Непрерывная продувка парового котла что это

Периодическая и непрерывная продувка котла

Существует периодическая продувка котла (для удаления шламов) и непрерывная (для поддержания солесодержания в котловой воде).

Количество и длительность периодических продувок, а так же величина непрерывной продувки устанавливается специализированной пуско-наладочной организацией.

Периодическая продувка котла осуществляется двумя операторами при уровне воды в барабане котла выше среднего. Один из операторов выполняет продувку — другой следит за уровнем.

Периодическая продувка котла производится в следующем порядке:

После окончания продувки оператор обязан убедиться, что запорные вентили на линии периодической продувки надёжно закрыты и не пропускают воду.

Время начала и окончания периодической продувки фиксируется в сменном журнале.

Непрерывная продувка котла

Непрерывная продувка котла ведётся через постоянно открытый вентиль, находящийся на линии непрерывной продувки, из солевого отсека верхнего барабана котла. Таким образом, происходит удаление некоторого количества загрязнённой солями котловой воды, замещаемое таким же количеством питательной воды с меньшим солесодержанием. Объём непрерывной продувки должен составлять 0,5% — 3% при восполнении потерь химически очищенной водой. Этим удаётся поддерживать, определённые режимной картой, солесодержание в котловой воде.

Содержание солей в котловой воде определяет лаборант химического анализа. Оператор котельной выполняет указания лаборанта и производит регулирование процента вывода котловой воды из второй ступени испарения (солёный отсек) при помощи вентиля на линии непрерывной продувки.

Котловая вода по линии непрерывной продувки поступает в сепаратор непрерывной продувки, где происходит отделение пара от воды. Пар направляется в деаэратор, а грязная вода после охлаждения в дренаж.

Источник

Продувка парового котла

Паровые котлы с естественной циркуляцией должны быть оборудованы устройствами для проведения непрерывной и периодической продувки.

Продувка – это удаление из котла постоянно или периодически определенного количества воды с содержащимися в ней солями, осадками и шламом.

Непрерывная продувка служит для снижения содержания солей в котловой воде и обеспечения чистоты пара. Выполняется из любой части котла. Это может быть верхний, нижний барабаны или выносные циклоны.

Непрерывная продувка более безопасна, чем периодическая, так как резко не снижает уровня воды в котле, и экономичнее, так как тепло непрерывной продувки можно использовать в деаэраторе.

Производится непрерывная продувка через дырчатую трубу, расположенную в барабане котла. Снаружи на трубе устанавливают два вентиля (второй для безопасности), ими регулируют непрерывную продувку. В том случае, если солесодержание котловой воды возрастает, оператор открывает вентиль, увеличивая количество вытекаемой из котла воды.

Накипь, шлам, зола, сажа приводят к пережогам, образованию разрывов труб, перерасходу топлива и снижению паропроизводительности котла. Они является плохими проводниками тепла, что влечет перегрев металла котла. Накипь, образуется из-за накапливания солей при испарении воды. Соли, достигнув предела растворимости (насыщения) выпадают в осадок, образую трудно растворимую накипь в местах больших тепловых напряжений. Шлам представляет собой илообразный осадок, выпадающий в нижних точках котла и состоящий из механических примесей, окислов металлов и продуктов внутрикотловой обработки воды. Шлам легко уноситься при проведении периодической продувки.

Периодическая продувка выполняется из нижних точек котла нижнего барабана, нижних коллекторов, циклонов. Под периодической продувкой понимают удаление за короткое время большого количества воды, с которой уносятся шлам, осадки, соли. Количество периодических продувок определяется пусконаладочной организацией по анализам котловой воды. Для проведения периодической продувки в барабане укладывается труба с отверстиями, через которые уносится шлам и осадки.

Каждый котел для проведения периодической продувки имеет продувочную линию, которая соединена с общей продувочной магистралью, проложенной за котлами. Продувочная вода поступает в продувочный бак или колодец, работающий без давления. Продувку выполняют последовательно в каждой точке. Особенно осторожно необходимо выполнять продувку из солевых отсеков – циклонов, из-за небольшого объема воды.

Вода непрерывной продувки подается в расширитель 1 (рис.9.3), в котором давление ее падает до атмосферного. В результате часть воды испаряется и образовавшийся пар 5 поступает в деаэратор, где тепло его используется. Оставшаяся вода проходит в сливной колодец через теплообменник 12, где также используется часть тепла продувочной воды.

Для соблюдения установленных норм качества пара осуществляют периодическую или непрерывную продувку, т.е. часть воды из паровых котлов выпускают и заменяют ее питательной водой. Периодическая продувка при наличии непрерывной служит для выпуска шлама. Непрерывную продувку в барабанных котлах выполняют из верхних барабанов 9 (рис.9.3), где концентрируется большее количества солей, а периодическую – из нижних барабанов или коллекторов. Непрерывная продувка должна обеспечивать при работе котла постоянный вывод избытка солей из котловой воды. Котловая вода непрерывной продувки из барабана 9 отводится в аппарат, называемый сепаратором непрерывной продувки, в котором происходит расширение воды и отделение пара. Из сепаратора пар отводится в деаэратор питательной воды, а горячая вода, содержащая соли – в дренаж 11, или используется для подогрева сырой воды.

Источник

Непрерывная продувка парового котла по значению щелочности котловой воды

Руководящие документы по ведению водно-химического режима паровых котлов предписывают производить непрерывную продувку котлов по сухому остатку или солесодержанию.

К примеру, РТМ 108.030.114-77 (Котлы паровые стационарные низкого и среднего давления. Организация водно-химического режима.) приводит следующую формулу для расчета процента непрерывной продувки от паропроизводительности котла.

S_х – сухой остаток или солесодержание химически подготовленной воды, мг/л

S_к – сухой остаток или солесодержание котловой воды, мг/л

А – доля химически подготовленной воды в питательной воде парового котла

К – доля возврата конденсата.

Уравнение (1) предполагает, что солесодержание возвращаемого конденсата и солесодержание производимого пара равны нулю.

Данное уравнение применяется повсеместно для расчета доли (процента) продувки парового котла от паропроизводительности.

На самом деле расчет по данному уравнению несет в себе значительную погрешность. Все дело в способе определения солесодержания котловой воды.

Солесодержание котловой воды определяется исходя из ее электропроводности. В этом случае определяющую роль играет коэффициент пересчета значения электропроводности в солесодержание (n).

S – Солесодержание воды, мг/л

E – Электропроводность воды, мкСм/см

Коэффициент (n) в стандартных кондуктометрах находится в пределах от 0,5 до 0,6. Если в кондуктометре предполагает, что вся соль в воде представлена в виде NaCl, то коэффициент пересчета принимается равным 0,5. Некоторые производители, понимая, что большинство вод имеют значительное количество бикарбонатов используют коэффициент пересчета равный 0,6.

Но для определения солесодержания котловой воды данные коэффициенты пересчета принципиально не допустимы.

В этом случае гораздо проще, понятнее производить расчет продувки по значению щелочности химочищенной и котловой воды. В этом случае в уравнении (1) просто заменяется значения солесодержания на значения щелочности.

, % (2)

Щ_х – общая щелочность химподготовленной воды, мг-экв/л

Щ_к – общая щелочность котловой воды, мг-экв/л

В этом случае практически исключается ошибка в определении доли продувки парового котла и соответственно потери тепла с продувочной водой.

Уравнение (2) справедливо т.к. в деаэраторе и котле происходят следующий процесс. Происходит интенсивная отгонка углекислоты и в результате бикарбонат натрия переходит в карбонат натрия, который в свою очередь гидролизует в воде с образованием едкого натра и того же бикарбоната натрия.

Процесс иллюстрируется следующей схемой.

В результате чем больше отгоняется углекислоты, тем больше образуется едкого натра.

В котле образуется большое количество едкого натра. Фактически около половины солесодержание котловой воды определяется едким натром. Коэффициент пересчета электропроводности в солесодержание для едкого натра равен 0,17. Соответственно в корне неверно использовать коэффициент пересчета 0,5 (тем более 0,6) для определения солесодержания котловой воды исходя из ее значения электропроводности.

При этом щелочность, взятая в мг-экв/л не дает погрешности. Просто эквивалентное количество щелочности в питательной воде представленное бикарбонатом переходит в эквивалентное количество щелочности в котловой воде представленное гидратом, карбонатом и бикарбонатом.

Фактически количество отогнанного из воды углекислого газа заменилось на эквивалентное количество гидрата. За счет чего и выросло значение рН котловой воды.

Рассмотрим пример расчета процента непрерывной продувки парового котла по уравнениям (1) и (2).

В качестве подпиточной воды парового котла имеем воду следующего состава.

Na – 4,0 мг-экв/л = 4,0*23= 92 мг/л

НСО3 – 2,0 мг-экв/л = 2,0*61=122 мг/л

SO4 – 1,0 мг-экв/л = 1,0*96 = 96 мг/л

Cl – 1,0 мг-экв/л = 1,0*35,5 = 35,5 мг/л

Сумма К=А = 4 мг-экв/л

Солесодержание = 2*84+1*142+1*58,5=368,5 мг/л

Для простоты расчета предположим, что возврат конденсата отсутствует. Соответственно А = 1.

В процессе работы котла были проведены анализы котловой воды на щелочность и электропроводность.

Щелочность котловой воды по фенолфталеину равна 20 мг-экв/л, по метилоранжу 2,0 мг-экв/л. Общая щелочность равна 22,0 мг-экв/л.

Электропроводность котловой воды – 7798 мкСм/см.

Рассчитаем процент непрерывной продувки по уравнению (2).

%

В данном случае количество непрерывной продувки составляет 10 % от количества, производимого котлом пара.

Рассчитаем солесодержание котловой воды с использованием переводного коэффициента (n) равного 0,5.

Рассчитаем процент непрерывной продувки по уравнению (1).

%

Разница между двумя рассчитанными значениями составила 0,43 %.

Давайте определим какое реальное значение солесодержания при этом будет иметь котловая вода.

Рассчитаем коэффициент упаривания котловой воды

Т.е. питательная воды в котле упаривается в 11 раз. Соответственно в 11 раз увеличивается концентрация катионов и анионов сильных кислот.

Отдельно рассчитаем солесодержание гидрата и карбоната в котловой воде.

Упрощенно можно принять, что в котловой воде количество гидрата равно

Соответственно, количество карбоната составит Щ_об — ОН= 22-18=4 мг-экв/л.

Для простоты расчета примем допущение, что бикарбоната в котловой воде не содержится.

(Расчет гидрата и карбоната представлен в очень упрощенной форме. Более подробную информацию можно найти в [1])

Na2СО3 = 4*23+2*60=212 мг/л

Получаем следующее солесодержание котловой воды:

S_к = NaOH+Na2CO3+Na2SO4+NaCl = 720+212+1562+643.5= 3137,5 мг/л.

Рассчитаем долю непрерывной продувки по уравнению (1) с использованием значения реального солесодержания котловой воды

%

Получаем неожиданный результат. Процент продувки вырос на 3 %.

Какой же процент продувки верен?

Верен процент продувки, полученный с использованием щелочности котловой воды.

Дело в том, что в соответствии с представленной выше схемой разложения бикарбоната в котле происходит уменьшение солесодержания котловой воды за счет того, что бикарбонат натрия замещается на едкий натр. При этом молярная масса едкого натра 40, а бикарбоната натрия 84. Соответственно солесодержание котловой воды, определяемое бикарбонатом натрия, становится в 2 раза ниже после замещения бикарбоната гидратом.

В данном случае справедливо предположить, что в котле не происходит разложение бикарбонатов. Тогда гипотетически можно представить, что вся щелочность котловой воды определяется бикарбонатом натрия.

Тогда «гипотетическое» солесодержание котловой воды будет равно,

S_к = NaHCO3+Na2SO4+NaCl = 22*84+11*142+11*58.5=4053.5 мг/л

Рассчитаем процент непрерывной продувки

%

В данном случае процент непрерывной продувки совпадает с процентом, рассчитанным с использованием щелочности котловой воды и питательной воды.

Далее рассчитаем реальную электропроводность котловой воды.

Пересчитаем солесодержание котловой воды в электропроводность используя данные [2,3].

Коэффициенты пересчета (n) при данном солесодержании:

Карбоната натрия – 0,55

сульфата натрия – 0,65

хлорида натрия — 0,5

Соответственно умножаем каждый коэффициент пересчета на его долю в общем солесодержании.

едкого натра (18+18)/88=0,41

карбоната натрия (4+4)/88=0,09

сульфата натрия (11+11)/88=0,25

хлорида натрия (11+11)/88=0,25

Умножаем коэффициент пересчета (n) на долю

Получаем коэффициент пересчета электропроводности в солесодержание для котловой воды данного состава равный 0,4.

Соответственно значение электропроводности котловой воды в данной случае будет равно:

Полученная величина довольно близка к измеренной (7798). Это говорит о правильности методики расчета.

Если использовать коэффициент пересчета 0,5 (заложенный в большинство кондуктометров), то получаем

Как мы видим расхождение составляет более 1500 мкСм/см.

Тем не менее использование данного коэффициента пересчета (0,4) неправомерно для расчета непрерывной продувки, т.к. он не учитывает уменьшение солесодержания вследствие уноса углекислоты с паром.

Использование коэффициента пересчета 0,5 неправильно с точки зрения состава котловой воды, но по счастливой случайности дает более точный расчет процента продувки, т.к. учитывает солесодержание бикарбоната в случае отсутствия его термического разложения.

Очевидно, что контролировать расход непрерывной продувки по значению солесодержания неправильно.

Необходимо контролировать расход непрерывной продувки по значению общей щелочности котловой воды.

Необходимо в процессе производства наладочных работ определить оптимальное значение щелочности котловой воды при котором обеспечивается нормативное качество пара. При этом значение щелочности не должно превышать нормативных значение. Для паровых котлов низкого давления это как правило 26 мг-экв/л.

Затем определив оптимальное значение щелочности котловой воды определить расход непрерывной продувки котловой воды по уравнению (2).

При этом оптимальному значению щелочности будет соответствовать значение электропроводности. Необходимо определить коэффициент пересчета электропроводности в солесодержание расчетным, а затем экспериментальным путем.

Если коэффициенты пересчета получились одинаковые значит состав котловой воды полностью соответствует требованиям. (без учета специфических загрязнителей).

Затем проводить непрерывную продувку котла основываясь на значении электропроводности. В этом случае отпадает необходимость в производстве большого количества анализов на щелочность котловой воды.

Многие предприятия изготовители котлов вводят норму по электропроводности котловой воды в дополнении к норме по общей щелочности. В этом случае необходимо руководствоваться более строгими требованиями.

Нормативное значение электропроводности котловой воды должно быть не более 6000 мкСм/см и щелочность не более 26 мг-экв/л. В этом случае в зависимости от ионного состава исходной воды один из контролируемых параметров будет достигаться раньше другого.

В подавляющем большинстве случаев для поверхностных вод электропроводность котловой воды в 6000 мкСм/см будет достигаться раньше значения щелочности в 26,0 мг-экв/л. Как правило для поверхностных гидрокарбонатных вод значению электропроводности котловой воды в 6000 мкСм/см будет соответствовать значение общей щелочности в 18-20 мг-экв/л.

В заключении.

Расчет расхода непрерывной продувки парового котла по щелочности (использование уравнения (2)) позволяет просто и точно определить процент продувки без использования такого комплексного и сложного понятия как солесодержание воды.

Расчет коэффициента упаривания воды по щелочности позволяет точно определить солесодержание котловой воды и затем электропроводность и проводить автоматизированную продувку парового котла по значению электропроводности котловой воды с постоянным поддержание нормативных значений солесодержания и щелочности котловой воды.

Источник

Сепаратор непрерывной продувки

Сепаратор непрерывной продувки предназначается для получения из продувочной котловой воды вторичных энергоресурсов в виде сухого пара и горячей воды. Процесс протекает при падении давления насыщения от рабочего давления пара в котлоагрегате до давления среды в баке-сепараторе.

Полное разделение сред протекает под воздействием центробежных сил, которые задаются тангенциальным вводом горячей воды в бак сепарации. Устройство, с центробежной сепарацией, предназначенное для отделения мелких капель воды из пара. После его применения получается пар с высокой степенью сухости, что допускает его вторичное использование в технологических производственных процессах.

Сепаратор непрерывной продувки применяются не только в продувочных схемах, но и в линиях возврата конденсата от промышленных и технологических потребителей. Тем самым повышается общий КПД котельной установки за счет сокращения тепловых потерь в водяном тракте котла.

Назначение сепарационного устройства для продувки

В паровых водотрубных котлах барабанного типа, работающих как в схемах с естественной, так и с принудительной циркуляцией котловой воды, остро стоит вопрос очистки ее от высокого солесодержания.

Оно повышается при каждом новом цикле циркуляции котловой воды, поскольку сухой пар не имеющий примесей отводится потребителям, а все соли остаются в котле. Излишние соли отлагаются на внутренних поверхностях котловых труб, что для них является губительным.

В местах образования накипи образуется местный перегрев стенки трубы с последующим ее разрывом и созданием взрывоопасной ситуации в топке.

Для поддержания требуемой концентрации солей в водяном тракте котла, излишнюю соль сбрасывают с помощью выполнения периодической и непрерывной продувки котла. Процент продувки устанавливается по результатам водно-химического режима и мощности котла, он ограничивается государственными нормами не выше 5 % его паропроизводительности.

Для мощных котлов продувка составляет десятки тонн горячей воды в час, и создает серьезные потери в тепловом балансе котельной.

Для того чтобы максимально использовать вторичную энергию от продувочной воды в паровых котлах применяют сепараторы продувки, которые за счет расширения и вращательного движения поступающей среды, разделяют ее на пар и воду для вторичного применения. Устройство также удаляет лишние соли из котла, дренируя их из бака-сепаратора в виде шлама.

Устройство сепаратора для сбросных вод от непрерывной продувки

Сепаратор имеет несложное устройство, корпус его выполнен в форме вертикальной цилиндрической емкости, работающей под давлением. Исходя от допустимого давления, донышки корпуса выполняются плоскими либо эллиптической формы. Подвод продувочной воды в бак может иметь сплющенную форму либо круглое сечение.

Закручивание потока входящей горячей воды производится с помощью подачи ее на стенку бака-сепаратора, благодаря размещению внутри специальных направляющих приспособлений. Как правило, расход продувки на сепарационное устройство устанавливается не ниже 1% от паропроизводительности котлоагрегата.

В самом низу имеется дренажный штуцер для периодического освобождения сепаратора непрерывной продувки от шламовых загрязнений. Водяной уровень в баке поддерживают в автоматическом режиме регулятором поплавкового типа.

Принцип работы сепаратора

Выполнение сепаратором разделения горячей воды с давлением в барабане котла на паровую и водяную составляющую происходит за счет увеличения объема корпуса и придания вращательного движения продувочной воде через приемный патрубок.

Разъединение пара и воды протекает в центральной части сепаратора. Пар, под воздействием вращательного движения, поступает в паровую область и через верхний патрубок отбирается для вторичного использования. Вода, стекая по стенкам бака в нижнюю часть сепаратора, образуя определенный водяной объем и выходит для дальнейшего использования через отводной патрубок.

Продувка котла выполняется после анализа проб котловой воды, если будет установлено, что содержание в ней превышает допустимую норму. Анализ выполняет оперативный персонал цеха химводоподготовки с периодичностью установленной картой водного режима котла, как правило, каждые два часа.

Обслуживание сепаратора продувки

Лаборант ХВО доводит до сведения старшего смены результат анализа, который принимает решения о проведении периодической продувки. Непрерывная продувка осуществляется постоянно. Продувочная вода направляется в сепаратор и поступает по входному патрубку тангенциально, что закручивает поток жидкости. Сплющенное сопло на входе в бак увеличивает центробежный эффект.

Схема работы сепаратора и действия оперативного персонала:

Модификации

Серийные сепараторы непрерывной продувки в России выпускаются всеми котлостроительными заводами согласно ТУ 3113-017-00210714 от 2008 года. Размеры баков-сепараторов продувки находятся в пределах от 300 до 800 мм.

Они способны принять объем сбросной воды от 0.15 до 0.7 м3 и применяются для барабанного парового и прямоточного котла.

Наиболее популярные сепараторы непрерывной продувки:

Данная модификация сепараторов вверху корпуса имеет сепарирующий механизм закрепленный болтами к монтажному кольцу. Он состоит из комплекта отогнутых особым образом направляющих лопаток, предназначены для тонкой сепарации микроскопических капелек влаги от пара.

Конструкция имеет автоматическую систему поддержания уровня отсепарированной жидкости в рабочем баке. Для этого в патрубке Ду 150 внизу емкости установлен поплавковый регулятор. Для того чтобы наблюдать за уровнем пара и отсепарированной воды, внутри корпуса устанавливается водомерное стекло с продувочными кранами, чтобы проверять их работоспособность.

Контроль рабочего давления пара выполняется по пружинному манометру с давлением до 16 атм., оборудованного 3-х ходовым краном для продувки импульсной линии и контроля правильности показания.

Сепараторы продувки имеют высоконадежную конструкцию, выполняются из качественного толстостенного металла, способны работать в высокотемпературном режиме, под высоким давлением и в коррозионной среде.

Поэтому они имеют большой срок эксплуатации не менее 20 лет и хорошие гарантийные условия — три года с момента отгрузки покупателю.

Сепаратор непрерывной продувки — важный элемент в схеме котельной, он выполняет три основные функции для безопасной и экономичной работы парового котлоагрегата: поддержание солевого баланса в водяном тракте котле на уровне установленных норм, вывод шлама из котла и использование тепла от вторичного парообразования для повышения общего КПД котельной установки.

Специалисты подсчитали, что тепло продувочной воды в сепараторе выгодно использовать уже при объеме продувки 0.27 кг/с. В котельной тепловой схеме есть достаточно много точек, где можно использовать это тепло.

Например, ее подают в качестве греющего теплоносителя на водоводяной теплообменный аппарат для нагрева исходной воды. Грязная шламовая вода из сепараторного бака поступает еще в один охладитель либо барботер, где отдает тепло, понижая свою температуру до 45 С, а после выходит в общекотельную канализацию.

Источник