38. Физико-химические характеристики котловой питательной и подпиточной воды

Важнейшим рабочим телом кроме топлива в котлах и системах теплоснабжения является вода. Она используется для различных целей: выработки пара и получения горячей воды; в качестве теплоносителя в системах отопления и горячего водоснабжения; для охлаждения ряда вспомогательных механизмов (подшипники дымососов и насосов); для удаления золы в системах гидрозолоудаления при сжигании твердого топлива; для промывки и обмывки трубных элементов поверхностей нагрева. Надежная и экономичная работа котлоагрегатов в значительной степени зависит от качества воды, применяемой для ее питания. Поэтому подробнее остановимся на технологии обработки и характеристике воды, используемой непосредственно для производства пара или горячей воды.

Вода, получаемая из источника водоснабжения, проходит систему предварительного подогрева, очистки от механических и растворенных химических и газообразных примесей, направляется в котел и затем в виде пара (насыщенного или перегретого) или горячей воды поступает потребителю. В цикле котлоагрегата вода на различных стадиях процесса имеет различные названия: 1) исходная вода, получаемая непосредственно из источников водоснабжения (река, пруд, озеро, артезианская скважина, городской или поселковый водопровод) и подвергаемая дальнейшей обработке; 2) добавочная подпиточная вода — специально приготовляемая в установках химической очистки воды и предназначаемая для питания парового и водогрейного котла дополнительно к возвращаемому конденсату; 3) питательная вода — подаваемая питательными насосами в паровой или водогрейный котел; она является смесью возвращаемого конденсата и подпиточных вод; 4) котловая вода, циркулирующая в контуре котла.

Природные воды содержат нерастворимые (механические) примеси в виде ила, песка, глины, микроорганизмов, коллоидно-растворенные вещества и растворенные различные соли и газы. Поэтому без предварительной очистки они не пригодны для питания паровых и водогрейных котлов. Это связано с тем, что песок, глина, ил могут оседать в трубах поверхностей нагрева в виде шлама и грязи и приводить к закупорке и пережогу кипятильных труб. Растворимые в воде примеси образуют в процессе работы котла на внутренних стенках труб отложения (накипь), которые проводят тепло в 80—100 раз хуже стали, что ухудшает теплообмен и вызывает пережог топлива на 5— 8 %, а при толщине отложений около 1 мм вызывает значительное повышение температуры наружной стенки трубы, что может привести к перегреву, образованию вспучин и разрывов кипятильных труб. Растворимые в воде газы (кислород, углекислый газ) вызывают коррозию внутренних поверхностей нагрева, возрастающую с увеличением рабочего давления.

Качество исходной, подпиточной, питательной и котловой воды характеризуется: количеством взвешенных частиц, сухим остатком, общим солесодержанием, жесткостью, щелочностью, содержанием кремниевой кислоты, концентрацией врдородных ионов и содержанием коррозионно-активных газов. К взвешенным веществам относятся механические примеси, удаляемые из воды путем фильтрования; количество их выражается в миллиграммах на кг (мг/кг). Сухой остаток получается испарением отфильтрованной воды при температуре 378—383 °К. Он указывает на количество растворенных в воде веществ и измеряется также в мг/кг. Окисляемость характеризуется содержанием в воде органических веществ и расходом окислителя (марганцевокислого калия—КМп04) на разрушение органических веществ при анализе воды. Органические вещества, попадающие в котловую воду, вспенивают ее и ухудшают качество получаемого пара. На жесткость воды влияет суммарное содержание в воде солей кальция и магния, являющихся накипеобразовате- лями.

Различают общую жесткость Жо, характеризуемую содержанием всех солей кальция и магния (хлоридов, сульфатов, бикарбонатов, нитратов, силикатов); карбонатную (временную) жесткость Жк, обусловленную наличием бикарбонатов кальция и магния, разлагающихся при нагревании и кипячении с выделением рыхлых осадков (шлама), оседающих в нижних частях парогенератора и удаляемых при периодической продувке, и некарбонатную (постоянную) жесткость Жнк, обусловленную присутствием в воде всех остальных солей кальция и магния (хлоридов, сульфатов, нитратов, силикатов). Общая жесткость — это сумма временной и постоянной: Ж0=ЖК+ +ЖНК. Установлена единица жесткости — миллиграмм- эквивалент кальция или магния в 1 кг воды (мг-экв/кг) или микрограмм-эквивалент в 1 кг воды (мкг-экв/кг), в 1000 раз меньший.

Щелочность характеризуется концентрацией в воде гидроксильных ОН, бикарбонатных НСО-, карбонатных COjj-, силикатных SiO|~ и SiO ионов, а также солей некоторых слабых органических кислот, называемых гуматами. Обычно различаются щелочности бикарбонат- ная, карбонатная, гидратная и общая: Щ0ъ = Щь--Щк-- --Щг. Кремне содержание характеризуется концентрацией в воде различных соединений кремния, находящихся молекулярной или коллоидной форме, и условно пересчитывается на Si02 в миллиграммах на кг (мг/кг).

Содержание растворенных газов (02, N2, С02, иногда Н2) в основном определяет коррозионные свойства воды. Вода, подготовленная для питания котла, не должна давать отложений шлама и накипи, разъедать внутренние стенки труб поверхностей нагрева, а также вспениваться. Для удаления перечисленных примесей на теплостанциях применяют различные способы их удаления.