Проверка котловой воды. Как качество воды влияет на работу котла

17 июня 2020

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
Показатели	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)
Показатель	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]
Измерительный прибор	рН	Растворенный кислород	Электропроводность	Жесткость	Солесодержание
Ezodo 5011 (pH-метр)	0,0–14,0 [±0,1 +1 деление]	–	–	–	–
Ezodo 7031 (оксиметр)	–	0,0–20,0 мг/л (ppm) [±0,2 +1 деление]	–	–	–
Ezodo 5021 (кондуктометр)	–	–	0–9999 мкСм (µS) [±1 %]	–	–
Ezodo 6031 (солемер)	–	–	0–19990 мкСм/см (µS/cm) [±1 %]	0–19990 мг/л (ppm) [±1 %]	–
Ezodo 4801 (рН контроллер)	0,0–14,0 [±0,01]	–	–	–	–
Ezodo PDO-408 (оксиметр)	–	0,0–20,0 мг/л (ppm) [±2 % +1 деление]	–	–	–
Ezodo CTS-406 (солемер, кондуктометр, термометр)	–	–	0–2000 мкСм/см (µS/cm) 2,0–20,0 мСм/см (mS/cm)[±2 % +1 деление]	0–1300 мг/л (ppm) 1,3–13,0 г/л (ppt) [±2 % +1 деление]	0–1000 мг/л (ppm) 1,0–12,0 г/л (ppt) [±2 % +1 деление]
Ezodo PCT-407 (рН-метр, ОВП-метр, кондуктометр, солемер, термометр)	-2,0–16,0 [±0,01]	–	0,0–199,9 мкСм (µS) 200,0–1999,0 мкСм (µS) 2,0–19,9 мСм (mS) 20,0–200,0 мСм (mS) [±2 % +1 деление]	0,0–131,9 мг/л (ppm) 132–1319 мг/л (ppm) 1,32–13,19 г/л (ppt) 13,2–132,0 г/л (ppt) [±2 % +1 деление]	0,0–99,9 мг/л (ppm) 100–999 мг/л (ppm) 1,00–9,99 г/л (ppt) 10,0–100,0 г/л (ppt) [±2 % +1 деление]