Сульфитно-спиртовая барда (концентрат) 3—4

Щелочное число Аг представляет собой общую щелочность в перерас­чете на NaОН (мг/л). Для измерения щелочности используются также фосфатное число Рг, нитратное чис­ло и показатель концентрации водородных ионов рН.

Фосфатное число — это избыток гринатрийфосфата, который содер­жится в котловой воде и определя­ется количеством фосфатного ангид­рида РО₄(мг/л).

Нитратное число — это содержа­ние в воде NаNОз(мг/л). Вводится нитрат натрия NаNОз для нейтрали­зации агрессивного действия сво­бодной щелочи в котельной воде, что практически исключает межкристаллитную коррозию и хрупкость метал­ла в местах вальцовки и других соединений при наличии в них про- паривания.

Водородный показатель рН (пока­затель концентрации водородных ионов) характеризует стеиень щелоч­ности или кислотности воды и опре­деляет ее коррозионную активность. Чистая нейтральная вода при темпе­ратуре 22 ⁰С имеет рН=7. Если рН>7, то вода имеет щелочную реакцию, если рН<7. то кислую. С помощью показателя рН определяют щелочность питательной воды, для этого на современных судах на пита­тельном трубопроводе ставят датчики к рН-метру.

Содержание газов — важнейший показатель качества воды. В воде могут находиться в растворенном виде кислород О₂, азот N₂ и углекислый газ СО₂. Азот является нейтральным газом и на протекание процесса коррозии и обработку воды влияния практически не оказывает. Кислород — основной коррозионный агент, вызывающий химическую коррозию пароводяного тракта котла. Содержащийся в воде углекислый газ влияет на процессы обработки воды. Кроме того, в присутствии в воде СО₂ также начинают активно протекать коррозионные процессы с вы делением водорода.

Растворимость газов в воде зависит от парциального давления и температуры воды. С повышением давления растворимость газов увеличивается, а с повышением темперы уменьшается. При кипении растворимость кислорода стремится к нулю. Нормы качества питательной и коткотловой воды устанавливаются инструкциями завода-изготовителя и судовладельца по каждой серии судов в зависимости от параметров пара и конструктивных особенностей котлов.

2 Водообработка и питательная система котла

Водообработка. Для исключения накипеобразования на поверхностях нагрева котла и коррозии элементов пароводяного тракта проводится обработка воды перед поступлением её в котел и внутри него (докотловая, внутрикотловая).

Докотловая обработка воды на морских судах сводится главным образом к фильтрации конденсата, приготовлению высококачественной добавочной воды из забортной и удалению газов из питательной воды. Масло и нефтепродукты могут по- пасть в питательную воду из-за неплотностей змеевиков систем обогрева в топливных и масляных емкостях, грузовых танках, подогревателях, а такжес конденсатом отработавшего пара паровых поршневых механнзмов.Очистка питательной воды от нефтепродуктов имеет особо важное значение, так как теплопроводность накипи, пропитанной нефтепродуктами, весьма низка. Из-за ухудшения передачи теплоты от металла к воде металл может перегреться и произойдет авария котла. В питательной воде водотрубных котлов с давлением пара выше 2 МПа содержание нефтепродуктов в воде не допускается. В пароэнергетических устиновкахсовременных судов пар для обогрева нефтепродуктов и для работы паровых поршневых механизмов обычно вырабатывается в испарителях грязных конденсатов (ИГК).

Испаритель грязных конденсатов представляет собой вспомогательный котел, работающий на теплоте пер­вичного греющего пара, подводимого в ИГК по петлям или змеевикам от котла или частично отбираемого от главной турбины на ходу. Конден­сат от систем обогрева нефтепродук­тов и образовавшийся из отработан­ного пара поршневых механизмов поступает в корпус ИГК, где благода­ря теплоте, первичного пара превра­щается во вторичный пар, направляе­мый вновь к тем же потребителям. Следовательно конденсат, который содержит (или может содержать) в себе нефтепродукты, заключен в ав­тономную систему и в основную си­стему питания котла не поступает

На морских судах с другими энер­гетическими установками для очист­ки конденсата от иных плавающих продуктов обычно применяют теплый ящик — сборник конденсата, где очистка питательной воды от меха­нических примесей и масла осуще­ствляется одновременно и отстаива­нием, и фильтрацией (рис. 7.1),

Теплый ящик представляет собой прямоугольную сварную цистерну разделенную на две части горизон­тальной перегородкой 2. Верхняя часть теплого ящика разделена вер­тикальными перегородками 3 на ряд каскадных отсеков. В первых трех от­секах нефтепродукты только отстаи­ваются и оседают механические при­меси. В последних двух отсеках происходит фильтрация,

Рис. 7.1 Схема тёплого ящика	Рис.7.2 Схема деаэратора

для чего в них установлены фильтры 4, заполняе­мые коксом, поверх которого обычно укладывают манилъскую или сезальскую пеньку, люфу или древесную стружку. Иногда в дополнение к этим фильтрующим материалам применя­ют тканевые материалы (махровое, полотно, сукно) и поролон.

Очищенная вода из последнего от­сека поступает в нижнюю часть теп­лого ящика, откуда по трубе 5 заби­рается питательным насосом. Все пе­речисленные выше фильтрующие материалы задерживают только грубодисперсное (капельное) масло. Масло же в виде эмульсии может быть удалено из воды при фильтро­вании только через активированный уголь. Обычно фильтр с активирован­ным углем размещают в отдельном от теплого ящика корпусе. В ряде случаев на напорной магистрали питательного насоса (после теплого ящика) устанавливают фильтры, фильтрующий элемент у которых представляет собой латунную сетку, обтянутую фланелью.

Для удаления из воды кислорода и углекислого газа в пароэнергети- ческих установках с давлением пара выше 2МПа широко используют термическую деаэрацию питательной воды в агрегатах, называемых деаэ­раторами. Термическая деаэрация основана на принципе снижения растворимости газов в воде при повы­шении температуры и снижении давления. Деаэратор, кроме того, ляется сборником конденсата и одной из ступеней подогрева питательной воды (рис. 7.2).

Деаэратор состоит из головки 2, бака-аккумулятора 7, охладителя 3, трубопроводов и арматуры. Из конденсатора пароэнергетической установки конденсат с помощью насоса подается по трубопроводу 9 в головку 2. Проходя предварительно через охладитель выпара, конденсат немного подогревается. В деаэрационную головку по трубопроводу 5 подаётся также греющий пар, который в паротурбинных установках на ходу забирается обычно из отбора турбоагрегата, а на стоянке и маневрах, от пароохладителя.

Для обеспечения быстрого нагрева поступающего конденсата необходима возможно большая поверхность соприкосновения паровой и жидкой фаз. В деаэрационной головке это обеспечивается с помощью разбрызгивающих устройств в виде форсунок или перфорированных тарелок, благодаря чему создается большая верхность контакта воды и пара. Пар, двигаясь навстречу струям воды, нагревает воду до температуры кипения, что способствует интенсивному выделению из нее газов. В процессе нагрева воды значительная часть греющего пара конденсируется. Смесь выделившихся газов и части несконденсировавшегося пара, называемая выпаром, направляется в охладитель 3 выпара, где пар конде~ руется, отдавая свою теплоту движущемуся по трубам конденсату, а газы отводятся в атмосферу.

Из-за малого времени пребывания воды в головке деаэратора стекающая из нее в бак-аккумулятор деаэрированная вода все же может содержать некоторое количество растворенного газа, поэтому с помощью барботажного устройства 6 через воду в баке дополнительно пропуск пар, что способствует лучшей деаэрации. Деаэрированная вода по трубопроводу 8 забирается нз деаэратора. питательным насосом. Для создания подпора деаэратор располагают на 8-10 м выше всасывающего патрубка питательного насоса. В системах, обслуживающих деаэратор, предусмотрены регулятор 1 уровня воды и регулятор 4 подачи пара.

Для более глубокого обескислороживания питательной воды в дополнение к термической деаэрации иногда предусматривают химические способы полного связывания кислорода. С этой целью в воду вводят химические реагенты — сульфит натрия (Na₂SO₃) или гидразин (N₂H₄), которые взаимодействуют так:

2Na₂SO₃+О₂-- 2Na₂ SO₄ ; N ₂Н₄+ О₂-- 2Н₂О + N₂

При термической деаэрации остаточное содержание кислорода в воде составляет примерно 0,03-0,05 мг/л. Благодаря дополнительной химической обработке кислородосодержание в питательной воде быть снижено до 0,01 мг/'л. |В настоящее время у котлов невысоких давлений находят распространение безреагентные методы обработки воды и в первую очередь магнитный (электромагнитный) способ. Сущность его заключается в том, что после воздействия на воду магнитного поля определенных значений напряжённости и полярности соли жесткости теряютспособность к образованию накипи и выпадают в виде шлама.

Электромагнитный прибор для обработки воды (рис. 7.3) состоит из цилидрического корпуса 1, внутри которого размещен сердечник 2. На сердечник намотано шесть соединенных последовательно катушек электромагнитов 3 с таким расчетом, чтобы на гребнях сердечника расположились одноименные магнитные полюсы. Сердечник с катушками заключён в стакан 5 в виде вертикальной трубы Катушки изолированы от сердечника электроизоляционным картоном 4 и разрезными гетинаксовыми шайбами 6. Питательная вода, поступая в прибор, движется по кольцевому каналу между корпусом и внутренним им стаканом. Опыты показывают, что при маг­нитной обработке воды не только предотвращается накипеобразование, но и происходит разрушение старой накипи. Вместе с тем метод не обеспечивает полного устранения накипеобразования, что исключает его применение в высоконапряжен­ных котлах. Применяется также ультразвуковая обработка воды, ос­нованная на воздействии ультра­звука, нарушающего процесс образо­вания накипи.

Основным способом получения во­ды нужного качества на морских су­дах является метод термического обессоливания, т. е. получение ди­стиллята из забортной морской воды в испарительных установках, в кото­рых под воздействием теплоты под­водимого пара или

Рис. 7.3. Электромагнитный прибор для обработки воды

другой среды про­исходит испарение морской заборт­ной воды с последующей конденса­цией образовавшегося пара. Устройство и принцип работы различных типов и разновидностей испаритель­ных установок изучаются в предмете «Судовые автоматизированные вспо­могательные механизмы».

 

3. Внутрикотловая водообработка.

 

Внутрикотловой водообработкой обеспечивают оптимальный режим питания котла, что достигается вве­дением внутрь котла присадок. При этом соли, вносимые с питательной водой, не откладываются в качестве накипи на поверхностях нагрева, а выпадают в виде шлама, удаляемого при продуваниях.

Накипь и шлам образуются из на­сыщенных и перенасыщенных раст­воров, что и происходит в основном в результате непрерывного парооб­разования, приводящего к росту кон­центрации солей в котельной воде. Процессы накипе- и шлакообразова­ния очень сложны, при этом нельзя четко разграничить сами явления. Соли, кристаллизующиеся на поверх­ностях нагрева и образующие на­кипь, с течением времени могут пре­вращаться в шлам, но и шлам, не удаленный при продуваниях котла, в свою очередь может «прикипеть» к поверхности нагрева, образовав так называемую вторичную накипь.

Требования к питательной и ко­тельной воде предъявляются в зависимости от назначения котла и давле­ния производимого им пара. Исходя из этого осуществляют и внутрикотловую водообработку, заключаю­щуюся в постоянной корректировке состава котельной воды путем ввода противонакипных и противокоррози­онных реагентов с последующими пе­риодическими продуваниями котла.

В настоящее время на морских су­дах применяют фосфатно-щелочной, фосфатно-нитратный и фосфатный режимы внутрикотловой обработки воды. Конкретные режимы водообработки для котлов тех или иных типов устанавливает служба судового хо­зяйства судоходной компании.

Фосфатно-щелочной режим при­меняют обычно у котлов с давлением пара не выше 2 МПа. При таком режиме обработки предусматривается введение в котловую воду следущих реагентов: едкого натра (каустика) NаОН, кальцинированной соды Na₂СОз и тринатрийфосфата Na₃РО₄. Обычно эти реагенты подают в виде смеси постоянного состава, называемой противонакипином. Отечественный противонакипин МФ содержит (%):

Na2СОз 25—30

Na3РО4. 67— 69

Сульфитно-спиртовая барда (концентрат) 3—4

Противонакипин представляет собой белый порошок с незначительна количеством темных крупинок концентрата сульфитно-спиртовой барды. Щелочи, содержащиеся в противонакипине, вступая в химическую реакцию с растворенными в воде солями жесткости, переходят из раствора в осадок.

В результате увеличения щелочности воды она может стать коррозионно-активной средой, вызывая коррзионное разрушение металла. Это явление называется щелочной хрупкостью. Для его предотвращения применяют фосфатно-нитратный режим водообработки, рекомендуемый для любых котлов с давлением пара до 6 МПа. Сущность режима заключается в том, что вместе с фосфатом натрия вводят дополнительную присадку — нитрат натрия (селитру NаNОз в количестве 35—45% концентрации щелочи. При введении нитрата натрия образуется защитная пленка на внутренних стенках котла.

Тринатрийфосфат и натриевую селитру вводят в котел раздельно непосредственно в паровой коллектор или сепаратор утилизационного агрегата; дозировка регулируется инструкцией.

Фосфатный режим рекомендуется применять у главных котлов с давлением пара выше 6 МПа, причём вводится только тринатрийфосфат. При чисто фосфатном режиме вода, должна быть с минимальным содержанием кислорода, хлоридов, солей жесткости и иных примесей. В противном случае в котле образуется очень много шлама, из-за чего потре­буется увеличение числа продувок котла, а значит произойдет увеличе­ние расхода добавочной воды.

Следует отметить, что при высоких давлениях пара в котлах содержа­щиеся в питательной воде соедине­ния железа и меди способствуют развитию коррозионных процессов. Которые нельзя предотвратить, ис­пользуя фосфатный режим. Поэтому максимальное содержание соедине­ний железа и меди в питательной роде регламентировано требованиями норм показателей качества пита­тельной воды. Достаточно эффектив­ным средством борьбы с этим явле-

нием служит гидразин, который обладает способностью не только связывать кислород, но и восстанавлиать окислы железа в их закиси, которые не образуют накипи и нахо­дятся в котле только в виде шлама.

Ввод в котловую воду реагентов осуществляется с помощью дозерной установки, в которую входят бачок для раствора присадки и насос, подающий подготовленный раствор по отдельному трубопроводу в питательную магистраль котла.

Во вспомогательных котельных установках теплоходов применяют бач- ки-дозаторы, из которых приготовленный водный раствор присадки по­дают во всасывающий трубопровод питательного насоса или непосред­ственно в теплый ящик (после фильтров). Для последнего варианта воз­можно также приготовление раство­ра присадки в какой-либо переносной емкости.

 

4. Контроль за водообработкой.

 

Во премя работы котла отбирают пробы воды для определения ее состава, для чего на судах имеются химиче­ские экспресс-лаборатории водоконтроля.

Пробы котловой воды берут непо­средственно из котлов через пробный кран или клапан, а питательной во­ды — из питательной магистрали пе­ред экономайзером (если таковой имеется) или сразу после питательного насоса. Объем пробы анализа должен быть не менее 0,5 л. Чтобы для проведения анализа получить котловую воду уже охлажденной, современные котельные установки оборудуют холодильником, че­рез который прокачивается охлаж­дающая вода. Объем и периодич­ность контроля устанавливаются службой судового хозяйства паро­ходства для каждого типа судна. Ре­зультаты анализов котловой и пита­тельной воды отражаются в машин­ном журнале.

Если котлы работают на фосфатно- нитратном водно-химическом режи­ме, используется судовая комплект­ная лаборатория анализа воды СКЛАВ-1 (рис. 7.4), которая пред­назначена для контроля качества конденсата, добавочной,питательной и котловой воды. С помощью этой лаборатории можно определить об­щую жесткость, щелочность, содер­жание хлоридов, нитратов, фосфа­тов, растворенного кислорода и нефтепродуктов в воде. Лаборатория представляет собой шкаф с набором посуды и реактивов.

Для возможности предъявления единых требований и единого конт­роля режимов водообработки на су­дах теплотехнические лаборатории пароходств по возможности старают­ся комплектовать суда одинаковыми моделями судовых лабораторий водоконтроля, заменяя их по мере раз­работки и поступления новыми более совершенными образцами. Способы определения показателей качества воды приводятся в инструкциях для каждой конкретной марки лаборато­рии водоконтроля.