Растворенные в воде примеси приводят к образованию накипи, который выводит из строя котел
1. Проблемы с котловой водой и последствия халатного отношения к качеству котловой воды.
2. Виды котлов и требования к качеству воды.
3. Как достичь желаемого качества котловой воды?
4. Почему важно контролировать качество котловой воды и как это делать?
Так уж случилось, что самым простым и дешевым теплоносителем является вода. Сама по себе вода в чистом виде (например, дистиллят) не несет угрозы для котлов независимо от их типов. Однако, вода также является универсальным растворителем, и в природе никогда не бывает в чистом виде. Независимо от того, какую воду Вы используете: водопроводную или из скважины, в ней всегда присутствуют примеси.
Опасными для оборудования котлов примесями в воде являются:
1. Абразивные механические примеси, такие как: песок, продукты коррозии трубопроводов, накипь теплообменных поверхностей и т. д. (рис. 1). Наличие этих примесей может привести к абразивному разрушению деталей трубопровода (труб, запорной арматуры), уменьшение проходного сечения, заклинивания регулирующих элементов.
Рис. 1. Продукты коррозии трубопроводов и накипь.
2. Растворенные в воде соли (карбонаты и бикарбонаты кальция, магния, хлориды кальция), растворенные и нерастворенные газы, взвешенные вещества. Наибольшую угрозу нормального функционирования котлов несут именно растворенные в воде примеси, которые собственно и вызывают образование накипи на теплообменных поверхностях котла и ржавление металлических элементов трубопроводов и котлов.
Слой накипи, образующийся на теплообменных поверхностях, приводит к значительному перерасходу топлива (или электроэнергии, в зависимости от типа котла). Так, например, при толщине слоя накипи 1 мм перерасход топлива составляет 10 %, 2 мм – 15 %, 10 мм – 48 % (рис. 2).
Рис. 2. Зависимость перерасхода топлива от толщины карбонатных и железоокисных отложений на поверхностях теплообмена.
Требования к качеству воды водонагревательных котлов
Согласно «Правил устройства и безопасной эксплуатации паровых котлов с давлением пара не более 0,07 МПа (0,7 кгс/см2), водонагревательных котлов и водонагревателей с температурой нагрева воды не выше 115 °С» (утверждено приказом Госнадзорохрантруда № 125 от 23.07.96) и ДНАОП 0.00-1.08-94 «Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов» (утверждено приказом Госнадзорохрантруда № 51 от 26.05.94) эксплуатация котлов без предварительной обработки воды запрещается! Относительно требований к качеству котловой воды котлы целесообразно разделить на водогрейные и паровые.
Требования к качеству воды водогрейных котлов с температурой нагрева воды не выше 115 °С приведены в табл. 1, выше 115 °С – табл. 2, к качеству воды паровых котлов с давлением пара не более 0,07 МПа – в табл. 3, высоконапорных котлов парогазовых установок – табл. 4.
Таблица 1
Требования к качеству воды водогрейных котлов с температурой нагрева воды не выше 115 °С
Показатели |
Температура воды, °С |
||
до 75 |
до 100 |
до 115 |
|
Карбонатная жесткость, не больше, ммоль/л |
1,5 |
0,7 |
0,7 |
Растворенный кислород, мг/л, не больше |
0,1 |
0,1 |
0,05 |
Свободная углекислота |
отсутствует |
отсутствует |
отсутствует |
рН |
6,5–8,5 |
6,5–8,5 |
6,5–8,5 |
Взвешенные вещества, мг/л |
5,0 |
5,0 |
5,0 |
Остаточная общая жесткость (допускается в закрытых системах теплоснабжения), мг-экв/л |
- |
0,1 |
0,05 |
Масла и нефтепродукты, мг/л |
- |
0,1 |
- |
Таблица 2
Нормы качества подпиточной сетевой воды водогрейных котлов с температурой воды более 115 °С
Показатель |
Система теплоснабжения |
|||||
открытая |
закрытая |
|||||
Температура воды в системе, °С |
||||||
115 |
150 |
200 |
115 |
150 |
200 |
|
Прозрачность по шрифту, см, не меньше |
40 |
40 |
40 |
30 |
30 |
30 |
Карбонатная жесткость, ммоль/л при рН не больше 8,5 |
0,81 0,7 |
0,751 0,6 |
0,3751 0,3 |
0,81 0,7 |
0,751 0,6 |
0,3751 0,3 |
Растворенный кислород, мг/л |
0,05 |
0,03 |
0,02 |
0,05 |
0,03 |
0,02 |
Соединения железа (в перерасчете на Fe), мг/л |
0,3 |
0,31 0,25 |
0,251 0,2 |
0,61 0,5 |
0,51 0,4 |
0,3751 0,3 |
Значение рН при 25 °С |
от 7,0 до 8,5 |
от 7,0 до 11,0 |
||||
Нефтепродукты, мг/л |
1,0 |
* В числителе указаны значения для котлов на твердом топливе, в знаменателе - на жидком и газообразном топливе.
Требования к качеству воды паровых котлов
Таблица 3
Требования к качеству воды паровых котлов с давлением пара не более 0,07 Мпа
Показатели |
Нормы качества воды |
Общая жесткость, ммоль/л, не больше |
0,2 |
Растворенный кислород, мг/л, не больше |
0,1 |
Свободная углекислота, мг/л, не больше |
10 |
рН, не меньше |
7 |
Взвешенные вещества |
отсутствуют |
Таблица 4
Нормы качества питательной воды высоконапорных котлов парогазовых установок
Показатель |
Рабочее давление пара, МПа (кгс/см2) |
||
4(40) |
10(100) |
14(140) |
|
Общая жесткость, ммоль/л |
0,005 |
0,003 |
0,002 |
Соединения железа (в перерасчете на Fe), мг/л |
0,051 |
0,031 |
0,021 |
Растворенный кислород, мг/кг |
0,02 |
0,01 |
0,01 |
Значение рН при 25 °С |
9,0±0,2 |
9,0±0,1 |
9,0±0,1 |
Условное солесодержание (в перерасчете на NaCl), мкг/кг2 |
Не нормируется |
300 |
200 |
Удельная электропроводность при 25 °С, мкСм/см2 |
Не нормируется |
2 |
1,5 |
Нефтепродукты, мг/кг |
1 |
0,3 |
0,3 |
* Допускается превышение норм по содержанию железа на 50 % при работе парогенератора на природном газе.
** Условное солесодержание должно определяться кондуктометрическим солемером с предварительной дегазацией и концентрированием пробы, а удельная электропроводность – кондуктометром с предыдущим водород-катионированием пробы; контролируется один из этих показателей.
Требования к качеству воды паровых котлов значительно жестче, чем к водогрейным. Это связано с технологическим процессом испарения воды, в результате чего происходит повышение концентрации примесей в воде. Эту проблему решают за счет постоянных и периодических продувок котла – замены воды с высокой концентрацией примесей на химводоочищеную. Понятно, что чем меньше примесей в воде, тем меньше нужно проводить продувок.
Производители котлов определяют собственные требования к качеству котловой воды в зависимости от использованной технологии и материалов, которые могут значительно отличаться. В бытовых условиях, когда используют замкнутую систему отопления, холодного и горячего водоснабжения, качество воды должно также отвечать требованиям к питьевой воде по ДСанПиН 2.2.4-171-10 «Гигиенические требования к воде питьевой, предназначенной для потребления человеком».
Жесткость воды необходимо контролировать
Если вы используете водопроводную воду, то главное внимание следует уделить жесткости воды, поскольку требования к питьевой водопроводной воде и котловой воде значительно отличаются (котловая вода водогрейных котлов – не более 0,3–1,5 ммоль/л, паровых котлов – не более 0,002–0,2 ммоль/л, водопроводная вода – 1,5–7,0 ммоль/л). В случае использования воды из скважины – необходимо также контролировать рН, содержание соединений железа, нефтепродуктов, растворенного кислорода, условное солесодержание и удельную электропроводность воды.
Выбор системы химводоочистки выполняют с учетом химанализа имеющейся воды и требований производителя котлов к качеству котловой воды. В основном используют следующие схемы подготовки воды: 1) механические сетчатые фильтры не более 100 мкм для удаления механических примесей; 2) смягчение воды на ионообменных фильтрах; 3) обессоливание воды в установках обратного осмоса (в случае паровых котлов).
Как контролировать качество котловой воды?
Рассмотрим измерительные приборы, которые предлагаются на рынке (табл. 5). Измерительные приборы можно условно разделить на портативные и стационарные. Более удобны стационарные или контроллеры, поскольку они позволяют контролировать определенный параметр непрерывно и своевременно извещают об отклонении от требуемого диапазона значений, что может привести к аварийному режиму. Однако в случае невозможности установки стационарных измерительных приборов, нехватки средств или целесообразности измерения ограниченного числа параметров (например, контроль водопроводной воды следует проводить только по жесткости) можно использовать простые в использовании портативные измерительные приборы (например, солемер, кондуктометр т. п.). Также стоит отметить универсальные приборы измерения, которые могут контролировать сразу несколько параметров, например, рН, электропроводность и солесодержание.
Таблица 5
Измерительные приборы для измерения качества котельной воды
Измерительный прибор |
Диапазон измерений [точность] |
||||
рН |
Растворенный кислород |
Электропроводность |
Жесткость |
Солесодержание |
|
Ezodo 5011 |
0,0–14,0 |
– |
– |
– |
– |
Ezodo 7031 |
– |
0,0–20,0 мг/л (ppm) |
– |
– |
– |
Ezodo 5021 |
– |
– |
0–9999 мкСм (µS) |
– |
– |
Ezodo 6031 (солемер) |
– |
– |
0–19990 мкСм/см (µS/cm) |
0–19990 мг/л (ppm) |
– |
Ezodo 4801 |
0,0–14,0 [±0,01] |
– |
– |
– |
– |
Ezodo PDO-408 |
– |
0,0–20,0 мг/л (ppm) |
– |
– |
– |
Ezodo CTS-406 |
– |
– |
0–2000 мкСм/см (µS/cm) |
0–1300 мг/л (ppm) |
0–1000 мг/л (ppm) |
Ezodo PCT-407 |
-2,0–16,0 [±0,01] |
– |
0,0–199,9 мкСм (µS) |
0,0–131,9 мг/л (ppm) |
0,0–99,9 мг/л (ppm) |
Всегда помните, что проще предупредить аварию котла, чем ликвидировать последствия разрушения!
Елена Можаровская,
кандидат технических наук