Глава 5. ВОДНЫЙ РЕЖИМ ПАРОВЫХ КОТЛОВ
Водоподготовка
Эффективность работы энергетической установки и ее эксплуатационная надежность зависят от качества используемой котлом воды.
Различают котловую, питательную и добавочную воды. Вода, циркулирующая в котле, называется котловой , а подаваемая в котел в процессе его работы – питательной . В качестве питательной воды обычно используют конденсат пара, который отработал в турбине и паровых вспомогательных механизмах. С этой целью конденсат собирается и возвращается в паровой Котел, таким образом, цикл использования воды поддерживается замкнутым. Для восполнения утечек пара и воды в замкнутый цикл вводят добавочную воду (дистиллят), приготовляемую в испарительных установках из морской воды.
В котловой воде при ее испарении накапливаются соли, которые поступают в котел с питательной водой и не покидают его вместе с уходящим из котла паром. Повышение концентрации раствора солей в котловой воде приводит к появлению на внутренних поверхностях нагрева плотной или рыхлой накипи. Из-за образовавшейся в трубах накипи, имеющей сравнительно низкую теплопроводность, ухудшается охлаждение труб изнутри, они могут перегреться («перегореть») и потерять прочность, что, как правило, приводит к их разрыву.
Водный режим котлов необходимо организовать так, чтобы все соли, попавшие в котел с питательной водой и склонные к накипеобразованию, выделялись в воде только в виде легкоподвижного неприкипающего шлама, то есть взвесей, удаляемых из котла с продуваемой периодически или непрерывно водой. Процесс периодического или непрерывного продувания котловой воды должен сопровождать работу любого парового котла, чтобы не допустить появления накипи. Образование в котле твердой накипи следует рассматривать как предаварийное состояние.
Под воздействием воды, пара и пароводяной смеси металлическая поверхность нагрева внутри трубы подвергается коррозии. Окислителями в этом процессе являются растворенные в воде кислород и углекислый газ. Коррозия внутренних поверхностей нагрева обусловлена в основном электрохимическими процессами. При электрохимической коррозии окисление вызвано переходом ионов металла в раствор (котловую воду) и накоплением в металле эквивалентного количества электронов. В результате появляется разность потенциалов и так называемый «коррозионный» ток. Чем больше в воде растворенных примесей, тем больше коррозионный ток и выше скорость коррозии металла.
Если температура стенки выше 250°С, то на ее поверхности образуется плотная оксидная пленка, которая препятствует развитию коррозии. Образованию такой пленки способствует щелочность воды. Кислород и углекислый газ снижают прочность защитной пленки, вызывают появление локальных язвин, особенно в местах соединений отдельных деталей. При значениях температуры более 500°С наблюдается химическая коррозия поверхности нагрева, при которой окислителем является водяной пар.
Наличие примесей в котловой воде способствует набуханию уровня и вспениванию воды в пароводяном коллекторе. В этом случае пар, выходя из коллектора, может захватить и увлечь за собой капельки воды, а вместе с ними и содержащиеся в них соли. Уносимые паром соли в итоге откладываются в пароперегревателе, трубопроводах, арматуре и даже на лопатках турбины, ухудшая их работу.
Для предотвращения уноса влаги и растворенных в ней солей необходимо: 1) погасить в пароводяном коллекторе котла кинетическую энергию струй пароводяной смеси, выходящих из подъемных труб; 2) создать равномерный выход пара через зеркало испарения; 3) обеспечить строго вертикальное движение пара в паровом пространстве с минимально возможной скоростью; 4) осуществить сепарацию пара и промывку его чистой питательной водой.
Первые две задачи решаются путем установки ниже уровня воды в коллекторе дырчатого щита с отверстиями диаметром 10–20 мм. Щит создает дополнительное сопротивление движению пара, способствует образованию паровой подушки, в которой гасится кинетическая энергия пароводяных струй. Третье условие обеспечивается установкой потолочного паросборного дырчатого щита с диаметром отверстий 10 мм, выравнивающего сбор пара по длине коллектора. Четвертая задача выполняется путем размещения в паровом пространстве коллектора сепарационного устройства и специального щита, образующего каскад воды. На щит подают около половины вводимой в коллектор питательной воды, которая растекается по его поверхности ровным слоем. Пар подается под щит и проходит через слой стекающей питательной воды. При этом капли котловой воды, содержавшиеся в паре, уносятся питательной водой. Вместо них пар захватывает капли питательной воды, в которой солей значительно меньше, и направляется в сепаратор, где отделяется от влаги. В итоге пар, выходящий из коллектора котла, очищается. Специальная химическая служба контролирует чистоту пара отбором проб.
Для обеспечения надежной работы котла производят вне- и внутрикотловую обработку воды, продувку котла и сепарацию пара.
Требования к качеству котловой воды зависят от назначения котла и рабочего давления пара. Основными показателями качества воды являются: общее солесодержание, содержание хлоридов, общая жесткость, щелочность, щелочное, фосфатное и нитратное числа, концентрация водородных ионов, содержание газов.
Общая жесткость определяется количеством растворенных в воде солей кальция и магния, которые являются основными накипеобразующими веществами. Количественно жесткость характеризуется суммарной концентрацией ионов кальция и магния, выраженной в миллиграмм-эквивалентах на 1 кг воды (мг-экв/кг). Миллиграмм-эквивалент – это количество вещества, соответствующее его атомной массе. Принятый за единицу жесткости 1 мг-экв/кг соответствует содержанию 0,02 мг кальция и 0,012 мг магния в 1 кг воды.
Щелочность воды обусловлена введением в нее химических соединений (реагентов) с целью уменьшения жесткости, а следовательно, накипеобразования. Показателем щелочности служит щелочное число, под которым понимают количество кислоты, необходимой для нейтрализации раствора, пересчитанное на концентрацию щелочи NaOH в мг/кг воды. О щелочности воды можно судить также по фосфатному и нитратному числам и концентрации водородных ионов. Фосфатное число характеризует количество фосфорного ангидрида РО 4 , а нитратное – содержание в воде NaNO 3 в мг/кг. Концентрацию водородных ионов определяет водородный показатель рН. Чистая нейтральная вода при температуре 22°С имеет рН = 7. Если рН < 7, то вода имеет щелочную реакцию; если рН > 7, то кислотную.
Содержание газов показывает концентрацию в воде кислорода и углекислого газа в мг/кг. Кислород – основной коррозионный агент, вызывающий коррозию поверхностей нагрева котла. Углекислый газ способствует активизации коррозионных процессов, влияет на процессы водоподготовки. Растворимость газов в воде зависит от давления газа над водой и температуры воды. С ростом давления растворимость газов в воде повышается, а с увеличением температуры – уменьшается. При кипении воды растворимость кислорода стремится к нулю.
Нормы качества воды для котлов морских судов приведены в табл. 5.1. Таким образом, основные задачи водоподготовки и водного режима котлов заключаются в устранении накипеобразования, снижении коррозионного воздействия, уменьшении солевого уноса.
Правильная организация водно-химического режима котла преследует ряд значимых целей, среди которых можно выделить максимально безопасную, экономичную и надежную эксплуатацию оборудования, оптимизация работы отопительного котла. Кроме того, именно рациональная организация водно-химического режима также способна предотвратить на стенках отопительного котла и других составных частей системы отложений всех известных типов. Также стабильный водно-химический режим котла оберегает отопительную систему от коррозии и способствует получению максимально чистого пара. Для того чтобы в любой отопительной системе поддерживался оптимальный водно-химический режим, необходимо понимать, что неотъемлемым компонентом её организации является химический контроль, организованный в соответствии с действующими стандартами и требованиями.
Влияние солесодержания воды на работу котла
Солесодержание котловой воды оказывает решающее воздействие на показатель жесткости воды. Таким образом, жесткость воды прямо пропорциональна количеству находящимся в ней солям магния и кальция. Накипь, образующаяся на внутренних стенках труб, а также ведущих элементах отопительной системы представляет собой немалую угрозу, поскольку оказывает негативное воздействие на теплопроводность металла, увеличивая время нагревания и затраты энергии. Водоподготовка и умягчитель воды для котла позволяют со временем привести к норме показатели солесодержания воды к необходимым и в течение длительного времени удерживать их в рамках нормы. Несмотря на то, что мероприятия, целью которых является понижение показателей солености воды, являются достаточно дорогостоящими, стоит отметить, что сумма, уплаченная за сохранение оборудование в надлежащем виде, значительно меньше той, что могла бы потребоваться для ремонта вышедшей из строя по причине известковых накоплений техники.
Содержание анионов и катионов влияет на такой показатель, как солесодержание котловой воды. В свою очередь, солесодержание во многом влияет на уровень минерализации воды. Вследствие упаривания воды, а также усиления притока солей на аппаратах непрерывно накапливаются нежелательные примеси. Однако в испаряющейся воде эти примеси в большинстве случаев отсутствуют, исключение составляют соли кремния. Во избежание негативных последствий именно эти соли могут нанести вред составным частям отопительной системы. Стоит отметить исключительную роль профилактических мер и учет критического уровня накопления солей. В данном случае критическим называется уровень соли, провоцирующий вспенивание воды, когда происходит значительное ухудшение её показателей.
Правила выбора фильтра для умягчения воды
Правила ведения водно-химического режима, уход за оборудованием
Для того чтобы в отопительной системе поддерживался постоянный водно-химический баланс, необходимо периодическое осуществление контроля над настоянием внутренней среды. Периодичность подобного контроля зависит, главным образом, от вида котла и его структурных особенностей, а также от действующих санитарных норм и стандартов. Чтобы максимально повысить качество используемой воды и провести все необходимые процедуры, к которым относятся деаэрация воды, её подготовка к подпитке котлов и системе теплоснабжения, необходимо тщательно изучить её исходные свойства. Не менее важными факторами выступают назначение котельной, требования к теплоносителю, а также его технические характеристики.
В случае если трубы, по которым течет котловая вода, вынуждены соприкасаться с коррозионной средой, необходимо тщательно продумать систему антикоррозийной защиты. Принимать оборудование в эксплуатацию допустимо только при наличии уверенности в её исправности, полной загрузки имеющихся фильтров и в случае, если циркуляция воды в котле происходит стабильно и не нарушается. Для получения большей уверенности в исправности оборудования следует также установить отборники проб пара и воды из нержавеющей стали на участках водоотопительной системы, на которые распространяется контроль.
Обязательными условиями работы с отопительным оборудованием для поддержания водно-химического режима являются наладка, ревизия и другие теплохимические испытания. Обязательны также такие процедуры, как замена поврежденных котлов и их ремонт. Для поддержания основных свойств воды также требуются смена топлива, осмотр внутреннего пространства отопительной установки, анализ взятых проб отложений и внутренней поверхности вырезов образцов труб, а также установка дополнительного оборудования. Периодичность проведения работ подобного типа определяется в первую очередь графиком ремонтных работ.
Использование материалов разрешено только при наличии индексируемой ссылки на страницу с материалом.
Инструкция по ведению водно-химического режима
Связность, о которой мы не раз говорили, это когда последующее изложение так или иначе опирается на предыдущее изложение или хотя бы апеллирует к нему.
Первый раздел – Общие положения. В нем только скупая информация. Так обычно принято в инструкциях. Тем не менее, ее можно считать вводной информацией по отношению к другим разделам.
Второй раздел – Принципиальная тепловая схема и основное оборудование. Здесь изрядное количество сведений, которые далее, в последующих разделах, никак не используются. Является ли она лишней – вопрос дискуссионный. Традиционно, мы даем химикам ТЭС какие-то минимальные "лишние" знания об оборудовании и тепловой схеме, чтобы они могли ориентироваться и в тех нештатных ситуациях, которые в полном их объеме в инструкции невозможно предусмотреть.
Третий раздел – ПРОЦЕССЫ, ПРОТЕКАЮЩИЕ В ПАРО-КОНДЕНСАТНО-ВОДЯНОМ ТРАКТЕ. Здесь, в цепочке изложения первый, второй и третий разделы, в полной мере соблюдены связность и последовательность, потому что в третьем разделе мы описываем процессы, связанные с конкретным оборудованием, о котором получили необходимые сведения в предыдущем разделе. Раздел довольно объемный для традиционных ТЭС. Но найти и отобрать самостоятельно нужные сведения по водно-химическому режиму ПГУ пока не просто для эксплуатационных химиков, поэтому и увеличен объем этого раздела.
Следующие разделы продолжают развивать тему ведения ВХР в разных ее аспектах и завершает ее раздел Меры безопасности. Текст этого раздела построен так, что речь идет в основном о том, какие меры безопасности должны поддерживаться в процессе эксплуатации оборудования и при выполнении работ. Если бы речь шла о мерах безопасности, которые следует осуществить до перехода к эксплуатации оборудования, то место этого раздела в плане последовательности изложения должно было бы быть впереди, после раздела Общие положения. Впрочем, меры безопасности должны предприниматься и до и после начала эксплуатации. Так что с местом этого раздела есть неопределенность. Схема составляемых инструкций обычно согласовывается с Заказчиком и в зависимости от его пожелания и прочих соображений раздел о безопасности может оказаться в списке разделов и на последнем месте, и на втором.>>
Перечень принятых сокращений и условных обозначений
| БЩУ | Блочный щит управления |
| ВД | Высокое давление |
| ВХР | Водно-химический режим |
| ВПУ | Водоподготовительная установка |
| КИП | Контрольно-измерительные приборы |
| КТЦ | Котлотурбинный цех |
| МЩУ | Местный щит управления |
| НД | Низкое давление |
| ПГУ | Парогазовая установка |
| СД | Среднее давление (или промежуточного давления) |
| ТЭС | Теплоэлектростанция |
| ФСД | Фильтр смешанного действия |
| ЦТАИ | Цех тепловой автоматики и измерений |
| DCS | Распределительная система управления (РСУ) |
| PLC | Программируемый логический контроллер (ПЛК) |
Соблюдение водно-химического режима (ВХР) является необходимым с целью предотвращения развития коррозии и образования отложений в любом оборудовании, где обращается вода.
АКВА-Композит оказывает услуги в области подбора реагентов и оборудования для установления правильного водно-химического режима паровых, водогрейных котельных и систем охлаждения
ИНСТРУКЦИЯ ПО ВЕДЕНИЮ ВОДНО - ХИМИЧЕСКОГО РЕЖИМА
1. Организовать водно-химический режим с целью обеспечения надежной работы , трубопроводов и другого оборудования без повреждения и снижения экономичности, вызванных коррозией металла. Не допускать образование накипи, отложений и шлама на теплопередающих поверхностях оборудования и трубопроводах в котельных, систем теплоснабжения и теплопотребления.
2. Организацию водно-химического режима работы оборудования и его контроль осуществляет подготовленный персонал химической лаборатории или структурного подразделения организации. Организация имеет право привлекать для контроля за водно-химическим режимом другие специализированные организации.
3. Периодичность химического контроля водно-химического режима оборудования устанавливается специализированной наладочной организацией с учетом качества исходной воды и состояния действующего оборудования.
Периодичность контроля качества исходной, подпиточной и сетевой воды, а также воды в точках распределительной сети источников теплоты и тепловых сетей с открытой системой теплоснабжения определяется в соответствии с требованиями санитарных норм и правил. На основании периодичности составляется график химконтроля за водно-химическим режимом.
4. Выбор способов деаэрации питательной воды паровых котлов и подпиточной воды тепловой сети, способов для подпитки котлов и подпитки систем теплоснабжения, разработка технологий водоподготовки должны производиться специализированной (проектной, наладочной) организацией с учетом качества исходной (сырой) воды, назначения котельной, санитарных требований к теплоносителю, требований, определяемых конструкцией теплопотребляющего оборудования, условий безопасной эксплуатации, технико-экономических показателей и в соответствии с требованиями заводов-изготовителей. Внутрикотловой водно-химический режим и его коррекция определяются специализированной наладочной организацией на основании теплотехнических испытаний. Эксплуатация котлов без докотловой или внутрикотловой обработки воды не допускается. Любые изменения проектных схем и конструкций оборудования, которые могут влиять на работу водоподготовительных установок, а также на водно-химический режим котельной, согласовываются со специализированной (проектной, наладочной) организацией.
5. Оборудование, трубопроводы и арматура водоподготовительных установок и установок очистки конденсата, а также строительных конструкций, поверхности которых соприкасаются с коррозионно-активной средой, защищаются специальным антикоррозионным покрытием или изготавливаются из коррозионно-стойких материалов.
6. Котельные принимаются в эксплуатацию только при исправном оборудовании водоподготовительной установки, включая , при полной загрузке фильтров и оснащении их контрольно-измерительными приборами. Состав водоподготовительной установки и способ деаэрации (вакуумный, атмосферный деаэратор) определяются технико-экономическим обоснованием при проектировании.
7. На всех контролируемых участках пароводяного тракта устанавливаются с холодильниками для охлаждения проб до 20-40 °C. Пробоотборные линии и поверхности охлаждения холодильников выполняются из нержавеющей стали.
8. До ввода тепловых энергоустановок в эксплуатацию следует: наладить работу водоподготовки и системы деаэрации с привлечением специализированной организации, провести испытание на прочность и плотность деаэратора и аппаратов водоподготовки питательной и подпиточной воды. При отсутствии в паровой котельной пара для работы деаэратора до пуска котла необходимо выполнить только испытание на прочность и плотность деаэратора и осуществить наладку гидравлической части аппарата;
подвергнуть котел реагентной или водной с привлечением специализированной организации (способ промывки котла в зависимости от местных условий определяет наладочная организация). В случае необходимости до подключения котла подвергаются промывке аппараты и трассы тепловодоснабжения, к которым подключается водогрейный котел. Котел может быть включен в работу только после завершения его промывки, когда жесткость и содержание растворенного кислорода в воде перед котлом будут соответствовать требованиям настоящих Правил; концентрация соединений железа при этом не должна превышать предельные показатели более чем на 50 %.
9. Для тепловых энергоустановок с учетом требований предприятий-изготовителей, настоящих Правил и других нормативно-технических документов разрабатываются инструкция по ведению водно-химического режима и инструкция по эксплуатации установки (установок) для докотловой обработки воды с режимными картами, в которых должны быть указаны:
назначение инструкции и перечень должностей, для которых знание инструкции обязательно;
перечень использованных при составлении инструкции документов;
технические данные и краткое описание основных узлов, а также основного и вспомогательного оборудования, в том числе котлов, деаэрационной установки, установок для коррекционной обработки, установок для консервации и химической очистки оборудования, установок для водоподготовки со складским хозяйством;
перечень и схема точек отбора проб воды, пара и конденсата для ручного и автоматического химического контроля;
нормы качества добавочной, питательной и котловой воды, пара и конденсата;
нормы качества подпиточной и сетевой воды в тепловых сетях;
график, объемы и методы химического контроля, методики проведения химических анализов со ссылкой на нормативную документацию;
перечень и краткое описание систем автоматики, измерений и сигнализации установок для докотловой обработки воды и используемых в организации контроля за водно-химическим режимом;
порядок выполнения операций по подготовке и пуску оборудования и включению его в работу в периоды нормальной эксплуатации, после останова оборудования, а также после монтажа или ремонта установок (проверка окончания работ на оборудовании, осмотр оборудования, проверка готовности к пуску, подготовка к пуску, пуск оборудования из различных тепловых состояний);
порядок выполнения операций по обслуживанию оборудования во время нормальной эксплуатации;
порядок выполнения операций по контролю за режимом деаэрации, режимом коррекционной обработки воды при пуске, нормальной эксплуатации и остановке котла;
порядок выполнения операций при остановке оборудования (в резерв, для ремонта, аварийно) и мероприятий, проводимых во время остановки (отмывка, консервация, оценка состояния оборудования для выявления необходимости очисток, принятие мер против коррозионных повреждений, ремонт и т. п.);
случаи, в которых не допускается пуск оборудования и выполнение отдельных операций при его работе;
перечень возможных неисправностей и мер по их ликвидации;
основные правила техники безопасности при обслуживании основного и вспомогательного оборудования и при работе в химической лаборатории;
схема водоподготовительных установок и установок для коррекционной обработки;
перечень и нормы расхода реагентов, необходимых для эксплуатации водоподготовительных установок и коррекционной обработки, а также реактивов, предназначенных для аналитических определений.
10. Инструкции и режимные карты утверждаются техническим руководителем организации и находятся на рабочих местах персонала.
11. Периодически, не реже 1 раза в 3 года, с привлечением специализированной организации, производить ревизию водоподготовительного оборудования и его наладку, теплохимические испытания паровых и водогрейных котлов и наладку их водно-химических режимов, по результатам которых следует вносить необходимые корректировки в инструкцию по ведению водно-химического режима, а также в инструкцию по эксплуатации установок для докотловой обработки воды и в режимные карты водно-химического режима. В режимные карты и инструкции по ведению водно-химического режима и эксплуатации установок докотловой обработки воды при этом вносятся изменения, а сами они переутверждаются.
До указанного срока режимные карты следует пересматривать в случаях повреждения котлов по причинам, связанным с их водно-химическим режимом, а также при реконструкции котлов, изменении вида топлива или основных параметров (давление, производительность, температура перегретого пара), водно-химического режима и водоподготовительной установки, при изменении требований к качеству исходной и обработанной воды.
12. В котельных организовывается ежегодный внутренний осмотр основного оборудования (барабаны и коллекторы котлов) и вспомогательного оборудования водоподготовительных установок (фильтров, складов мокрого хранения реагентов, оборудования для коррекционной обработки и т. д.) с составлением актов, утверждаемых техническим руководителем.
Внутренние осмотры оборудования, отбор проб отложений, вырезку образцов труб, составление актов осмотров, а также расследование аварий и неполадок, связанных с водно-химическим режимом, должен выполнять персонал соответствующего технологического цеха с участием персонала химического цеха (лаборатории или соответствующего подразделения), а при отсутствии такового с привлечением по договору представителей наладочных организаций.
13. В дополнение к внутреннему осмотру оборудования организовываются вырезки образцов наиболее теплонапряженных труб котлов, а также отбор проб отложений и шлама из подогревателей, трубопроводов и другого оборудования.
Периодичность вырезок образцов труб котельного оборудования устанавливает специализированная наладочная организация при наладке водно-химических режимов оборудования с учетом графиков проведения капитальных ремонтов оборудования с внесением этой величины в инструкции по ведению водно-химического режима, но не реже, чем через:
15 000 ч эксплуатации котлов, работающих на жидком и газообразном топливе или на их смеси;
18 000 ч эксплуатации котлов, работающих на твердом топливе или смеси твердого и газообразного топлива.
14. Периодичность и водогрейного оборудования устанавливается такой, чтобы удельная загрязненность отложениями на наиболее теплонапряженных участках поверхностей нагрева котла к моменту его остановки на чистку не превышала:
для паровых котлов - 500 г/м2 при работе на газообразном и твердом топливе, 300 г/м2 при работе на жидком топливе; для водогрейных котлов - 1000 г/м2.
Для сетевых подогревателей очистку следует проводить при превышении температурного напора выше установленных норм или увеличении гидравлического сопротивления более чем в 1,5 раза по сравнению с проектными данными.
Способ проведения очистки оборудования, а также необходимость принятия других мер, препятствующих коррозии и образованию отложений, определяются специализированной наладочной организацией в зависимости от количества и химического состава отложения, а также на основании данных внутреннего осмотра оборудования. Для оценки эффективности проведенной химической очистки оборудования контрольные образцы труб вырезают до и после очистки.
15. Качество котловой воды и добавочной воды для подпитки паровых котлов, а также качество составляющих питательной воды (конденсат регенеративных, сетевых и других подогревателей, вод дренажных баков, баков нижних точек, баков запаса конденсата и других потоков) устанавливается в режимных картах по ведению водно-химического режима тепловых энергоустановок по результатам теплохимических испытаний и наладки оборудования. Качество указанных вод должно быть таким, чтобы обеспечивалось соблюдение норм качества питательной воды. При загрязненности составляющих питательной воды, вызывающей нарушение норм, они до возвращения в цикл подвергаются очистке или сбрасываются.
Качество насыщенного пара паровых котлов устанавливается в режимных картах водно-химического режима по результатам тепло-химических испытаний.
16. Непосредственная присадка гидразина и других токсичных веществ в подпиточную воду тепловых сетей и сетевую воду не допускается.
и для коррекционной обработки подпиточной и сетевой воды, проходят гигиеническую оценку в установленном порядке для применения в практике горячего водоснабжения. Остаточное содержание (концентрации) веществ в воде не должно превышать гигиенических нормативов.
17. Каждый случай подачи необработанной воды для подпитки тепловой сети отмечается в оперативном журнале с указанием количества поданной воды и источника водоснабжения. Контроль качества сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах каждого вывода осуществляется с помощью специальных пробоотборников.
18. В котельной необходимо вести журнал (ведомость) по водоподготовке и водно-химическому режиму котлов для записей результатов анализов воды, пара, конденсата, реагентов, о продувках котлов и операциях по обслуживанию оборудования водоподготовки в соответствии с утвержденной режимной картой и периодичностью химического контроля. При каждой остановке котла для чистки внутренних поверхностей его элементов в журнале по водоподготовке производится описание физико-механических свойств и толщины отложений, накипи и шлама.
19. На резервных линиях сырой воды, присоединенных к линиям умягченной воды или конденсата, а также к питательным бакам, устанавливают два запорных органа и контрольный кран между ними. Запорные органы должны находиться в закрытом положении и быть опломбированы, контрольный кран открыт. 22. для тепловых энергоустановок устанавливаются требованиями изготовителя оборудования тепловых энергоустановок. При отсутствии указанных требований по качеству следует руководствоваться государственными стандартами.
Методические указания
по надзору за водно-химическим режимом
паровых и водогрейных котлов
РД 10-165-97
Коллектив авторов: Котельников В. С., Хапонен Н. А., Шельпяков А. А., Шаталов А. А., Семенова И. В. (Госгортехнадзор России), Петреня Ю. К., Кокошкин И. А., Петров В. Ю., Сутоцкий Г. П., Белов П. В. (АООТ "НПО ЦКТИ им. И. И. Ползунова"), Тихомиров А. А.Методические указания по надзору за водно-химическим режимом паровых и водогрейных котлов предназначены для инспекторского состава органов Госгортехнадзора России, осуществляющих надзор за безопасной эксплуатацией паровых и водогрейных котлов, а также для специалистов предприятий и организаций (независимо от ведомственной принадлежности и форм собственности) и граждан, занимающихся проектированием, изготовлением, эксплуатацией и техническим диагностированием паровых и водогрейных котлов.1. ВВЕДЕНИЕ
Методические указания по надзору за водно-химическим режимом паровых и водогрейных котлов разработаны в соответствии с постановлением коллегии Госгортехнадзора России от 02.09.97 № 26 (п. 4.2) в развитие требований Правил устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов, утвержденных Госгортехнадзором России 28 мая 1993 г. Настоящие методические указания определяют: порядок подготовки питательной и подпиточной воды; качество питательной и котловой воды для различных типов котлов; объем химического контроля; требования к оснащению лабораторий и ведению эксплуатационной документации. Методические указания предназначены для инспекторского состава органов Госгортехнадзора России, осуществляющих надзор за безопасной эксплуатацией паровых и водогрейных котлов. Они могут быть использованы в практической деятельности специалистами предприятий и организаций (независимо от ведомственной принадлежности и форм собственности), а также гражданами, занимающимися проектированием, изготовлением, эксплуатацией и техническим диагностированием паровых и водогрейных котлов. На надежность, безопасность и экономичность котла существенное влияние оказывает качество питательной и сетевой воды. Накипь толщиной в 2-3 мм вызывает резкое повышение температуры стенок экранных или кипятильных труб (до 800-900 °С). Перерасход топлива при этом для некоторых типов котлов может составлять 2-4 %. Водно-химический режим должен обеспечивать работу котла и питательного тракта без повреждения их элементов вследствие отложений накипи и шлама, повышения относительной щелочности котловой воды до опасных пределов или в результате коррозии металла. При оценке состояния наружных и внутренних поверхностей нагрева котла, а также необогреваемых поверхностей, находящихся под давлением, инспекторы Госгортехнадзора России и специалисты должны проверить соблюдение требований настоящих методических указаний, ведомственных нормативных документов, перечень которых приведен в разделе 9, инструкций заводов-изготовителей оборудования, а также проанализировать техническую документацию, касающуюся работы водоподготовительной установки, организации водно-химического режима и химического контроля за водно-химическим режимом.2. ПОДГОТОВКА ПИТАТЕЛЬНОЙ И ПОДПИТОЧНОЙ ВОДЫ
2.1. Паровые котлы с естественной и многократной принудительной циркуляцией паропроизводительностью 0,7 т/ч и более, паровые прямоточные котлы независимо от паропроизводительности, а также водогрейные котлы должны быть оборудованы установками для докотловой обработки воды. 2.2. Подпитка сырой водой котлов, оборудованных устройством для докотловой обработки воды, не допускается. 2.3. В тех случаях, когда проектом предусматривается в аварийных случаях подпитка котла сырой водой, на линиях сырой воды, присоединенных к линиям умягченной добавочной воды или конденсата, а также к питательным бакам, должны устанавливаться по два запорных органа и контрольный кран между ними. При нормальной эксплуатации запорные органы должны находиться в закрытом положении и быть опломбированы, а контрольный кран должен быть открыт. 2.4. Каждый случай подпитки котлов сырой водой должен фиксироваться в журнале по водоподготовке (водно-химическому режиму) с указанием длительности подпитки и качества питательной воды в этот период. 2.5. У котлов паропроизводительностью менее 0,7 т/ч период между чистками должен быть таким, чтобы толщина отложений на наиболее теплонапряженных участках поверхностей нагрева котла к моменту его остановки на чистку не превышала 0,5 мм.3. КАЧЕСТВО ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ
3.1. Показатели качества питательной воды котлов с естественной и многократной принудительной циркуляцией паропроизводительностью 0,7 т/ч и более не должны превышать значений, указанных в табл. 1, 2, 3.Таблица 1
Показатели качества питательной
воды.
Паровые газотрубные котлы
Таблица 2
Водотрубные котлы с естественной циркуляцией (в том числе котлы-бойлеры)
с рабочим давлением пара до 4 МПа (40 кгс/см 2)
|
Показатель |
Рабочее давление, МПа (кгс/см) |
|||
| Содержание, мкг/кг: | ||||
|
Не нормируется |
300/Не нормируется* |
|||
| соединений меди (в пересчете на С u) |
Не нормируется |
10/Не нормируется* |
||
| растворенного кислорода (для котлов с паропроизводительностью 2 т/ч и более**) | ||||
| Значение рН при температуре 25°С*** | ||||
| * В числителе указаны значения для котлов, работающих на жидком топливе, в знаменателе - на других видах топлива. ** Для котлов, не имеющих экономайзеров, и для котлов с чугунными экономайзерами содержание растворенного кислорода допускается до 100 мкг/кг при сжигании любого вида топлива. *** В отдельных случаях, обоснованных специализированной научно-исследовательской организацией, может быть допущено снижение рН до 7,0. Перечень специализированных научно-исследовательских организаций приведен в приложении 5 Правил устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов. | ||||
Таблица 3
Показатели
качества питательной воды.
Паровые и энерготехнологические котлы и котлы-утилизаторы
с рабочим давлением пара до 5 МПа (50 кгс/см 2)
|
Показатель |
Рабочее давление, МПа (кгс/см 2) |
|||||
|
1,4 (14) и 1,8 (18) |
4 (40) и 5 (50) |
|||||
|
Температура греющего газа (расчетная), °С |
||||||
|
До 1200 включительно |
До 1200 включительно |
До 1200 включительно |
||||
| Прозрачность по шрифту, см, не менее | ||||||
| Общая жесткость, мкг-экв/кг | ||||||
| Содержание, мкг/кг: | ||||||
| соединений железа (в пересчете на Fe) |
Не нормируется |
|||||
| растворенного кислорода: | ||||||
| а) для котлов с чугунным экономайзером или без экономайзера | ||||||
| б) для котлов со стальным экономайзером | ||||||
| Значение рН при температуре 25°С |
Не менее 8,5**** |
|||||
| Содержание нефтепродуктов, мг/кг | ||||||
| * В числителе приведены данные для водотрубных, в знаменателе - для газотрубных котлов. ** Для водотрубных котлов с рабочим давлением пара 1,8 МПа (18 кгс/см 2) жесткость не должна быть более 15 мкг-экв/кг. *** Допускается увеличение содержания соединений железа до 100 мкг/кг при условии применения методов реагентной обработки воды, уменьшающих интенсивность образования накипи за счет перевода соединений железа в раствор, при этом должны соблюдаться согласованные с Госгортехнадзором России нормативы по допускаемому количеству отложений на внутренней поверхности парогенерирующих труб. Заключение о возможности указанного увеличения содержания соединений железа в питательной воде дается специализированной научно-исследовательской организацией. **** Значение рН устанавливается в зависимости от материалов, применяемых в оборудовании пароконденсатного тракта, но не более 9,5. | ||||||
Таблица 4
Показатели качества сетевой и
подпиточной воды.
Водогрейные котлы
|
Показатель |
Система теплоснабжения |
|||||
|
открытая |
закрытая |
|||||
|
Температура сетевой воды, °С |
||||||
| Прозрачность по шрифту, см, не менее | ||||||
| Карбонатная жесткость, мкг-экв/кг: | ||||||
| при рН не более 8,5 | ||||||
| при рН более 8,5 |
Не допускается |
По расчету РД 24.031.120-91 |
||||
| Содержание, мкг/кг: | ||||||
| растворенного кислорода | ||||||
| соединений железа (в пересчете на Fe) | ||||||
| Значение рН при температуре 25 °С |
От 7,0 до 8,5 |
От 7,0 до 11,0** |
||||
| Содержание нефтепродуктов, мг/кг | ||||||
| * В числителе приведены данные для котлов на твердом топливе, в знаменателе - на жидком и газообразном топливе. ** Для теплосетей, в которых водогрейные котлы работают параллельно с бойлерами, имеющими латунные трубки, верхнее значение рН для сетевой воды не должно превышать 9,5. | ||||||
4. КАЧЕСТВО КОТЛОВОЙ ВОДЫ
4.1. Нормы качества котловой воды, необходимый режим ее коррекционной обработки, режимы непрерывной и периодической продувок принимаются на основании инструкции предприятия-изготовителя котла, типовых инструкций по ведению водно-химического режима и других ведомственных нормативных документов или на основании результатов теплохимических испытаний. При этом для паровых котлов давлением до 4 МПа (40 кгс/см 2) включительно, имеющих заклепочные соединения, относительная щелочность котловой воды не должна превышать 20 %. Для котлов со сварными барабанами и креплением труб методом вальцовки (или вальцовки с уплотнительной подваркой) относительная щелочность котловой воды допускается до 50 %, для котлов со сварными барабанами и приварными трубами относительная щелочность котловой воды не нормируется.5. ЗАДАЧИ И ОБЪЕМ ХИМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ
5.1. Химический контроль за качеством воды и пара в промышленных котельных должен обеспечивать надежную и экономичную эксплуатацию всех аппаратов и элементов тепловой схемы, и в первую очередь самих котельных агрегатов. 5.2. Химический контроль должен давать четкое количественное представление о составе исходной воды и динамике изменений этого состава в тракте котельной и в системе водоподготовки во времени, о качестве конденсата, возвращаемого в питательную систему котлов, а также о качестве пара, выдаваемого котлами. 5.3. Данные химических анализов должны давать возможность проведения расчетов величин продувки котлов, влажности пара, возврата конденсата в питательную систему котлов, а также эффективности работы обескислороживающей установки. 5.4. Необходимый объем химического контроля в каждой конкретной котельной определяется конструктивными особенностями котлов, особенностями общей тепловой схемы, принятым способом водоподготовки и качеством возвращаемого конденсата. 5.5. Общий объем контроля с учетом конкретных условий и требований нормативно-технических документов устанавливает пусконаладочная организация, но он не должен быть меньше указанного в табл. 5, 6, 7. 5.6. Отбор проб воды и пара должен быть организован в соответствии с требованиями РД 24.031.121-91 [ 7] и табл. 5, 6, 7. 5.7. Для проведения анализов каждая точка отбора пробы оборудуется своим трубопроводом диаметром не более Ду10, на котором устройства для отбора проб располагаются в следующей последовательности: 5.7.1. Пробоотборник (зонд). 5.7.2. Запорный вентиль Ду6, установленный за пробоотборником (для котлов группы 3 устанавливают последовательно два вентиля). 5.7.3. Холодильник. 5.7.4. Дроссельный игольчатый вентиль Ду6, установленный на выходе из холодильника. 5.8. При монтаже линий отбора пробы должен быть выдержан уклон в сторону движения среды; трубопроводы, независимо от их длины, не должны иметь тепловой изоляции, но для обеспечения безопасности их необходимо ограждать. 5.9. При отборе проб воды и пара на анализ должны быть созданы все условия для получения представительной пробы. В частности, при отборе пробы для анализа на содержание соединений, находящихся частично в грубодисперсной форме (железо), пробоотборную линию следует периодически продувать. После окончания продувки устанавливают необходимый расход пробы анализируемой воды и ее температуру; отбор проб следует производить не ранее чем через 3 ч после продувки линии. Необходимым условием представительности отбора является в этом случае непрерывное действие пробоотборной точки. При отборе и транспортировании пробы создают условия, исключающие возможность загрязнения пробы из окружающей среды. Пробы питательной воды и конденсата пара отбирают в полиэтиленовые сосуды. 5.10. Трубопроводы и змеевик холодильника точек отбора проб, где контролируется содержание растворенного кислорода и железа, должны выполняться из стали 12Х18Н10Т по ГОСТ 9941-81.Таблица 5
|
Тип котла |
Возможные способы и фазы водоподготовки 8 |
Анализируемая среда |
Определяемые показатели |
||||||||||||||||||
|
Прозрачность |
Щелочность |
Жесткость |
Кислород |
Углекислота |
Кремнекислота |
Нефтепродукты |
|||||||||||||||
|
Число определений в сутки |
|||||||||||||||||||||
| Na-катионирование, термическая деаэрация; реагентная или безреагентная обработка воды (внутрикотловая) | Исходная вода | ||||||||||||||||||||
|
Е-1,6-9 (ММЗ и МКЗ) |
Химически очищенная вода | ||||||||||||||||||||
| Конденсат пара | |||||||||||||||||||||
| Питательная вода | |||||||||||||||||||||
| Котловая вода | |||||||||||||||||||||
| Фильтрование, Na-катионирова-ние, термическая деаэрация. аминирование; то же, с предварительной коагуляцией | Исходная вода | ||||||||||||||||||||
|
Е-50-14; Е-4-14- |
Осветленная вода | ||||||||||||||||||||
| Химически очищенная вода | |||||||||||||||||||||
| Конденсат | |||||||||||||||||||||
| Питательная вода | |||||||||||||||||||||
| Котловая вода | |||||||||||||||||||||
| Насыщенный пар | |||||||||||||||||||||
| Известкование, фильтрование, Na-катионирование в две ступени, термическая деаэрация, фосфатирование и аминирование. Коагуляция, фильтрование, Na-катионирование в две ступени, термическая деа эрация, аминирование, гексамета фосфатирование | Исходная вода | ||||||||||||||||||||
|
Е-75-40 (котлы |
Осветленная вода | ||||||||||||||||||||
| Химически очищенная вода | |||||||||||||||||||||
| Конденсат | |||||||||||||||||||||
| Питательная вода | |||||||||||||||||||||
| Котловая вода чистого отсека | |||||||||||||||||||||
| Котловая вода солевого отсека | |||||||||||||||||||||
| Насыщенный пар | |||||||||||||||||||||
| Подпиточная вода | |||||||||||||||||||||
| Сетевая вода | |||||||||||||||||||||
| 1 Анализы производить только в среднесуточных пробах. Цифра вне скобок указывает общее число отборов, а в скобках - число анализов из среднесуточной пробы; Н - анализ производят один раз в неделю. 2 Только при наличии обескислороживания питательной воды. 3 Анализ производить при отсутствии определения солесодержания. 4 Только для котлов, имеющих пароперегреватель. 5 При отсутствии какой-либо из фаз обработки воды (фосфатирование, нитратирование) соответствующий показатель ее качества не контролируют. 6 Только для котлов, работающих на жидком топливе. 7 Анализ выполняют эпизодически, по заключению специализированной организации. 8 При других способах докотловой водоподготовки объем контроля корректирует специализированная организация. 9 Замена докотловой обработки воды внутрикотловой (реагентной или безреагентной), а также изменение объема химического контроля допускаются и устанавливаются на основании заключения пусконаладочной организации. | |||||||||||||||||||||
Таблица 6
Котлы-утилизаторы и
энерготехнологические.
Объем аналитического химического контроля
|
Характеристика или тип котла |
Группа котла |
Анализируемая среда |
Определяемые показатели |
|||||||||||||||||
|
Прозрачность |
Щелочность |
Жесткость |
Кислород |
Углекислота |
Органические вещества (окисляемость) |
Кремнекислота |
Нефтепродукты |
|||||||||||||
|
Число определений в сутки |
||||||||||||||||||||
| Котлы с номинальным давлением 1,8 МПа включительно | Химически очищенная вода |
См табл. 9 |
||||||||||||||||||
| Конденсат | ||||||||||||||||||||
| Питательная вода | ||||||||||||||||||||
| Котловая вода | ||||||||||||||||||||
| Насыщенный пар | ||||||||||||||||||||
| Котлы с номинальным давлением от 1,8 до 4,0 МПа | Химически очищенная вода |
См табл. 9 |
||||||||||||||||||
| Конденсат | ||||||||||||||||||||
| Питательная вода | ||||||||||||||||||||
| Котловая вода | ||||||||||||||||||||
| Насыщенный пар | ||||||||||||||||||||
| СРК, ОКГ и высоко напорные котлы | Химически очищенная вода |
См. табл. 9 |
||||||||||||||||||
| Конденсат | ||||||||||||||||||||
| Питательная вода | ||||||||||||||||||||
| Котловая вода | ||||||||||||||||||||
| Насыщенный пар | ||||||||||||||||||||
| 1 Анализы только среднесуточной пробы. Цифра вне скобок указывает общее число отборов, а в скобках - число анализов из среднесуточной пробы, Н - анализ производят один раз в неделю 2 Отбор пробы на анализ производить из напорного трубопровода общей линии возвратного конденсата или из каждого контрольного бака после его заполнения 3 Анализ проводить только при отсутствии определения солесодержания 4 Анализ выполнять только для котлов, имеющих пароперегреватель 5 Концентрацию корректирующего реагента в воде не измеряют, если не производят соответствующей обработки воды (фосфатирования, нитратирования) 6 Анализ выполнять по заключению пусконаладочной организации 7 Анализ выполнять только для котлов с температурой греющего газа выше 1200 °С 8 Для ОКГ анализ проводить во время продувки конвертера кислородом | ||||||||||||||||||||
Таблица 7
Котлы водогрейные. Объем аналитического химического контроля
|
Теплопроизводительность котла, Мвт (Гкал/ч) |
Анализируемый поток воды или точка отбора пробы |
Определяемые показатели |
||||||||||||||
|
Прозрачность |
Щелочность общая и по фенолфталеину |
Жесткость общая |
Кислород |
Окисляемость перманганатная |
Сульфаты |
Жесткость карбонатная |
Условная сульфатокальциевая жесткость |
Карбонатная щелочность |
Нефтепродукты |
|||||||
|
Число определений в сутки |
||||||||||||||||
| Исходная вода | ||||||||||||||||
| Осветленная вода | ||||||||||||||||
| Вода после деаэратора | ||||||||||||||||
| Исходная вода | ||||||||||||||||
| Осветленная вода | ||||||||||||||||
| Химически обработанная вода | ||||||||||||||||
| Вода после деаэратора | ||||||||||||||||
| Вода после подпиточного насоса | ||||||||||||||||
| Сетевая вода после сетевого насоса | ||||||||||||||||
| Сетевая вода перед котлом | ||||||||||||||||
6. ВОДНЫЕ ЛАБОРАТОРИИ
6.1. В зависимости от группы котлов (см. табл. 5, 6, 7) в соответствии с проектом в котельной должна быть организована водная лаборатория первой, второй или третьей категории в соответствии с рекомендациями [ 4, 5, 6]. 6.2. Необходимый минимум оборудования и приборов водных лабораторий должен соответствовать указанному в табл. 8, 9, 10. 6.3. В лабораториях всех категорий должна быть организована возможность аналитических определений показателей качества воды и пара в соответствии с табл. 5, 6, 7.Таблица 8
Котлы паровые общего назначения.
|
Оборудование |
|||
| Электроплитки бытовые | |||
| Сушильный шкаф | |||
| Муфельная печь типа СНОЛ 1.62.51/11-М1.94-2 ТУ 531.408-72 | |||
| Технические весы | |||
| Вытяжной шкаф | |||
| Стол для приборов | |||
| Стол лабораторный | |||
| Табуретки лабораторные | |||
Таблица 9
Паровые котлы-утилизаторы и
энерготехнологические.
Оборудование водных лабораторий
|
Оборудование и приборы |
Число приборов в лаборатории |
|
| Стол для титрованных растворов | ||
| Холодильник для конденсации пара или дистилляционный аппарат | ||
| Экспресс-лаборатория типа ЭЛВК-5 | ||
| Лабораторная обессоливающая установка | ||
| Лабораторный кондуктометр или солемер с мегомметром на 500 В | ||
| Электроплитки бытовые | ||
| Сушильный шкаф | ||
| Муфельная печь типа СНОЛ 1.62.51 /11-М1.94-2 ТУ 531.408-72 | ||
| Аналитические весы ВАР 2-го класса ГОСТ 19491-74 | ||
| Полуавтоматический кислородомер мембранного типа | ||
| Технические весы | ||
| Лабораторный катионитный фильтр | ||
| Лабораторный рН-метр (иономер) | ||
| Вытяжной шкаф | ||
| Стол для нагревательных приборов | ||
| Шкаф для посуды и реактивов | ||
| Стол для приборов | ||
| Прибор для определения прозрачности | ||
| Стол лабораторный | ||
| Стол для аналитических весов | ||
| Табуретки лабораторные | ||
Таблица 10
Котлы водогрейные. Оборудование водных лабораторий
|
Оборудование |
||
| Стол для титрованных растворов | ||
| Дистилляционный аппарат | ||
| Экспресс-лаборатория типа ЭЛВК-5 | ||
| Лабораторная обессоливающая установка | ||
| Электроплитки бытовые | ||
| Сушильный шкаф | ||
| Аналитические весы ВАР 2-го класса ГОСТ 19491-74 | ||
| Полуавтоматический кислородомер мембранного типа | ||
| Технические весы | ||
| Лабораторный катионитный фильтр | ||
| Лабораторный рН-метр (иономер) | ||
| Шкаф для посуды и реактивов | ||
| Стол для нагревательных приборов | ||
| Прибор для определения прозрачности | ||
| Стол лабораторный | ||
| Стол для аналитических весов | ||
| Табуретки лабораторные | ||
| Шкаф вытяжной | ||
| Стол для приборов | ||
Загрузка...
