Фосфатирование котловой воды барабанных котлов для чего

Назначение амминирования и фосфатирования питательной воды

Обработка питательной воды аммиаком осуществляется для того, чтобы связать свободную углекислоту и для защиты питательного трактa от углекислотной коррозии (повышения рН питательной воды).

Для связывания углекислоты дозировка аммиака производится из расчета 0,4 мг NH3 на 1мг СО2.

Количество вводимого аммиака, необходимое для поддержания заданной его концентрации в питательной воде, зависит от ряда факторов; количества добавочной воды, эффективности работы деаэратора и т.п., поэтому концентрация должка определяться методом последовательного подбора по данным химических анализов.

Фосфатирование

Фосфатирование котловой воды является средством предупреждения образования в котле кальциевой накипи. Одновременно путем фосфатирования может поддерживаться определенная щелочность рН котловой воды, обеспечивающая защиту металла котла от коррозии.

Фосфатирование следует применять для всех барабанных котлов с абсолютным давлением более 16 кгс/см2 при жесткости питательной воды более 1 мкг-экв/л.

Для фосфатирования котловой воды в зависимости от качества питательной воды могут применяться: тринатрийфосфат, смесь тринатрийфосфата с кислыми фосфатами и в отдельных случаях — аммонийфосфат.

При осуществлении фосфатирования в котлах низкого и среднего давлений необходимо поддерживать концентрацию свободных фосфатов в котловой воде:

а) для котлов без ступенчатого испарения — не менее 5 и не более 15 мг/л;

б) для котлов со ступенчатым испарением — в чистом отсеке не менее 5 и не более 10 мг/л, в соленом отсеке — не более 75 мг/л.

Фосфатирование должно осуществляться путем непрерывного и равномерного ввода раствора фосфата в котловую воду по индивидуальной схеме, т.е. в каждый котел.

Применение центрального фосфатирования во всасывающую линию питательных насосов недопустимо из-за возможности зашламления питательного тракта. Ввод фосфатов производится насосами-дозаторами, устанавливаемыми согласно инструкции по два на каждый котел. При подаче питательной воды в котел по двум магистралям раствор фосфата следует вводить в обе магистрали на расстоянии 4 — 5 м от барабана.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Фосфатирование котловой воды может осуществляться по ще-лочно-солевому ( фосфатно-щелочному) режиму или режиму чисто фосфатной щелочи. [1]

Фосфатирование котловой воды может проводиться по режиму чисто фосфатной щелочности или щелочно-солевому ( фосфатно-щелочному) режиму. [3]

Применение фосфатирования котловой воды основано на следующих положениях. [4]

Выпадающий при фосфатировании котловой воды шлам регулярно выводится из котла продувкой его из всех, нижних точек котла. Продувка производится в соответствии с результатами контроля содержания шлама в продуваемой воде. Недостаточная шламовая продувка и накопление шлама в коллекторах и трубах с малым углом наклона могут привести к нарушению циркуляции, местному перегреву стенок труб, забиванию шламом продувочных штуцеров и арматуры. [5]

В настоящее время метод фосфатирования котловой воды применяется в нескольких вариантах или режимах. Обоснованием к применению больших или меньших избытков фосфатов являются различия качества питательной воды по содержанию в ней ионов-накипеобразователей. Чем больше концентрация сульфатов и силикатов в питательной воде и чем выше степень упаривания воды в котле, тем полнее должен быть осажден кальций в форме гид-роксилапатита, с тем чтобы в котловой воде не достигались значения HPcaso. [7]

При докотловой обработке питательной воды фосфатирование котловой воды для котлов с давлением менее 16 7 бар необязательно. [9]

В том случае, если при фосфатировании котловой воды не соблюдаются значения рН и соотношения между общей и фосфатной щелочностями, определяемые нормами ПТЭ, в котловую воду необходимо вводить раствор едкого натра. [12]

На котлах с естественной циркуляцией должно проводиться фосфатирование котловой воды с подачей фосфатного раствора в барабан котла. [14]

Решающим фактором для оценки правильности проводимого режима фосфатирования котловой воды является отсутствие накипи и прикипевшего шлама на поверхностях нагрева котлов. [15]

Источник

Организация ВХР энергетических котлов барабанного типа

Согласно «Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей» нормирование теплоносителя для котлов барабанного типа осуществляют по качеству котловой, питательной воды и перегретого пара. Нормы качества напрямую определяются рабочим давлением котла, соответственно, рабочее давление определяет и водно-химический режим.

Паросепарационные устройства могут быть непосредственно связаны с циркуляционными контурами котла (внутрибарабанные и внебарабанные) и не связанные с ними – включены в паропровод между барабаном котла и пароперегревателем.

Второй тип сепарации – паровые выносные циклонные, никак не влияя на циркуляцию в котле, позволяют надежно сепарировать влагу из пара за счет центробежного эффекта (скорость ввода пара в циклон составляет 30-40 м/с при средних давлениях).

Основным водно-химическим режимом является фосфатирование.

Ввод фосфатов производится в барабан котла. Если котел выполнен со ступенчатым испарением, то поступление фосфатов организуют в чистый отсек барабана.

Для таких котлов возможно применение и комплексонного режима. Однако при нормируемых значениях жесткости питательной воды для котлов средних давлений и степени упаривания котловой воды он дороже в связи со значительным расходованием комплексона на образование комплексонатов кальция.

Наиболее оптимальным при организации водных режимов для котлов среднего давления является режим фосфатирования с предварительной комплексонной обработкой в процессе каждой растопки. Технологии ее такова: перед растопкой котла его водяной объем заполняется холодной питательной водой, содержащей 300-500 мг/кг трилона Б. В процессе растопки после достижения температуры теплоносителя 40- 150 °С при давлении P=0,5-0,6 МПа дальнейший подъем температуры не производится в течение 1,5 – 2 часов. В результате этого поверхности труб очищаются и подготавливаются к образованию на них оксидной пленки, а образующиеся при этом комплексонаты железа переходят в раствор.

На втором этапе температуру поднимают до рабочей.

При этом, перешедшие в раствор комплексонаты железа термически разлагаются в контакте со сталью, образуя на поверхности стенки трубы защитные оксидные пленки. Важно то, что этот процесс зависит только от уровня температуры теплоносителя, а не от уровня тепловой нагрузки металла, как для обычных накипей. Поэтому образование оксидной пленки происходит как на обогреваемых, так и на необогреваемых трубах, практически равномерно по периметру. Чем выше температура среды, тем глубже идет разложение комплексонатов железа и тем прочнее образовавшаяся защитная пленка. Затем, после растопки, эксплуатация котла проводится при режиме фосфатирования. Данная технология может применяться и для других типов котлов.

Питательная вода при применении как фосфатного, так и комплексонного режимов должна корректироваться аммиаком и гидразином.

Для котлов высокого давления требования к теплоносителю ужесточаются. Поэтому подпиточная вода готовится по схемам обессоливания, а в конструкциях этих котлов установлены паропромывочные устройства, т.к. питательная вода нормируется и по содержанию в ней кремниевой кислоты.

“Правилами технической эксплуатации электростанций и сетей” для котлов с рабочим давлением 11 МПа рекомендуются также два водных режима: фосфатный и комплексонный. Питательная вода корректируется аммиаком и гидразином.

Однако при этом необходимо учитывать, что, чем выше качество питательной воды, тем более фосфатирование теряет свою актуальность, так как состав отложений при этом резко меняется и основу их составляют уже оксиды металлов, а не соли жесткости. При наличии избытка ионов PO₄ 3- это может привести к образованию отложений, состоящих из фосфатов железа.

Преимущества фосфатного режима для высокого давления проявляются только в периоды резко повышенных присосов охлаждающей воды в конденсаторах турбин, предотвращая кальциевые накипеобразования. При нормальной плотности конденсатора и высоких тепловых нагрузках экранных труб опыт эксплуатации котлов данного типа на фосфатном режиме выявил серьезные недостатки.

В связи с минимальным содержанием в питательной воде ионов кальция, фосфат–ионы не только образуют железофосфатные отложения (Fe3(PO4)2, NaFePO4), но и проникают в дефекты решетки магнетита, замещая атомы кислорода и разрыхляя тем самым защитную пленку на стали. Это способствует развитию коррозию с проникновением в металл выделяющегося водорода (новодороживание стали).

В результате на котлах высокого давления и особенно при работе на жидком топливе, которое вызывает высокие тепловые нагрузки, наблюдались хрупкие, формационные разрушения экранных труб. Также наблюдались отложения кислых фосфатов, которые, взаимодействуя с защитной магнетитовой пленкой, разрушали ее, интенсифицируя тем самым коррозию.

Для устранения выявленных недостатков на котлах высокого давления был рекомендован модифицированный (эквивалентный) фосфатный режим. Суть его заключается в снижении концентрации фосфатов в котловой воде с одновременным введением сильной щелочи NaOH в количестве 1-2 мг/кг, что позволяет снизить скорость образования железофосфатных отложений, вследствие незначительной концентрации фосфатов, а также уменьшить интенсивность коррозии труб экранной системы.

Наряду с модифицированным фосфатным режимом «Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей» разрешен комплексонный водный режим. Подпиточная вода для котлов высокого давления готовится по схеме обессоливания, поэтому жесткость питательной воды очень мала и основной ее примесью являются оксиды железа. Главное назначение комплексонного водного режима состоит в обеспечении образования и поддержании защитных оксидных пленок в экранных трубах. Равномерное распределение образующегося магнетита по всем обогреваемым и необогреваемым трубам поверхности парообразующей системы котла, высокая теплопроводность пленки, малая ее толщина показывают на оптимальность комплексного водного режима для котлов высокого давления. Тем не, менее по ряду объективных причин, широкого применения данный режим не получил.

Барабанные котлы давлением 15,5 МПа в парообразующей системе занимают заметное место в энергосистеме. Для таких котлов вопрос обеспечения высокой чистоты пара по кремниевой кислоте решен за счет обязательного обескремнивания добавочной воды и промывки пара питательной водой.

Поэтому основным компонентом примесей питательной воды, определяющим надежность водного режима, являются железо- и медноокисные соединения. В парообразующей системе котла происходит повышение их концентрации как за счет упаривания, так и поступления в котловую воду продуктов коррозии самого котла и оборудования конденсатно-питательного тракта.

В “Правилах технической эксплуатации электрических станций и сетей” для таких котлов регламентируется тоже режим фосфатирования, хотя его недостатки при сверхвысоких давлениях усугубляются с ростом температур в экранных трубах еще сильнее, чем в котлах высокого давления.

Разрушения носят характер хрупких бездеформационных, с практически полной потерей пластичности. Причиной этих разрушений является также наводороживание перлитных сталей, из которых выполнены экранные трубы.

В течение последних лет наблюдается тенденция к всемерному снижению избытка фосфатов в чистом отсеке с 20-30 до1-2 мг/кг. Но даже при таком небольшом избытке фосфатов их концентрация в солевом отсеке может составлять более 10-15 мг/кг, что способствует интенсификации образования внутренних железофосфатных отложений. В то же время снижение избытка фосфатов приводит к изменению химсостава отложений. В них повышается содержание железа до 80 % и более (обычно 40- 50 %), отсутствуют натрий и фосфаты, что способствует повышению теплопроводности отложений и уменьшению химической агрессивности. Применение режима фосфатирования на котлах данного типа выявило еще одну проблему: при фосфатировании прослеживается повышенный вынос с паром хлоридов, в зависимости от концентрации фосфатов в котловой воде, что сказывается на повышении агрессивности первичного конденсата в проточной части турбин, а, следовательно, на снижении надежности их лопаточного аппарата и дисков. Данное обстоятельство также подтверждает целесообразность минимального фосфатирования котловой воды. Одновременно, для поддержания устойчивой щелочности котловой воды, рекомендуется дозирование в барабан котла порядка 2 мг/кг свободной едкой щелочи.

Именно такой модифицированный (эквивалентный) фофатный режим принят в настоящее время в качестве основного и для котлов сверхвысоких давлений. В питательную воду дозируют аммиак и гидразин.

Несоответствие традиционных ВХР котлов барабанного типа и их конструкций становится все более актуальным. Практически все конструкции барабанных котлов рассчитываются на ухудшенное качество питательной воды, но на получение пара высокого качества. Получается парадокс – котлы питаются водой, качество которой на порядок ниже, чем у котлов прямоточного типа, а пар должны выдавать того же качества.

а рубежом вопросы качества питательной воды и пара барабанных котлов давно решены за счет применения для питания котлов глубокообессоленой воды, применения установок по очистке основного конденсата, перехода на одноступенчатое испарение.

Тепловые схемы наших ТЭС, проектные решения, конструкции котлов и конструкционные материалы ограничивают применение других ВХР, а фосфатно-щелочной режим не всегда в состоянии обеспечить надежную работу котлов.

Источник

Фосфатирование котловой воды барабанных котлов для чего

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО КОРРЕКЦИОННОЙ ОБРАБОТКЕ ПИТАТЕЛЬНОЙ
И КОТЛОВОЙ ВОДЫ БАРАБАННЫХ КОТЛОВ ДАВЛЕНИЕМ 3,9-13,8 МПа

РАЗРАБОТАНО Уральским филиалом Всесоюзного дважды ордена Трудового Красного знамени теплотехнического научно-исследовательского института им. Ф.Э.Дзержинского, предприятием «Уралтехэнерго» Производственного объединения по наладке, совершенствованию технологии и эксплуатации электростанций и сетей «Союзтехэнерго»

ИСПОЛНИТЕЛИ О.Г.Салашенко, А.В.Ткаленко

УТВЕРЖДЕНО Главным научно-техническим управлением энергетики и электрификации 23.03.88 г.

Заместитель начальника А.П.Берсенев

ВНЕСЕНЫ: Изменение N 1, принятое СПО Союзтехэнерго 01.01.89, Изменение N 2, утвержденное Департаментом науки и техники РАО «ЕЭС России» 28.03.97 г.

Изменения N 1, 2 внесены изготовителем базы данных

Настоящие Методические указания определяют технологию коррекционной обработки питательной воды аммиаком, гидразином, сульфитом натрия и котловой воды фосфатами и едким натром на электростанциях с барабанными котлами давлением 3,9-13,8 МПа.

Методические указания предназначены для персонала электростанций, энергосистем, проектных и наладочных организаций.

С выходом настоящих Методических указаний утрачивают силу «Инструкция по фосфатированию котловой воды» (М.: СПО Союзтехэнерго, 1978) и «Методические указания по обработке едким натром котловой воды котлов с фосфатным водно-химическим режимом: МУ 34-70-096-85» (М.: СПО Союзтехэнерго, 1985).

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1. Методические указания регламентируют технологию коррекционной обработки питательной и котловой воды паровых стационарных котлов с естественной циркуляцией давлением 3,9-13,8 МПа.

Коррекционная обработка наряду с очисткой добавочной воды, конденсата, термической деаэрацией, консервацией оборудования при остановах в резерв и ремонт обеспечивают предотвращение накипеобразования и коррозии основного и вспомогательного оборудования.

1.2. Коррекционная обработка питательной воды предназначена для снижения скорости коррозии стали и медных сплавов конденсатно-питательного тракта, сетевых подогревателей, трубопроводов пара, направляемого потребителям, и возвратного конденсата, теплообменного оборудования потребителей пара.

Снижение скорости коррозии обеспечивается созданием восстановительной среды в конденсатном тракте и глубоким связыванием кислорода и нитритов после деаэратора 0,6 МПа посредством ввода восстановителей, регулированием значения показателей pH среды за счет ввода аммиака.

Отклонения от режима коррекционной обработки могут вызвать:

1.3. Коррекционная обработка котловой воды предназначена для предотвращения образования отложений и коррозии на внутренней поверхности испарительной части котла.

Для предотвращения отложений котловую воду обрабатывают фосфатами. Фосфатирование является эффективным средством предупреждения образования только кальциевых отложений.

Предотвращение коррозии обеспечивается регулированием показателя pH (или гидратной щелочности) котловой воды, изменением концентрации коррозионно-активных компонентов в котловой воде (с помощью продувки).

Нарушение режима коррекционной обработки может вызвать:

— при снижении показателя pH и щелочного соотношения ниже норм ПТЭ коррозию и охрупчивание металла экранных труб, образование отложений железофосфатных соединений, осаждение фосфата кальция;

— при превышении норм ПТЭ по содержанию фосфатов образование временных отложений фосфата натрия;

— при превышении норм ПТЭ по показателю pH щелочную коррозию экранных труб;

— при невыполнении требований по относительной щелочности охрупчивание опускных труб и барабана котла в местах вальцовочных и клепаных соединений.

1.4. Коррекционная обработка трилоном Б должна производиться в соответствии с «Методическими указаниями по комплексонной обработке воды барабанных котлов давлением 40-100 кгс/см (3,9-9,8 МПа): РД 34.37.514-91» (М.: СПО ОРГРЭС, 1993).

Трилонную обработку рекомендуется применять в случае, если фосфатирование не обеспечивает надежную эксплуатацию котлов. Применение трилонного режима должно быть согласовано с РЭУ.

(Измененная редакция, Изм. N 2).

1.5. Для обеспечения надежного водно-химического режима необходимо уделять особое внимание качеству питательной воды и ее составляющих:

— очистку производственного конденсата производить в соответствии с «Руководящими указаниями по очистке производственного конденсата» (М.: СПО Союзтехэнерго, 1978);

— подпитку котлов давлением 13,8 МПа осуществлять только обессоленной водой.

Подпитку котлов давлением 9,8 МПа и ниже допускается производить умягченной водой. Допустимое количество умягченной воды определяется теплохимическими испытаниями.

1.6. В связи с тем, что фосфатирование котловой воды не обеспечивает полного предотвращения образования отложений, для исключения перегрева экранных труб следует также производить периодическую химическую очистку котлов. Периодичность химических очисток должна определяться в соответствии с «Методическими указаниями по контролю состояния основного оборудования тепловых электрических станций; определению качества и химического состава отложений: РД 34.37.306-87″* (М.: Ротапринт ВТИ, 1987).

1.7. Оборудование, останавливаемое в резерв или ремонт, должно подвергаться консервации. Консервация должна производиться в соответствии с «Методическими указаниями по консервации теплоэнергетического оборудования: РД 34.20.591-87″* (М.: Ротапринт ВТИ, 1990).

1.6, 1.7. (Измененная редакция, Изм. N 2).

2. КОРРЕКЦИОННАЯ ОБРАБОТКА ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ

2.1. Выбор метода коррекционной обработки питательной воды

2.1.1. Коррекционная обработка питательной воды в целях связывания нитритов и остаточного кислорода может производиться гидразингидратом, гидразинсульфатом, сульфитом натрия.

На котлах давлением до 7 МПа при необходимости более глубокого удаления кислорода из питательной воды в дополнение к термической деаэрации можно производить обработку питательной воды сульфитом натрия или гидразином. На котлах давлением 7 МПа и выше обработка конденсата или питательной воды должна производиться только гидразином, кроме котлов с кислородными водно-химическими режимами и котлов с отпуском пара на предприятия пищевой, микробиологической, фармацевтической и другой промышленности в случае запрета санитарных органов на наличие гидразина в паре.

(Измененная редакция, Изм. N 2).

2.1.2. Для повышения показателя pH питательной воды и конденсата пара до нормальных значений на котлах всех параметров дополнительно к гидразинной обработке должна производиться аммиачная обработка питательной воды. В качестве реагента должен применяться преимущественно водный раствор аммиака.

В отдельных случаях при подпитке котлов химически очищенной водой, когда необходимости в повышении показателя pH питательной воды нет, но необходимо повысить показатель pH конденсата пара и снизить щелочность котловой воды, может применяться для аминирования сульфат аммония.

2.1.3. Гидразингидрат, гидразинсульфат, сульфит натрия необходимо вводить в трубопровод на стороне всасывания питательных насосов.

На электростанциях, где не выполняются нормы ПТЭ по содержанию меди из-за коррозии ПНД, рекомендуется вводить гидразин перед ПНД.

2.1.4. Аммиак можно вводить в питательную, обессоленную, химически очищенную воду, в пар, подаваемый на производство.

На блочных электростанциях аммиак целесообразно вводить на сторону всасывания питательных насосов. Допускается ввод аммиака в смеси с гидразином.

На электростанциях с поперечными связями аммиак рекомендуется вводить в обессоленную или умягченную воду (для снижения коррозии трубопроводов обессоленной воды). Раствор аммиака должен подаваться в трубопровод обессоленной или умягченной воды.

Если на электростанции имеются группы котлов с различным процентом добавки обессоленной воды, то аммиачная обработка должна производиться отдельно для каждой группы.

На электростанциях с большим возвратом производственного конденсата и высоким содержанием в нем продуктов коррозии, прежде всего оксидов (окислов) железа, рекомендуется вводить аммиак в пар, подаваемый на производство (только в пар или дополнительно к вводу аммиака в обессоленную воду). Ввод аммиака в пар, подаваемый на производство, должен быть согласован с потребителем. Наличие у потребителей теплообменников с латунными поверхностями нагрева, работающих под избыточным давлением, не является препятствием для обработки пара аммиаком. Ввод аммиака позволяет довести в конденсате пара показатель рН до значения выше 9,0 и значительно снизить скорость коррозии.

2.1.5. В случае запрета санитарных органов на наличие гидразина в паре, подаваемом на производство (предприятия пищевой, микробиологической, фармацевтической промышленности), для обработки котловой воды котлов давлением 9,8 МПа и менее должен использоваться сульфит натрия.

В случае запрета санитарных органов на наличие в паре гидразина и аммиака должно быть организовано снабжение этих предприятий паром через паропреобразователи.

2.2. Режим коррекционной обработки питательной воды

2.2.1. Режим коррекционной обработки должен обеспечить следующее качество питательной воды:

— содержание свободного гидразина перед экономайзером (в пересчете на NH ) от 20 до 60 мкг/кг;

— содержание аммиака (в пересчете на NH ) не более 1000 мкг/кг;

— показатель pH (при 25 °С) для котлов давлением 3,9 МПа 8,5-9,5; 9,8 МПа и выше 9,1±0,1.

По разрешению энергоуправления допускается увеличение содержания аммиака до значения, не вызывающего коррозию медных сплавов. Повышенные концентрации аммиака рекомендуется поддерживать при обработке аммиаком пара, подаваемого на производство, и при подпитке котлов умягченной водой, если показатель pH конденсатов ниже 7,5 при концентрации аммиака 1 мг/кг.

При восполнении потерь пара и конденсата химически очищенной водой допускается повышение значения pH до 10,5. В этом случае показатель pH определяется щелочностью и количеством добавки умягченной воды, поэтому регулированию коррекционной обработкой не подлежит (аммиак на этих электростанциях служит для поддержания необходимых значений показателя pH паров и конденсатов).

(Измененная редакция, Изм. N 2).

2.2.2. Для обеспечения требуемой концентрации гидразина в питательной воде доза гидразина должна учитывать его расходование на взаимодействие с кислородом, нитритами, окислами железа и меди.

Расчет дозы гидразина (мкг/кг) в пересчете на NH рекомендуется производить по формуле

, (2.1)

— концентрация нитритов в питательной воде до ввода гидразина, мкг/кг;

— концентрация железа в питательной воде, мкг/кг;

— концентрация меди в питательной воде, мкг/кг.

2.2.3. Концентрация гидразина в рабочем растворе (мг/кг) рассчитывается по формуле

, (2.2)

— средняя (регулируемого диапазона) подача насоса-дозатора, л/ч.

Источник