Для котлов большой производительности ввод фосфатов иногда производят в солевой отсек (вторая ступень), но при условии уменьшения жесткости питательной воды. При фосфатировании щелочноземельные металлы растворимых хлоридов переходят в нерастворимые фосфаты, выпадающие в осадок В барабанных котлах удаление нерастворимых солей и шлама, а также частичное удаление растворимых солей обеспечиваются продувкой. Продувка — это вывод из барабана котла по трубам незначительной части котловой воды с высокой концентрацией солей. В зависимости от способа вывода различают непрерывную и периодическую продувку. Непрерывную продувку делают из барабана или циклонов, периодическую — из нижних коллекторов. Величина непрерывной продувки определяется солесодержанием питательной воды, пара и воды в зоне продувки и находится из солевого баланса парового котла.
С продувочной водой теряется часть теплоты и воды, проходящей обработку в цехе водоподготовки. Это заставляет искать пути снижения величины продувки. Уменьшения продувки достигают повышением солесодержания продувочной воды. Однако при этом следует помнить, что повышение общего солесодержания воды в барабане ведет к увеличению солесодержания пара и соответственно к снижению надежности и экономичности работы пароперегревателя и турбины. С целью уменьшения величины продувки без снижения качества вырабатываемого пара применяют метод ступенчатого испарения. Сущность этого метода заключается в разделении барабана на два отсека, имеющих самостоятельные контуры циркуляции, питание которых осуществляется последовательно по трубам.

К щелочным режимам относят гидразинный (или гидразинно-аммиачный) и комплексонный. Нейтральные режимы характеризуются добавкой в конденсат (питательную воду) окислителя: кислорода или перекиси водорода. Преимущественное распространение последний режим получил в прямоточных котлах СКД. Гидразинно-аммиачный водный режим реализуется добавкой в питательную воду гидразина и аммиака. Гидразин способствует связыванию кислорода:
N2H4 + 02^ N2 + H20
Гидразин как дорогой и дефицитный материал вводят в строго дозированном количестве после деаэрирования воды перед ПВД для связывания остаточного 02. Аммиак вводят в количестве, достаточном для полной нейтрализации С02 с созданием некоторого избытка гидроокиси аммония, повышающего щелочность среды до уровня рН = 9'1 ±0,1. Особенно благоприятно сказывается введение аммиака на умягченной воде.
При комплексонном водном режиме в питательную воду кроме аммиака и гидразина, дозируемых в тех же количествах, что и при гидразинно-аммиачном режиме, после деаэратора непрерывно вводят комплексоны в количестве, эквивалентном содержанию железа и меди в воде. Комплексоны — это соединения, способные образовать с катионами (Са +, Mg+i Cu +, Fe +) растворимые в воде вещества. В качестве комплексона чаще всего применяют этилендиаминтетрауксусную кислоту (ЭДТК)- С увеличением температуры падает стойкость комплексонов и снижается их эффективность.

Действенность водных режимов эффективна при регулярном химическом контроле, проводимом по установленным приборам и методам отбора и анализа пробы воды и пара оперативным персоналом и периодически центральной химической лабораторией по специальному графику, утвержденному главным инженером станции.

Гидразинно-аммиачный водный режим (ГАВР) рекомендуется на энергетических блоках, в которых трубки конденсатора и ПНД выполнены из медьсодержащих сплавов (латуни).

В воде конденсатного тракта за счет присосов воздуха в конденсаторе и на всасе конденсатного насоса растворены кислород и углекислота. Термическая деаэрация не обеспечивает полного удаления кислорода и углекислоты, поэтому ее дополняют химической обработкой питательной воды.

В конденсат (после БОУ) или в питательную воду (после деаэратора) подают гидразин-гидрат (N₂H₄∙H₂O), который вступает в реакцию с кислородом с образованием в результате азота и воды. Для обеспечения полного связывания кислорода гидразин вводят в количестве, превышающем стехиометрическое значение. Оставшийся в воде избыточный гидразин (20…60 мкг/кг перед котлом) практически полностью разлагается в котле с образованием аммиака, азота и воды.

Углекислота находится в воде в виде молекул СО₂ (растворенный газ) и раствора углекислоты Н₂СО₃. Углекислота нейтрализуется дозируемым в питательную воду аммиаком, который вводится в количестве, обеспечивающем как нейтрализацию СО₂ так и создание избытка гидроксида аммония, повышающего рН среды до 9,1 ± 0,1.

Значение показателя рН = 9,1 ± 0,1 рекомендуется при наличии в конденсатном тракте латунных трубок, но при этом не подавляется полностью ни коррозия стали, ни коррозия латуни. В результате в котел поступают оксиды железа и меди, где происходит их отложение в НРЧ. При ГАВР в котле не образуется защитных пленок, и металл корродирует. Недостатки ГАВР заметно проявились при переходе на сжигание в котлах мазута с высокими тепловыми потоками. Рост температуры стенки в НРЧ достигает 10…15°С за 1000 ч работы; внутренние отложения увеличиваются за 1000 ч на 20…30 г/м² в газомазутных котлах или на 15…20 г/м² в пылеугольных котлах; при отложениях 250…400 г/м² приходится выполнять химические очистки поверхностей нагрева. На газомазутных котлах межпромывочный период составляет 7000…10000 тыс. ч, а в некоторых случаях и меньше (4…6 месяцев, т.е. через 3000…4500 ч).

Гидразинный водный режим (ГВР) (нейтрально-восстановительный ВХР) применяется при наличии медьсодержащих сплавов в конденсатном тракте. Гидразин вводится после БОУ (перед ПНД), в питательной воде поддерживается рН = 7,7…0,2 (за счет гидразина и работы ионитовых фильтров БОУ). При этом обеспечивается: снижение концентрации соединений меди более чем в 2 раза (до 2 мкг/кг); содержание железа в питательной воде не более 10 мкг/кг; восстановление оксидов железа и перевод их в магнетит; удлинение межпромывочного периода в газомазутных котлах до 15 000 ч; уменьшение заноса проточной части турбины.

Поиск по сайту: