Захист конденсатної системи парових котелень - Майстер-Ватт
Технології та обладнання для промислових котелень
При експлуатації систем парових котлів одним із головних завдань - максимальне підвищення енергетичного ккд та надійності парового котла, а також зведення до мінімуму незапланованих простоїв, обумовлених проблемами, пов'язаними з водою.
Чим більше повернення конденсату, тим менше потрібно підживлювальної води, в результаті чого можлива не тільки економія вод, але і значне зниження витрат на обробку води для підживлення. Високий ступінь чистоти конденсату дозволяє збільшити коефіцієнт упарювання в паровому котлі до отримання певної концентрації і, отже, знизити втрати води та енергії на часткове відведення концентрованої води із системи (продування).
Боротьба з корозією в системах конденсату необхідна не тільки для захисту обладнання, трубопроводів та ємностей, але і для того, щоб мати можливість використовувати конденсат як джерело води для підживлення високої якості. Корозія в системах конденсації пари може призвести до збільшення витрат на техобслуговування та ремонт, на заміну обладнання, призвести до втрат енергії за рахунок витоків пари та зниження ккд теплопередачі.
ПРИЧИНИ ВИНИКНЕННЯ КОРОЗІЇ У СИСТЕМАХ КОНДЕНСАТУ Корозія в системах конденсату обумовлена наявністю у водяній парі газів, які розчиняються в конденсаті з утворенням агресивного розчину. Можна виділити три газу, які зазвичай присутні в системах конденсації пари: кисень, двоокис вуглецю та аміак.
Двоокис вуглецю і кисень є найбільш агресивними по відношенню до сплавів на основі заліза, у той час як кисень і аміак - по відношенню до міді та мідних сплавів. Присутність у системі тількидвоокису вуглецю або тільки кисню вже може призвести до корозії; тому у присутності двох газів одночасно швидкість корозії значно підвищується (на 10-40% швидше порівняно із сумою швидкостей корозії у разі присутності в системі будь-якого одного з цих газів)
ДЖЕРЕЛА ДВООКИСУ ВУГЛЕДУ Основне джерело двоокису вуглецю у водяній парі - руйнування бікарбонатів і карбонатів, що мають лужні властивості, в поживній воді парового котла.
Перша реакція відбувається повністю на 100%. Друга реакція протікає приблизно 80%. Вивільнений СО2 нести парою в систему конденсату. Ставати очевидним, що з поживної води з високою лужністю утворюється високою мірою корозійно-агресивний конденсат.
РЕАКЦІЯ З УЧАСТЬЮ ДВОКИСУ ВУГЛЕРОДУ Двоокис вуглецю не є небезпечним для систем конденсату до тих пір, поки вона не розчиниться в конденсаті. Розчиняючись у конденсаті, двоокис вуглецю утворює вугільну кислоту.
Оскільки ступінь чистоти конденсату дуже висока, навіть дуже невеликої кількості вугільної кислоти достатньо, щоб значно знизити рН і підвищити корозійну агресивність конденсату. Швидкість корозії збільшується з підвищенням температури.
Так як конденсат гарячий, це робить його ще більш агресивним по відношенню до металевих поверхонь. Кислотна корозія під впливом вугільної кислоти характеризується руйнуваннями металевих поверхонь характеру, що згладжує.
МЕТОДИ ОБРОБКИ ДЛЯ ЗНИЖЕННЯ ЗМІСТ ДВООКИСУ ВУГЛЕДУ Зміст двоокису вуглецю в поживній воді можна знизити за рахунок зниження її лужності. З цією метою при добре налагодженому контролі можна використовувати технології вапняного пом'якшення, зниженнялужності, демінералізації чи дегазації.
Хоча лужність живильної води може бути зменшена, проте певна її лужність необхідна для підтримання відповідного рівня лужності котлової води. Отже, СО2 завжди буде у парі. Для нейтралізації вугільної кислоти та підвищення рН конденсату в систему вводяться нейтралізуючі аміни. В систему також можуть вводитися і плівкоутворювальні аміни для створення захисної плівки на металевих поверхнях обладнання та труб.
ДЖЕРЕЛА КИСНУ Кисень завжди присутній у більшості джерел підживлювальної води і його, як правило, видаляють до парового котла механічними і термічними способами. Якщо кисень не був видалений, то він піддасться миттєвому випаровуванню разом з водяною парою і таким чином потрапить у систему конденсату. Однак основне джерело кисню в таких системах - це його підсмоктування самою системою конденсату.
Повітря (кисень) може проникнути в систему конденсату, головним чином через повітряники приймальних резервуарів, сальники вакуумних насосів, клапани у разі їх неправильного технічного обслуговування, вузли, що працюють під вакуумом або періодично створюють вакуум у міру охолодження обладнання.
Кисень і двоокис вуглецю, що потрапляють у систему конденсації пари таким чином, можуть спричинити сильну корозію. Незважаючи на те, що існують різноманітні хімічні методи вирішення таких проблем, кращим способом вирішення проблем попадання повітря в систему конденсату є ремонт проблемних ділянок системи.
РЕАКЦІЯ З УЧАСТЬЮ КИСНУ Як і в системі попереднього випаровування, кисень, що розчинився в конденсаті, вступає в реакцію з металевими поверхнями з виникненням корозії та утвореннямвідкладень FeO, FeO2 Fe3O4. З підвищенням температури швидкість корозії також зростає.
Як правило, кисень присутній в системі разом з двоокисом вуглецю. При рН 9,2 корозія міді та мідних сплавів стає очевидною. Особливо небезпечним для міді є спільний вплив аміаку та кисню. Така корозія ще більше посилюється при рН 92
ПРОГРАМИ ХІМІЧНОЇ ОБРОБКИ Нейтралізуючі аміни - це азотовмісні суміші, які вводяться в парові системи для нейтралізації вугільної кислоти та підвищення рН конденсату. Нейтралізуючі аміни не гарантують жодного захисту від корозії під дією кисню та. отже, їх застосування має обмежуватися тими системами, у яких немає проблем, пов'язаних із попаданням кисню. Програми з використанням нейтралізуючих амінів є найбільш ефективними, коли вводяться аміни для підтримки значення рН в межах від 8,5 до 9,0. За таких значень рН захист від корозії посилюється, оскільки при рН > 8,3 СО2 немає. У цих межах рН можливий максимальний захист від корозії міді та мідних сплавів.
Нейтралізуючі аміни вводяться в систему в кількості прямо пропорційному вмісту двоокису вуглецю у водяній парі. Отже, при високій лужності поживної води в системі, де можливе утворення СО2, для нейтралізації вугільної кислоти аміні, що нейтралізують, можуть знадобитися у великій кількості (у таких випадках необхідно використовувати плівкоутворюючі аміни). Нейтралізуючі аміни характеризуються певною леткістю (випарюваністю), здатністю до нейтралізації кислот і основністю.