книги из ГПНТБ / Романов Б.А. Котельные установки предприятий нефтяной и газовой промышленности

сосуд, сквозь который (столб) возможно чтение печатного шриф­ та или креста из черных полосок бумаги.

Соответственно с требованиями к питательной воде необходи­ ма обработка добавочной природной воды п конденсата.

В технике водоподготовки получила распространение докотло­ вая и виутрнкотловая подготовка воды.

Докотловая обработка воды

Осветление воды производится с целью удаления из воды грубодисперспых взвешенных минеральных н органических веществ и доведения ее до полной прозрачности. Это достигается отстаива­ нием воды в резервуарах-отстойниках больших размеров или фильтрованием в осветительных механических фильтрах.

Механические фильтры представляют собой прямоугольные или цилиндрические сосуды, заполненные фильтрующим материа­ лом. В качестве фильтрующих материалов применяют кварцевый песок, дробленый антрацит, мраморную крошку и полуобожжеиный доломит. При прохождении загрязненной воды через слой мелкого фильтрующего материала грубодисперсные примеси при­ липают к песку, и вода выходит из фильтра осветленной.

Воду, содержащую минеральные и органические коллоиднодисперсные частицы, подвергают коагуляции. К воде добавляют коагулянт (сернокислый алюминий или сернокислое железо), об­ разующий с коллоидно-дисперсными частицами хлопья, которые под действием силы тяжести выпадают в осадок.

Термическое умягчение воды. При этом способе умягчения воду нагревают до 85— 110° С. Соли временной жесткости (бикар­ бонаты), содержащиеся в воде, при нагревании разлагаются, об­ разуя труднорастворнмые соли (СаС03, Mg(OIT)2) и углекислоту (СО2 ). Малорастворимые соли выпадают в осадок, а углекислота

удаляется из воды.

Таким образом, термическим способом удается уменьшить вре­ менную жесткость воды.

Химические методы обработки воды. Метод осаждения осно­ ван на переводе содержащихся в воде хорошо растворимых солей в малорастворимые соединения, выпадающие в осадок. Это до­ стигается введением в воду реагентов (едкого натра NaOIT, соды ИазСОз, извести Са(ОН)2 и т. д.) или двух реагентов (например, соды и извести). Метод осаждения можно применять в установ­ ках с неэкранированнымп котлами давления до 1,5 ПМа для по­ верхностных и артезианских вод, общая щелочность которых меньше общей жесткости.

Обычно для умягчения питательной воды методом осаждения применяется содо-известковый способ.

Схема содо-известковой установки показана на рис. 41. Сырая вода по трубопроводу 1 поступает в цилиндрический резервуар­ очиститель 2; сюда же подаются сода и известь из бака 3 и до­

92

бавляется по линии 4 котловая вода, получаемая при продувкекотлов. Добавление котловой воды, содержащей избыточную ще­ лочь, способствует выпадению из сырой воды солей временной жесткости в виде шлама. Затем умягченная вода проходит фильтр 5, поступает в питательный бак 6 и насосом 7 по трубо­ проводу 8 и 9 подается в котельный агрегат.

Для ускорения химической реакции при содо-известковом спо­ собе очистки воду подогревают до 90—95°С Этот метод химиче­ ской обработки воды является сложным, громоздким и дает невы­ сокое качество умягченной воды. Поэтому в современных уста­

свой обменный катион (Na+, Н+) на катионы солей воды (Са2+, Mg2+) в процессе ее фильтрования через слон этих веществ (катионита). В зависимости от обменного катиона натрия или водорода, вступающего в реакцию, катионитовый материал на­ зывается Na-катионитом и Н-катионитом.

Наиболее простой и дешевой является иатрий-катпонитовая установка, состоящая из солерастворителя 1, бака регенерацион­ ного раствора 2, Na-катионитового фильтра 3 и бака для взры­ хления и промывки 4 (рис. 42). При прохождении воды через катионитовые фильтры в ней появляются обладающие большой растворимостью соли натрия взамен плохо растворимых солей; кальция и магния.

Непрерывная работа фильтров продолжается в течение 4—5 ч, после чего катионит истощается и теряет способность умягчать воду. Для восстановления (регенерации) обменной способности катионита его обрабатывают 5—10%-ным раствором поваренной соли. При регенерации катионы натрия поваренной соли вытес­ няют из истощенного катионита катионы кальция и магния, кото­ рые переходят в раствор и удаляются в виде хлористого магния и хлористого кальция в дренаж. Таким образом, катионит обога­ щается катионами натрия и приобретает способность умягчать же­ сткую воду.

Остаточная жесткость воды после умягчения ее в катноиовых фильтрах равна 0,02—0,04 ммоль/л.

Катионитовый фильтр представляет собой металлический ре­ зервуар цилиндрической формы, внутри которого помещается

93

ионообменный материал. Высота катионита зависит от жесткости исходной воды: при большой жесткости воды слой выше и дохо­ дит до 4 м. В нижней части фильтра под слоем катионита па бе­ тонной подушке располагается дренажное устройство, которое состоит из коллектора и системы труб с приваренными сверху па­ трубками. На эти патрубки навернуты пластмассовые колпачки со щелями на гранях шириной 0,3 мм. Применение Na-катноиито- вых фильтров ограничено и допускается в установках с котлами, характеризуемыми пониженными требованиями к щелочности кот-

Рпс. 42. Схема Na-катиошітовоіі установки

ловой воды, при незначительной карбонатной жесткости умягчен­ ной воды и при использовании умягченной воды в качестве не­ большой добавки к питательной воде. В остальных случаях при­ меняются комбинированные установки с Na- и Н-катпопитовымп фильтрам и.

Удаление газов из воды (деаэрация). Растворенные в воде газы (кислород СК и углекислый газ ССЬ) вызывают коррозию внутренней поверхности труб питательного тракта и водяного экономайзера, сокращая тем самым их срок службы. Кроме того,

распространенным методом удаления газов в котельных малой и

где іи?— масса растворенного газа; kv— коэффициент пропорцио­ нальности (растворимости газа); р0 и рн.о — полное давление над

5 4

приводит к отложению накипи на поверхности нагрева, а их из­ быток— к вспениванию и перебросам воды в пароперегреватель п паропроводы. Этот метод внутрпкотлопой обработки воды при­

воды. Это делается с целью предупреждения образования накипи в котле за счет остаточной жесткости питательной воды. Ввод ще­ лочных реагентов осуществляют или непосредственно в барабан котла пли в циркуляционную систему при помощи дозаторов.

Термическая внутрикотловая обработка воды (метод Г. А. Бур­ кова и В. А. Голубцова). Сущность этого метода заключается в разложении н выделении в осадок солей карбонатной жесткости воды в паровом пространстве котла.

в паровом пространстве котла. В реакторы подается питательная вода и подводится с помощью «перекачивающего циркуляцион­ ного контура» часть котловой воды. Питательная вода в реакто­ рах подогревается до температуры кипения, что вызывает разру­ шение большей части карбонатной жесткости воды и выпадение солей в виде шлама. Затем вода с выделившимся шламом посту­ пает в шламоотстойный отсек, откуда шлам вместе с продувочной водой удаляется по трубе. После шламоотстойника умягченная вода смешивается с котловой.

жесткости терять способность кристаллизоваться и отлагаться на поверхности нагрева в виде накипи после прохождения воды через постоянное или переменное магнитное поле. При этом химический состав воды не меняется, а содержащиеся в воде соли жесткости после магнитной обработки выпадают при кипении воды в виде шлама, который удаляется с продувочной водой.

Магнитную обработку воды рекомендует Всесоюзный теплотех­ нический институт им. Ф. Э. Дзержинского применять для котлов малой производительности, работающих при давлении до 1,5 МПа и на воде общим солесодержанием не более 300 ммоль/л и общей жесткостью до 5 ммоль/л.

§ 15. ВОДНЫЙ РЕЖИМ КОТЕЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ

Безнакппный режим работы котлов может быть обеспечен только при соответствующем качестве питательной (табл. 11) и котловой воды.

36

Т а б л и ц а 11

Нормы качества питательной воды для котлоагрегатов ДКВР

Свободная углекислота в питательной воде должна отсутство­ вать. Водородный показатель pH питательной воды должен быть

впределах 7,0—8,5.

Всоответствии с требованиями «Правил устройства и безопас­ ной эксплуатации паровых и водогрейных котлов» все вновь уста­ навливаемые котлоагрегаты паропроизводительностыо выше 2 т/ч должны быть оборудованы установками для внекотловой или вну­

трикотловой обработки питательной воды.

Для котлоагрегатов ДКВР ЦКТИ рекомендуют следующие нормы солесодержания котловой воды: с одноступенчатым испа­ рением без пароперегревателя — до 3000 мг/л и с пароперегрева­ телем— до 1500 мг/л; с двухступенчатым испарением в I ступе­ ни — до 1500 мг/л.

Обеспечить безнакипный режим работы паровых котлов толь­ ко соблюдением норм качества питательной воды не удается.

При испарении огромного количества, воды в паровых котлах при любом качестве питательной воды происходит накопление солей, которые откладываются на поверхности нагрева в виде накипи. Следовательно, нужно обеспечить должное качество кот­ ловой воды.

Нормы качества котловой воды устанавливаются на основании теплохимических испытаний каждого котла при различных режи­ мах его работы.

Для поддержания допустимого солесодержания в котловой воде применяется периодическая или непрерывная продувка паро-

,вых котлов. Продувка заключается в удалении из котла части котловой воды вместе со шламом и другими примесями и осущест-

'вляется за счет разности давлений в котле й устройстве, куда на­

правляется продувочная вода.

Непрерывная продувка служит для постоянного удаления на­ капливающихся после испарения воды в котле растворенных солей и поддержания заданных норм качества котловой воды.

Забор воды для непрерывной продувки производится в месте максимальной концентрации солей и примесей, т. е. при выходе пароводяной смеси из кипятильных труб вблизи уровня воды в верхнем барабане котла (рис. 44).

Рис. 44. Схема продувки испарительной системы котла:

1 — насадки с вертикальными прорезями: 2 — ввод питательной во­ ды; 3 — разделительный щиток

Периодическая продувка предназначена главным образом для удаления шлама из нижних точек котельного агрегата, где наи­ более вероятно скопление более тяжелых шламовых частиц, т. е. из нижнего барабана, нижних коллекторов экранов и др.

Продувка Р в процентах от паропроизводительности котла определяется по допустимой концентрации в котловой воде раст­ воримых примесей, чаще всего по общему солесодержанию

ляет уменьшить количество воды, удаляемой из котла при про­ дувке.

98

При ступенчатой продувке испарительная система котла раз­

§ 16. ПИТАТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Важнейшим элементом котельных является питательная уста­

деаэраторами размещаются питательные баки 2 вместимостью достаточной для питания котлов не менее 2 0 мин при максималь­

ном ее расходе. Из питательных баков вода по всасывающей линии 3 поступает в насосы 4, которые подают по нагнетательным трубопроводам 5, 6, 7 в экономайзеры 8 и котлы 9.

Для питания котлов обычно применяют поршневые и центро­ бежные насосы.

Поршневые питательные насосы применяются главным обра­ зом в котельных малой производительности. На рис. 47 показан

Рис. 47. Прямодействующий паровой насос

прямодействующий паровой насос, состоящий из поршневой паро­ вой машины и поршневого водяного насоса. Поршневая паровая

состоит из двух водяных цилиндров 13, плунжеров 12 и клапан­ ной коробки со всасывающими 10 и нагнетательными 11 клапа­ нами. Каждый паровой и водяной цилиндры имеют две рабочие полости. Плунжер 12 водяного насоса получает движение непо­ средственно от поршня 15 паровой машины, находящегося с ним на одном штоке 14. Поэтому этот насос называется прямодейст­ вующим. Золотник паровой части насоса приводится в движение от золотникового штока 7, которому сообщается движение от штока соседнего цилиндра при помощи системы рычагов 9 и зо­ лотниковой тяги 8. В золотниковой коробке имеются два канала для впуска пара 3 (ближе к крышкам цилиндра), два канала для выпуска пара 2 и один выхлопной канал 1. Золотники отре­ гулированы так, что насос пускается в ход с любого положения.

100

Паровые прямодействующие насосы надежны в работе, просты в уходе, спокойно и плавно работают. Основной недостаток этих насосов — небольшая экономичность и, следовательно, большой расход пара.

Центробежные насосы с приводом от электродвигателей (элек­ тронасосы) или от паровых турбин (турбонасосы) являются основ­ ными насосами современных котельных. Важнейшим элементом центробежного насоса является вращающееся лопастное колесо, находящееся в корпусе улиткообразной формы. Вода поступает

внасос по оси рабочего колеса, отбрасывается центробежными силами к периферии и нагнетается в трубопровод. Одновременно

вцентре рабочего колеса образуется разрежение, под действием которого поступает в насос новая порция воды.

Давление, создаваемое одним рабочим колесом центробежного насоса, зависит от его частоты вращения (в об/мин) и диаметра колеса. Чем больше диаметр колеса и его частота вращения, тем выше давление нагнетания. По числу рабочих колес центробеж­ ные насосы могут быть одноступенчатыми (насос имеет одно ра­ бочее колесо) и многоступенчатыми (насос имеет несколько ра­ бочих колес). Высокое давление нагнетания может быть создано только в многоступенчатых насосах при последовательном про­ хождении водой нескольких колес._

На рис. 48 изображен многоступенчатый центробежный насос. Для обеспечения подвода воды с наименьшей потерей давления от одного рабочего колеса к другому между колесами устанавли­ ваются направляющие аппараты.

Количество и подача питательных насосов принимаются в со­ ответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов» и должны удовлетворять следую­ щим нормам:

1. Для питания паровых котлов промышленных котельных уста­ навливается не менее двух питательных насосов, приводимых в действие независимо один от другого, причем один из них или более должны быть с паровым приводом. Суммарная подача на­ сосов с электроприводом должна быть не менее 1 1 0 %. а с паро­

вым приводом — не менее 50% номинальной производительности всех работающих котлов.

Допускается установка всех питательных насосов только с па­ ровым приводом, а при наличии двух или более независимых источников питания электроэнергией — только с электроприводом.

2. Для подпитки водогрейных котлов с естественной циркуля­ цией должно быть установлено не менее двух насосов, а для водогрейных котлов с принудительной циркуляцией должно быть установлено не менее двух насосов для подпитки и не менее двух циркуляционных насосов, причем давление и производительность насосов должны быть выбраны с таким расчетом, чтобы при вы­ ходе из строя самого мощного насоса оставшиеся могли обеспе­ чить нормальную работу котлов.