Реферат: Предисловие

МОРСКИЕ ХИМИКАТЫ


СПРАВОЧНИК

ПО ОБРАБОТКЕ ВОДЫ


Практическое пособие

по применению


1-е издание


UNITOR


ПРЕДИСЛОВИЕ


Этот справочник выпущен конкретно для применения на рын­ке морских химикатов фирмы Юнитор. Он подготовлен, чтобы дать морскому инженеру полное представление о химической обработке главных морских паровых котлов, котлов низкого дав­ления, вспомогательных и утилизационных котлов, испарителей и другого оборудования, связанного с ними.

Цель и замысел морских химических продуктов фирмы Юни­тор - обеспечить морских инженеров веществами, наиболее благоприятными для окружающей среды, и наиболее практичны­ми и простыми способами их применения.

Юнитор разработал испытательные комплексы Спектрапак для точного определения химических концентраций различных продуктов и систем, где они используются для проверки. Систе­ма таблеток Спектрапак - наиболее практичная и экономичная испытательная система, доступная морскому инженеру. Наши программы обработки воды предназначены для использования простейших методов испытаний воды вместе с помощью нашего известного во всем мире обслуживающего персонала и лабора­торий Юнитор, которые обеспечивают техническую экспертизу, необходимую для ответа на все вопросы, касающиеся примене­ний морских химикатов.

Изделия Юнитор предназначены для обепечения судового оператора самыми разнообразными продуктами и системами для соблюдения всех технических требований для многих различ­ных типов котловых систем и требований к команде, которые бу­дут детально изложены в данном справочнике.

Юнитор представил самую современную систему анализа формуляров для использования современной технологии в сред­ствах связи и компьютерах, чтобы обеспечить оператора и мор­ского инженера «быстрым реагированием» на нашу систему анализа формуляров.

Юнитор намерен обеспечить морского оператора самыми надежными продуктами, имеющимися в морской химической промышленности, наряду со многими другими аспектами экспер­тизы и стандартизации, известными во всем мире. Наши службы работают 7 дней в неделю, и мы принимаем на себя обязатель­ство поддерживать это и для морской промышленности.


ВСТУПЛЕНИЕ

Справочник применений химических продуктов разработан для обеспечения конкретной информацией о разнообразии химичес­ких и родственных химии изделий и систем, имеющихся в фирме Юнитор.

Этот справочник даст всю информацию, необходимую для ухода за этими различными продуктами, чтобы надлежащим образом обслуживать котлы низкого, среднего и высокого давления, охлаж­дающие системы дизелей и испарители.

Продукты однофункциональной обработки:

Контроль жесткости

Контроль щелочности

Контроль кислорода (гидразин)

Катализированный сульфат натрия (в порошке и жидкость)

Контроль конденсата

Коагулянт котла

Котлы низкого давления, обработка воды:

Combitreat (в порошке)

Liquitreat

Condensate Control

Обработка охлаждающей воды:

Dieselguard NB (порошок)

Rocor NB Liquid

Обработка морской охлаждающей воды:

1. Bioguard

Обработка испарителя:

1. Vaptreat


^ 1. КРАТКИЙ ОБЗОР И ПРИНЦИПЫ ОБРАБОТКИ ВОДЫ

1.1. ТИПЫ ВОДЫ

Общие положения

Обычно вода описывается как самое важное из всех химических веществ. Ее хи­мическое обозначение Н2О; молекула воды состоит из 2 атомов водорода и 1 атома кислорода.

^ ЕСТЕСТВЕННАЯ ВОДА

Под естественной водой мы подразумеваем воду, к которой имеем ежедневный доступ. Мы можем получить нашу воду из таких источников, как:

Океан

Поверхностные источники (т.е. из озер)

Подземные источники

Вода может изменяться по составу. Естественный водный цикл может выглядеть как указано ниже:



Пока вода испаряется с поверхности озера или океана в атмосферу, мы можем обозначить водяной пар Н2О. В атмосфере формируются тучи, и во время подхо­дящей влажности и температуры тучи будут осаждать воду (дождь). Пока дождь па­дает на землю, он поглощает газы, находящиеся в воздухе, например, СО2 (дву­окись углерода), SO2 (двуокись серы) и О2 (кислород).

Когда вода ударяется о землю, она поглощает дополнительную двуокись угле­рода (без биологического разложения). Дождевая вода, теперь слегка кислотная, и будет растворять различные минералы из почвы.


^ 2. ОСНОВНАЯ ХИМИЯ

химия воды

Необходимо рассмотреть некоторые из основных теорий, чтобы понять раз­личные проблемы, связанные с обработкой воды.

Когда дождь идет через воздух, он поглощает газовые загрязнители, например, О2, (кислород), растворимость которого в чистой воде зависит от температуры.

При 20 °С9 мг/л О2 может раствориться и

при 50 °С приблизительно 5,5 мг О2/л,

при 90 °С приблизительно 1,5 мг О2/л,

при 100 "С приблизительно 0,0 мг О2/л,

так что, чем выше температура, тем меньше О2 может раствориться в воде.

СО2 (двуокись углерода) растворяется в воде следующим образом:

СО2 + Н2О > Н2СО3

Н2СО3 — очень слабая кислота. В контакте с СаСОз (обычная известь) она способна вступать в реакцию, и известь растворяется следующим образом:

СаСО3 + Н2СО3 > Са++ + 2HOV

Са (НСОз)2 называется бикарбонат кальция.

SO2 (двуокись серы) является загрязнителем воздуха (источником являются ды­мовые газы), поэтому обычно вокруг промышленных зон имеется высокое содер­жание этого газа в атмосфере.

2SO2+O2+2H2O > 2H2SO4

H2SO4 называется серной кислотой, и эта кислота также растворяет известь (СаСОЗ) следующим образом:

СаСО3 + H2SO4 > CaSO4 + Н2О + СО2

CaSO4 называется сульфат кальция (гипс).

Другими словами, газы, растворенные в воде, увеличат выщелачивание под­почвенных минералов, так что мы можем иметь растворы в воде благодаря та­кому явлению, как:

^ Общая жесткость

Временная жесткость Постоянная жесткость

Бикарбонат кальция Сульфат кальция

Са(НСО3)2CaSO4

Бикарбонат магия Хлорид магния

Mg(HCO3)2 MgCL2


^ Временная жесткость (щелочная жесткость) получается из-за бикарбонатов кальция и магния, которые являются щелочными по природе. Они считаются «вре­менными», потому что при нагревании они быстро разлагаются до образования двуокиси углерода и соответствующих бикарбонатов, которые дают осадок в ви­де окалины.

^ Постоянная жесткость (нещелочная жесткость) получается главным образом благодаря сульфатам и хлоридам кальция и магния, которые являются кислотами по природе. Они «постоянны» и не разлагаются, но при определенных условиях осаждаются и образуют окалину различной жесткости.

^ 2.1. ОСНОВЫ ОБРАБОТКИ КОТЛОВОЙ ВОДЫ

Концепция использования воды, пресной или дистиллированной, в качестве ис­точника, генерирующего энергию, и среды теплообмена зародилась и была реа­лизована в виде парового генератора или котла и успешно и выгодно применяет­ся таким образом до сих пор.

Вода имеет возможность передавать тепло от одной поверхности к другой, тем самым поддерживая систему в пределах правильного рабочего температурного режима, генерируя пар для выполнения работы. Однако вода может неблагопри­ятно влиять на металлические компоненты при рабочих условиях, обычно встреча­ющихся в паровых котлах и других теплообменных устройствах. Степень ухудше­ния зависит от конкретных характеристик воды и системы, в которой она исполь­зуется.

Чтобы противодействовать вредным свойствам, обычно относящимся к воде и ее загрязнителям (растворенные и взвешенные частицы и растворенные газы), бы­ли разработаны специальные программы обработки.

Принятые процессы и методы обработки воды постоянно усовершенствуются и модернизируются, разрабатываются новые методы для усовершенствования и/или замены более старых. Юнитор использует самые современные прикладные программы для морского оператора.

Хотя вода из возвратных систем морских испарений и котлового конденсата в основном «чистая», небольшие количества потенциально вредных солей и мине­ралов могут переноситься этим составом и питательной водой в котел, где они уве­личиваются, в конце концов, вырастая в серьезные проблемы в парогенераторе. Кроме того, вода может также содержать растворенные газы, т.е. СО2 и кисло­род, которые в результате дают коррозию системы.

Использование необработанной пресной воды (например, береговой воды) в качестве составного источника может также представить некоторые проблемы, как и с дистиллированной водой, но к тому же определенные загрязнители, кото­рые обычно присутствуют в пресной воде, могут быть чрезвычайно разрушитель­ными в системах котла, если не принять срочных и эффективных мер. Растворимые соли, такие как хлорид, сульфат и карбонат, присутствуют в качестве электроли­тов в необработанной воде, которая приводит к гальванической и другим типам коррозии в зависимости от состояния системы. Кроме того, сульфаты и карбонаты имеют потенциал для образования нерастворимых, клейких, изолирующих «тяже­лую воду» отложений окалины на поверхностях теплообменника.


^ 2.2. ДОБАВЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ, ВРЕДНО ВЛИЯЮЩИХ НА ОБРАБОТКУ КОТЛОВОЙ ВОДЫ

Большинство растворенных в воде минеральных загрязнений присутствуют в форме ионов. Эти ионы содержат электрический заряд, который является либо по ложительным (катион), либо отрицательным (анион). Такие ионы могут соединятьо вместе для образования химических соединений.

Чтобы знать, какие ионы будут соединяться, нам следует знать их электричес­кий заряд. Ионы, имеющие для нас значение, включают:



Положительные

Химический

Отрицательные

Химический

ионы

символ

ионы

символ

Натрий Кальций Магний Водород

Na+Са++Мд++Н+

Хлорид Бикарбонат Карбонат Гидроксид

CL-НСО3СОз-ОН--

Катионы будут соединяться только с анионами.

Пример такого соединения ионов — это действие между кальцием и карбона­том. Химическое соединение, которое образуется, — карбонат кальция.

Другие загрязнители, которые будут вредно влиять на контроль обработки кот­ловой воды, включают медь, окись железа, масло и растворенные газы.

2.2.1. Медь

Медь вводится в систему благодаря коррозии медных труб и медных сплавов. В котлах источником такой коррозии могут быть растворенные газы в котловой во­де или использование избыточного гидразина, который вызовет коррозию меди и медных сплавов, позволяя меди вернуться в котел.

Медь в котле перемещает металл с поверхностей трубок и откладывается на трубках. Это часто случается под отложениями окалины и отстоя, такое состояние известно как медная коррозия под осадком. Медные отложения представляют се­рьезную проблему в котлах высокого давления. Водные береговые отложения мо­гут быть представлены на рассмотрение в фирму Юнитор для полного анализа и определения правильных методов очистки.

2.2.2. Масло

Чтобы предотвратить поступление масла в конденсатные и питательные систе­мы, обычно включается определенное защитное оборудование, чтобы обнару­жить, удалить и остановить такое загрязнение.

Масляное загрязнение может случиться из-за механической поломки, например, поломанные масляные отражатели на турбинных сальниках, проходящие через смазочное масло к сальниковым конденсаторам и главным конденсаторам и т.д., или необнаруженные протечки на нагревательных катушках цистерн.

Любая масляная пленка на внутренних нагревательных поверхностях опасна, поскольку чрезвычайно ухудшет передачу тепла. Масляные пленки вызывают перегрев трубчатого металла, делая возможным образование пузырей на трубке и ее поломку.

Если подозревается масляное загрязнение, должны быть предприняты немед­ленные действия для его устранения.

Первой исправительной мерой в чистке масляной протечки является обнаруже­ние точки поступления масла в систему и остановка этого. Затем, используя обез­жиривающие вещества фирмы Юнитор, очищающий раствор может быть пропу­щен через систему котла для удаления существующего масляного загрязнения. Подробности об этой очищающей операции приводятся далее в справочнике.

Коагулянт котла может помочь в удалении следов масляного загрязнения. Что касается более конкретных рекомендаций, проконсультируйтесь с вашим пред­ставителем фирмы Юнитор.

^ 2.2.3. Окиси железа

Железо может попасть в котел в результате коррозии в предкотловой секции или может снова отложиться в результате коррозии в котле или конденсатной системе. Часто окись железа будет выпадать в осадок и задерживать передачу тепла в труб­ке котла, а иногда случается поломка трубки. Это обычно случается в зонах пере­дачи большого тепла, т.е. с экранирующими трубками, ближайшими к пламени.

Когда железо не присутствует в сырой питательной воде, его присутствие в кот­ле указывает на активную коррозию внутри самой котельной системы.

Ржавчина, красноватая форма, полностью окисляется. Чаще в котле с ограни­ченным кислородом она бывает в ослабленной или черной форме, как магнетит (Fe3O4). Это вещество является магнитным и может быть быстро обнаружено с по­мощью магнита. Это пассивированная форма коррозии, и ее присутствие показы­вает, что поддерживается надлежащий контроль за системой.

^ 2.2.4. Карбонат магния (МдСО3)

Жесткость магния в пресной воде обычно составляет около одной трети общей жесткости. Оставшиеся две трети могут обычно относится к кальцию.

Поскольку карбонат магния заметно более растворим в воде, чем карбонат кальция, он редко является главным компонентом в отложениях окалины. Это явля­ется следствием предпочтительного осаждения иона карбоната кальция в проти­воположность магнию, который остается в растворе, пока весь растворимый каль­ций не истощится.

Как только это состояние будет достигнуто, любой свободный карбонат, остаю­щийся в растворе, войдет в соединение с магнием и начнет осаждаться в качестве карбоната магния, когда растворимость этой соли превышена. Из-за этого по­следнего феномена, когда «мягкая» вода используется в котловой конструкции, любое присутствие магния должно быть удалено наряду с кальцием.

^ 2.2.5. Сульфат магния (MgSO4)

Сульфат магния - чрезвычайно растворимая соль, имеющая растворимость 20% в холодной воде и 42% в кипящей воде. Он существует в виде ульфата толь­ко в воде с низким рН. Из-за своей высокой растворимости обычно он не выпадает в осадок. Однако ион сульфата будет осаждаться под действием жесткости кальция, если не появится свободный карбонат.

^ 2.2.6. Хлорид магния (MgCL2)

Хлорид магния, как и сульфат магния, растворим в пресной воде. При высокой температуре и щелочных условиях, обычно поддерживаемых в котле, любые рас­творимые ионы магния в котловой воде становятся чрезвычайно активными и всту­пают в реакцию с ионами гидроксила, которые могут присутствовать в высоких концентрациях в этом типе окружающей среды.

Это может стать результатом образования осадка гидроксида магния, который образует изолирующую окалину на поверхностях котловых труб. Если имеются ио­ны хлорида, они вступают в реакцию с ионами водорода, предварительно соеди­нившись с осажденными ионами гидроксила, чтобы образовать соляную кислоту, этим понижая щелочность воды. Если позволить такой ситуации продолжаться, то рН котловой воды будет возрастать, пока кислотные условия не создадут корро­зию на металлических поверхностях. В отличие от ионов карбоната и сульфата ион хлорида не выпадает в осадок в присутствии растворимого кальция.

^ 2.2.7. Кремнезем (SIO2)

Окалина кремнезема обычно не наблюдается в котловых системах, за исключе­нием небольшого количества. Она может появиться в системе, когда случается сильный выброс в технологическую воду испарителей с высоким содержанием кремнезема. Другими источниками такой питательной воды может быть речная или сырая пресная вода с высоким содержанием кремнезема, а также дистиллирован-ная/деионизированная вода или необработанная пресная вода, которая храни­лась и набиралась из цистерн, промытых цементом или покрытых силикатом.

Если окалина кремнезема образовалась, то ее чрезвычайно трудно удалить. Кремнезем образует плотную, клейкую, похожую на стекло пленку на металличе­ских поверхностях, этим препятствуя надлежащей передаче тепла. Кроме того, в устройствах, создающих пар, он может перебрасываться с паром, покрывая по-слекотловые секции, особенно в пароперегревателях.

Если турбина образует часть системы, кремнезем может осаждаться на лопас­тях, а также вызывать эрозию пластинчатых поверхностей лопаточного аппарата, что приводит к неустойчивости турбины, а это, в свою очередь, может вызвать ее поломку.

Кроме чистой формы кремнезема (т.е. двуокиси кремния), возможные отложения силикатов могут образовывать соединение с кальцием и магнием, которое чрез­вычайно плохо растворяется в воде и очень трудно удаляется. Кроме того, что уда­ление кремнезема - чрезвычайно трудный процес, кремнезем и отложения сили­катов могут быть очень опасными, поскольку удаление включает в себя и примене­ние плавиковой кислоты или бифлуорида аммония, а оба вещества являются очень вредными для человеческих тканей при вдыхании, глотании и физическом контак­те. В некоторых случаях промывание кислотой и щелочью попеременно приводит к успешной борьбе с этой проблемой. Единственной альтернативой химической очистке является механическое удаление.


^ 2.2.8. Карбонат кальция (СаСО3)

Щелочность бикарбоната кальция существует почти во всей необработанной пресной воде при нормальных условиях. Ее растворимость около 300—400 %о при 25°С. Если применяется теплота или резко увеличивается рН, бикарбонат кальция распадается и образует двуокись кальция и карбонат кальция.

В то время как соль бикарбоната средне растворима в воде, растворимость карбоната кальция при 25°С только около 14 %о. Эта величина продолжает уменьшаться по мере возрастания температуры, становясь наименьшей, когда температура будет наивысшей. В котле это отражается на поверхностях топочных труб, где происходит контакт с водой. Результирующий нерастворимый карбонат кальция в осадке образует «строительные блокоподобные» кристаллы, которые прилипают не только друг к другу, но также к горячим металлическим поверхнос­тям, образуя непрерывный, изолирующий осадок окалины по всей площади тепло­обмена. Этот осадок продолжает расти и утолщаться, образуя толстое покрытие, пока весь карбонат кальция не истощится. Если в воде также присутствует взве­шенное вещество, оно может стать захваченным в пределах конструкции кристал­лов, создавая больший объем осадка, чем тот, который образовался только при выпадении карбоната.

Если позволить такому состоянию продолжаться, эффективность теплообмена на границе раздела вода/труба быстро падает, что ведет к увеличению расхода топ­лива, необходимого для компенсирования понижения передачи тепла и достижения расчетной температуры, а также требований образования пара. Увеличение топоч­ной температуры, необходимой для работы системы при оптимальных условиях, при­водит к перегреву металлических поверхностей, что в свою очередь может вызвать усталость, трещины и поломку котловых труб. Кроме того, если карманы воды ока­зываются под отложениями окалины и входят в контакт с горячими металлическими поверхностями, может получиться концентрация кислотных и щелочных материалов и привести к образованию местных электролитных ячеек (подосадочная коррозия).

^ 2.2.9. Сульфат кальция (CaSO4)

Хотя сульфат кальция более растворим а воде, чем карбонат кальция, он может быть точно так же вреден, когда присутствует в котле и системах охлаждающей во­ды. Сульфат кальция подобен карбонату кальция, но в отличие от большинства со­лей, имеет обратную связь температура/растворимость в воде. Если он будет в виде гипса — гидратной формы, в которой сульфат кальция обычно присутствует в пресной воде, его растворимость будет возрастать при температуре около 40°С. При 40°С его растворимость равна 1,551 %о;

при 100°С, что является нормальной точкой кипения воды, его растворимость уменьшается до 1,246 %о, а при 220°С она падает до 40 %о. Сульфат кальция дей­ствует на высокотемпературные поверхности в основном таким же образом, как и карбонат кальция, и с теми же действиями и последствиями. Однако, если отло­жения карбоната кальция относительно легко можно удалить, применяя обычную процедуру очистки кислотой, сульфат кальция является весьма невосприимчивым к действиям нормальных методов кислотного удаления окалины и обычно должен удаляться механическими средствами.


^ 2.2.10. Растворенные газы

Такие газы, как кислород и двуокись углерода, которые растворяются в дистил­лированной или пресной воде, далее влияют на ухудшение котловой системы. В зависимости от условий в системе, (например, температура, давление и материа­лы конструкции), растворенный кислород может вызвать питтинговую коррозию стальных поверхностей, в то время как двуокись углерода понижает рН, приводя к кислотной и гальванической коррозии. Двуокись углерода добавляет вред, обра­зуя нерастворимые осадки карбонатной окалины в щелочной окружающей среде, когда присутствуют кальций и магний.

^ 2.2.11. Кислотность, нейтральность и щелочность

Вся вода может быть классифицирована по одной из этих категорий. Кислот­ность, нейтральность и щелочность — это только очень общие термины. Нам нуж­ны более точные методы испытаний, чтобы знать степень каждого состояния. При испытании котловой воды важно понять, для чего проводится испытание.

A. ЩЕЛОЧНОСТЬ. Присутствие щелочности в пробе воды может быть связано
со многими различными веществами. Для упрощения, присутствие бикарбоната,
карбоната и гидроксида составляет щелочность воды.

Б. Р-ЩЕЛОЧНОСТЬ. Щелочность фенолфталеина (Р) (рН выше, чем 8,3) соот­ветствует всей щелочности гидроксида и половине щелочности карбоната, что до­статочно для нашей цели контроля. Бикарбонаты не показаны в этом испытании, так как они имеют рН менее 8,4.

B. М-ЩЕЛОЧНОСТЬ. Вся щелочность или М щелочность (величины рН выше
4,3) составляет сумму щелочности бикарбоната, карбоната и гидроксида.

^ Г. ТАБЛИЦА ОТНОШЕНИЙ ЩЕЛОЧНОСТИ






щелочность гидроксида

щелочность карбоната

щелочность бикарбоната

Р-щелочность = 0

0

0

Равна общей

Р-щелочность меньше, чем 1/2 М-щелочности

0

Двукратная р-щелочность

М-щелочность минус двукратная р-щелочность

Р-щелочность равна 1/2

М-щелочности

0

Двукратная р-щелочность

0

* Р-щелочность выше, чем 1/2

М-щелочности

Двукратная Р-щелочность

минус М-щелочность

Двукратная разница между М - и

Р-щелочностью

0

Р-щелочность равна М-щелочности

Равна

М-щелочности

0

0

0 0

* Это нормальное отношение щелочности Зля котловой воды.

рН

рН раствора - это измерение концентрации активной кислоты или базы (щелоч­ная составляющая) в растворе.

Чтобы дать точные определение, рН - это отрицательный логарифм концентра­ции иона водорода.

Более простые объяснения рН — это измерения относительной кислотности или щелочности воды. Иными словами, рН отражает, насколько вода кислотна или ще-лочна.

рН - это число между 0 и 14, которое отражает степень кислотности или щелоч­ности.

Величина рН, равная 7, показывает нейтральность. рН ниже 7 показывает уве­личение кислотности. рН выше 7 до 14 показывает увеличение щелочности.



рН - очень важный фактор для определения того, имеет ли вода тенденцию к коррозии или образованию накипи.

Вода с низким рН будет увеличивать коррозию оборудования.



ПРОБЛЕМЫ

^ КОТЛОВОЙ ВОДЫ

Питательная вода, полученная путем дистилляции для употребления в котле, не является «чистой» даже при условии хорошей дистилляции. Еще хуже, если обычная вода берется с берега и используется как питательная вода. Эта вода будет содержать некоторые из элементов (загрязнителей), указанных в главе 5.

Проблемы возникнут, когда вода используется в котле. Типы проблем зависят от типа загрязнителей и в каких количествах они представлены.

Наиболее общими проблемами являются:

КОРРОЗИЯ
-НАКИПЬ

^ ПРИМЕСИ, ПЕРЕХОДЯЩИЕ В НОВЫЙ ЦИКЛ

3.1. КОРРОЗИЯ

Процессы коррозии могут воздействовать на котел следующим образом: «Общее изнашивание» — полное уменьшение толщины металла и является общим для участков нагревательных поверхностей, таких как стенки труб котла. Это «утончение» труб котла часто встречается в котлах с открытыми питательными системами (в основном, вспомогательные котлы) без всякой защитной обработки. Пример изнашивания приведен на рисунке ниже.



Общее изнашивание труб котла


^ 3.1.1. Питтинговая коррозия

«Питтинг» — самая серьезная форма коррозии со стороны воды и результат об­разования нерегулярных язв в поверхности металла как показано на рисунке ниже. Результаты питтинга обычно находят в корпусе котла вокруг линии уровня во­ды, и это в большинстве случаев вызывается плохими условиями хранения воды, когда котел закрыт на длительный период, и недостаточными удалениями приме­сей кислорода.

Коррозия, обусловленная кислородом Кислородный питтинг



Питтинговая коррозия

^ 3.1.2. Коррозия под напряжением

Коррозия под напряжением


Растрескивание от «коррозии под напряжением» — это процесс, вызываемый совместным действием тяжелого напряжения и коррозийной окружающей среды. Этапы разрушения металла из-за коррозии под напряжением показаны ниже. Коррозия вызывается разрушением пленки поверхности, следующей за образо­ванием коррозийной язвы, которая становится местом разрушения от коррозии под напряжением, в конечном счете приводя к механическому разрушению из-за превышения механической прочности металла. Эта форма коррозии часто на­блюдается вокруг S-образного кольца в вертикальных вспомогательных котлах, когда возникают чрезмерные напряжения при плохих методах повышения пара.



^ 3.1.3. Другие смежные проблемы

«Коррозионная усталость» случается, когда достаточно высокий уровень пере­менного напряжения вызывает разрушение металла. Это совместное действие коррозионной окружающей среды и циклического напряжения и дает в результа­те серию тонких трещин в металле. Это встречается в котлах с водяными трубка­ми, когда нерегулярная циркуляция по трубкам в высокотемпературных зонах вы­зывает циклические напряжения.

«Каустическое растрескивание» является результатом контакта воды с концент­рированной едкой щелочью и стали, которая не освободилась от напряжений, на­пример, в заклепочных швах. Эта форма растрескивания встречается на границах между зернами. Сейчас она редко наблюдается, поскольку котлы как с низким, так и с высоким давлением обычно делаются из сварных конструкций и разгружены от напряжений.

«Каустическая коррозия» имеет место только в котлах высокого давления (свы­ше 60 бар), когда очень высокие концентрации гидроксида натрия (каустическая сода) вызывают пробой магнитного слоя и локализованную коррозию. Эта форма коррозии часто контролируется координированной программой обработки РО4.

«Водородная коррозия» — другая форма повреждения от коррозии, которая происходит в котлах со сверхвысоким давлением.

Какая бы форма коррозионного разъедания ни случилась, риск разрушения трубы или серьезного повреждения конструкции весьма очевиден, так как часто это ведет к значительным тратам при ремонте.

^ 3.1.4. Факторы, влияющие на коррозию

1. рН Окиси металлов более растворимы по мере

понижения рН. Коррозия увеличивается.

2. Растворенные Хлорид и сульфат могут проникать в пассивную
частицы пленку из окиси металла, которая защищает

основной металл от коррозии.

3. Растворенные газы Двуокись углерода и H2S снижает рН и вызывает

кислотное разъедание. Кислород вызывает питтинговую коррозию.

4. Взвешенные Грязь, песок, глина и т.п. оседают и образуют
твердые частицы отложения, ускоряя появление различных

очагов коррозии.

Микроорганизмы Способствуют появлению различных очагов коррозии.

Температура Высокая температура увеличивает коррозию.

Скорость Высокая скорость ускоряет эрозию/кавитацию.

Медь Ионы меди покрывают стальные конструкции

и способствуют появлению питтинговой коррозии


3.2. НАКИПЬ

Причины и действия

Если внутри котла есть накипь, имеется большой риск того, что материал котла будет перегреваться, приводя к разрушению трубы. Это также окажет влияние на эффективность работы котла.

Жесткость в питательной воде обычно создает проблемы, касающиеся работы котлов. Жесткость более 5 dH° (90 %о если речь идет о СаСО3) в питательной во­де вызовет, по мере повышения температуры, увеличение в образовании отстоя в цистерне питательной воды. Если в цистерну питательной воды добавляются пре­дотвращающие накипь химикаты, эта проблема будет осложняться, поскольку все осаждение отстоя будет происходить в цистерне питательной воды. Выступ всасы­вающей трубы линии питательной воды должен обычно находиться в 5-10 см выше дна. Однако, если питательная вода не очень чистая, отстой через некоторое вре­мя будет засасываться в трубопровод, и может случиться засорение. В современ­ных центробежных насосах очень узкие лопатки могут быть заблокированы, что приведет насос к остановке. Наконец, существует риск «прилипания» клапанов и затем их блокировка.

Несмотря на тот факт, что котельная установка может быть снабжена системой очистки воды какого-либо сорта, всегда будет риск жесткости или другого типа за­грязнения в питательной воде, потому что:

Производительность системы обработки воды недостаточна.

В системе обработки воды имеются дефекты.

Конденсат засоряется:

а. Посредством протечек в теплообменнике;

б. Посредством смазочного масла.

Ежедневный анализ качества питательной воды поможет вовремя принять меры, чтобы предотвратить нарушения нормы.

Жесткость в котловой воде неизбежно приведет к образованию накипи; ско­рость такого образования будет зависеть от состава и качества жесткости, от тем­пературных условий в котле и от циркуляции в котле.

Увеличенная теплотворная способность поверхности означает увеличенное производство пузырьков пара, которые снова заставят котловую воду «прохо­дить» участок на нагревающей поверхности (где формируются пузырьки пара), и это место таким образом будут также «проходить» соли, создающие жесткость, и коррозионные соли в котловой воде. Кроме того, самые обычные жесткие соли менее растворимы при повышении температуры.

Это объясняет, почему самое большое количество ржавчины всегда можно найти там, где температура нагревающей поверхности будет наивысшей.

Накипь, образованная именно в этой точке, означает, что критическая температура материала котла будет быстро достигнута и что повреждение котла неизбежно.



Дополнительный расход топлива в % в зависимости от толщины накипи. Кривая средних величин. Разница в результатах испытаний может объясняться разницей в составе накипи (пористая - твердая).




^ 3.3. ЛЕТУЧИЕ ПРИМЕСИ

Летучие примеси - это любое загрязнение, которое уходит из котла вместе с паром.

Примеси могут быть: Действия примесей:

Твердыми Отложения в невозвратных клапанах

Жидкими Отложения в клапанах управления

Парообразными Отложения в перегревателях

Отложения на турбине

Примеси в перегревателях могут способствовать разрушению из-за перегрева. Турбины имеют склонность к повреждению данными примесями, так как твердые частицы в паре могут вызвать эрозию турбинных двигателей. Когда большие объе­мы жидкости переносятся с паром, термический и механический удар может вы­звать тяжелое повреждение.

Причина летучих примесей: ХИМИЧЕСКИЕ:

^ МЕХАНИЧЕСКИЕ: ОБРАЗОВАНИЕ ПЕНЫ:

Унос жидкости паром Высокие хлориды

Внезапное изменение нагрузок Высокие TDS

Конструкция котла Высокая щелочность

Продувка нагара Взвешенные частицы

Высокий уровень воды Масло

Кремнезем

Самая общая форма образования ржавчины (корки) происходит от этих при­месей. Изготовители котлов обуславливают максимально допустимую соле­ность котловой воды (как правило, при 0,4°Ве = 4000 мг солей, растворенных на литр). Если эта величина превышается, есть риск, что размер нормальных пу­зырьков не будет сохранен; будут образовываться пузырьки большего разме­ра, и турбулентность на поверхности воды увеличится и вызовет пенообразова-ние. Пена может переноситься паром частично, когда максимальна генерация пара, что заставляет котловую воду (содержащую едкий натр и соль) пройти в паровые трубы.

Содержание кремниевой кислоты важно для котлов с высоким давлением. Крем­ниевая кислота в своей летучей форме может уноситься паром и осаждаться на турбинных лопастях, например, на которых она образует очень плотную накипь типа фарфора.

Однако не только химический состав может стать причиной летучих примесей. Обстоятельства, такие, как периодические перегрузки, периоды слишком высоко­го уровня воды (или более точно: слишком малого объема пара), — это только две из самых обычных причин.

Наконец, загрязнение от конденсата, такое, как масло из катушек подогревате­ля, если они протекают, является очень обычной причиной уноса жидкости паром


^ 4. ТИПЫ КОТЛОВ

ЧТО ТАКОЕ КОТЕЛ?

Котел - это стальной сосуд под давлением, в котором вода под давлением превращается в пар путем применения сгорания. Другими словами, это просто тепло обменник, который использует лучистую теплоту и горячие дымовые газы, освобожденные от сгорания топлива, для генерации пара и горячей воды для отопления и обработки грузов.

Имеется два типа: огнетрубные паровые котлы и водотрубные паровые котлы.

^ 4.1. ОГНЕТРУБНЫЙ ПАРОВОЙ КОТЕЛ

Горячие дымовые газы протекают внутри труб, которые погружены в воду в

корпусе котла.

Давление приблизительно до 10 бар.

Производительность до 14 тонн пара в час.

Может встретить широкие и внезапные колебания нагрузки из-за больших

объемов воды.

Обычно рассчитан на высокое давление.

^ 4.2. ВОДОТРУБНЫЙ ПАРОВОЙ КОТЕЛ

Вода течет по трубам, которые окружены газообразными продуктами сгорания

в корпусе котла.

Обычно рассчитан в тоннах пара/час.

Используется для пара высокого давления.

Высокая производительность.

Котлы имеют шесть основных частей:

Горелка.

Камера сгорания.

Секция конвекции.

Дымовая труба.

Воздушные вентиляторы.

Органы управления и арматура.




Т ипичный котлоагрегат. Котлоагрегаты включают сосуд под давлением, горелку, все органы управления, воздушные вентиляторы и изоляцию. Котел испытывается на заводе изготовителя и доставляется заказчику готовым к использованию с установленными топливными линиями, трубопроводами и электрическими соединениями.


Типичный шотландский морской огнетрубный паровой котел

^ 4.3. ОГНЕТРУБНЫЕ КОТЛЫ

Конструкция с мокрой задней стенкой

Имеется водяная стена на задней стенке котла в районе, где газообразные про­дукты сгорания меняют направление, чтобы попасть в трубы.

^ Конструкция с сухой задней стенкой

Вместо водяной стены на задней стенке используется огнеупорный материал. Упрощается уход за внутренней частью котла, но замена огнеупорного материа­ла дорого стоит, а перегрев и растрескивание концов труб на входе прохода воз­вратных газов часто создают проблемы.


1. Контрольный клапан.