Для просмотра сайта используйте Internet Explorer
|
|
8. ПОДГОТОВКА ПОДПИТОЧНОЙ ВОДЫ И ВОДНО-ХИМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ ПАРОГЕНЕРАТОРОВ И ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ. РЕГУЛИРОВАНИЕ ВНУТРИКОТЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ
8.1.Подготовка подпиточной воды и водно-химический режим тепловых сетей
Существующие в настоящее время системы теплоснабжения и горячего водоснабжения с точки зрения водно-химического режима можно подразделить на следующие основные типы: закрытые системы теплоснабжения; открытые системы теплоснабжения и горячего водоснабжения с централизованной подпиткой; местные системы горячего водоснабжения с центральными (ЦТП) и индивидуальными - местными (ИТП—МТП) тепловыми пунктами, с местной подпиткой.
Закрытые тепловые сети, не расходующие сетевую воду, предназначены для отопления производственных и жилых здании, закрытого подогрева технологических сред, для подогрева вторичной воды местных систем отопления, систем горячего водоснабжения, для подогрева воздуха при калориферном отоплении, для сушки продукции при невысоких температурах (100 °С) и др. Вода закрытых систем подогревается на ТЭЦ в основных или пиковых теплообменниках (бойлерах) отборным паром теплофикационных турбин, имеющим две ступени давления (0,12-0,2 и 0,5-0,7 МПа).
В некоторых случаях сетевая вода предварительно подогревается в конденсаторах турбин с ухудшенным вакуумом. При недостатке отборного пара сетевая вода подогревается на ТЭЦ в пиковых водогрейных котлах (ПТВМ, КВГМ и др.) или нагревается в них самостоятельно. При отсутствии ТЭЦ или нехватке тепловой мощности их сетевая вода закрытых сетей подогревается в районных котельных с водогрейными котлами, в бойлерах промышленных котельных с паровыми котлами или с комбинированными агрегатами котел — бойлер. Подпитка вторичных сетей при закрытом теплоснабжении часто осуществляется водой из закрытой сети, поскольку эта вода умягчена и деаэрирована. Это допустимо только при незначительной подпитке вторичной системы теплоснабжения.
Подпитка на покрытие утечек из закрытых тепловых сетей обычно невелика: 0,25-0,5 % (норма 0,25 %) от объема теплосети, или 3-5 % от часового расхода сетевой воды, однако производительность подпиточных установок должна приниматься 1 % от объема сети.
При аварийных утечках сетевой воды из закрытых тепловых сетей недостаток обработанной подпиточной воды приходится восполнять необработанной жесткой (водопроводной) водой и качество сетевой воды при этом резко ухудшается.
Подпитка сетей горячего водоснабжения технической водой даже в аварийных случаях недопустима.
Из-за недостаточной производительности подпитывающих установок тепловые сети после ремонтов заполняют и промывают перед отопительным сезоном необработанной водой, вследствие чего жесткость сетевой воды, содержание в ней оксидов железа, кислорода и углекислоты значительно превышают нормы. Если карбонатная жесткость сетевой воды <0,4 ммоль/л, содержание железа меньше 0,5 мг/л и кислорода меньше 0,1 мг/л, то это в большинстве случаев не приводит к ката-строфическим последствиям. Особенно если эти нарушения наблюдаются только в начале отопительного сезона (4 недели для закрытых и 2 недели для открытых сетей). Бойлеры менее чувствительны к повышенной жесткости и содержанию кислорода, чем мощные водогрейные котлы (ПТВМ - КВГМ) с высоким тепловым напряжением отдельных участков поверхности нагрева.
Повышенная жесткость подпиточной и сетевой воды и содержание в ней оксидов железа приводят к накипеобразованию в бойлерах и водогрейных котлах и пережогу труб в последних.
Образующаяся накипь состоит обычно из Fe2O3 и СаСО3. В трубах, где происходит парообразование циркулирующей сетевой воды, возможно образование сульфатной накипи (CaS04). Допустимое количество отложений составляет около 1000 г/м2.
Накипь вызывает, кроме пережогов, еще и повышенное сопротивление проходу воды, увеличивает расход электроэнергии на насосы, уменьшает подачу воды в сеть, ухудшает отопление особенно удаленных зданий и верхних этажей их. Сульфатная накипь образуется обычно в холодные периоды года, когда сетевая вода имеет наиболее высокую температуру, а CaS04 наименее растворим. Если сульфатная накипь не полностью закупорит трубы, то в конце отопительного сезона при невысокой температуре сетевой воды (<100 °С) она растворяется в циркулирующей воде, и потери напора в котле и сети снижаются.
При наличии в сетевой воде бикарбонатной (HCO3-) жесткости и свободной углекислоты (что недопустимо по нормам) в начале "прямой" трассы вода нестабильна и может выделять карбонатную накипь, а в "обратной" трассе, где температура ниже, вода агрессивна и может растворять СаСО3, Fe3О4 и металл труб. Продукты коррозии из сети заносятся в котлы и образуют в них накипь на наиболее теплонапряженных и потому опасных участках поверхности нагрева.
В некоторых закрытых тепловых сетях с целью понижения жесткости обратной воды ее полностью или частично пропускают через Na-катионитные фильтры с термостойким (КУ-2) катионитом, предотвращая накипеобразование в бойлерах и водогрейных котлах.
В малых тепловых сетях при малой подпитке (0,2—0,3 % от объема) и отсутствии деаэрации, но при наличии умягчения подпиточной воды целесообразно первые 1-2 месяца отопительного сезона подпитывать сети неумягченной или лишь частично умягченной водой с целью создания на внутренней поверхности системы пленки СаСО3 для защиты от кислородной коррозии. Для таких сетей во время отопительного сезона следует поддерживать рН 8,3-8,8. Контроль ведется по снижению содержания железа в сетевой воде. Возможно также образование фосфатной пленки [Са3(Р04)2].
Термическая деаэрация подпиточной воды с жесткостью >0,5 ммоль/л невозможна, так как выпадающий на тарелках деаэратора СаСО3 забивает отверстия тарелок и прекращает деаэрацию как в атмосферных, так и в вакуумных деаэраторах (в меньшей степени).
При применении для подпитки закрытой сети умягченной, но недеаэрированной водопроводной питьевой воды обязательно применение силикатирования1 для предотвращения или уменьшения кислородной коррозии. При этом концентрация SiO2 в сетевой воде может достигать 30 мг/л.
В связи с трудностями поддержания бескоррозионного — безнакипного режима сетевой воды малых систем тепловодоснабжения в настоящее время рекомендуется применять двухконтурную систему подогрева котел — бойлер, где огневой подогрев осуществляется в чугунных котлах только для циркуляционной воды закрытого первичного контура, а подогрев сетевой воды (вторичного контура) ведется паром или горячей водой первичного контура. При этом кислородная коррозия и накипеобразование в первичном контуре протекают только при пуске и в дальнейшем вследствие незначительных размеров добавки сырой воды практически исключаются. Для прекращения же углекислотной коррозии необходимо в первичный контур вводить СаО для связывания углекислоты в СaСО3.
Для уменьшения коррозии трубопроводов применяют оцинкованные или эмалированные внутри трубы. Стойкость оцинкованных труб против коррозии в 2—2,5 раза выше, чем труб из углеродистой стали, стойкость эмалированных труб выше в 10—20 раз.
Открытые тепловые сети централизованно (на ТЭЦ) подпитываются обработанной умягченной и деаэрированной водопроводной водой или водой питьевого качества. Из обратной линии этих сетей охлажденная до 45—75 °С вода забирается для горячего водоснабжения населения.
Вследствие больших колебаний расходов воды на горячее водоснабжение в центре подпитки (ЦТП - РТС) должны иметься аккумуляторные баки, рассчитанные на пятичасовый среднесуточный запас горячей (t=80-85 °С) подпиточной воды, а при открытых системах - на 9-часовый запас.
Вода в баках должна быть защищена от поглощения кислорода из воздуха (паровая или азотная подушка, поплавки, "одеяло" из герметика), а стенки баков — от коррозии (противокоррозионные покрытия, катодная защита, "одеяло" из герметика). При температуре воды выше 85 °С паровая подушка образуется естественным образом в результате самоиспарения воды.
При централизованных открытых системах теплоснабжения — горячего водоснабжения подпитка должна осуществляться только водой питьевого качества, водопроводной или подземной, отвечающей требованиям как ГОСТ 2784—82 на питьевую воду, так и норм качества подпиточной и сетевой воды.
Для доведения качества подпиточной воды до норм и поддержания нормального качества сетевой воды подпиточная вода должна проходить необходимые этапы обработки в зависимости от качества исходной воды, способа подогрева и температуры прямой сетевой воды:
коагуляцию, известкование, фильтрование, подкисление, Н- или Na-катионирование, декарбонизацию, обезжелезивание, термическую деаэрацию (вакуумную при 65—75 °С или атмосферную при 102-107 °С). При невозможности деаэрации применяют силикатирование с целью уменьшения кислородной коррозии.
Подогрев водопроводной (питьевой) воды в местных системах горячего водоснабжения отдельных зданий или небольших групп их производится в водогрейных чугунных или стальных котлах или в теплообменниках, устанавливаемых в индивидуальных (ИТП) или групповых — центральных микрорайонных (ЦТП) тепловых пунктах. Теплопроизводительность ЦТП 20—80 ГДж/ч; радиус расположения обслуживаемых зданий около 1 км.
СНиП на горячее водоснабжение не требуют обязательной обработки подпиточной воды при малых расходах ее и открытой (доступной для ремонта) прокладке разводящей (после ЦТП — ИТП) внешней и домовой сети горячего водоснабжения.
На ИТП обработка воды, особенно требующая контроля, как правило, не предусматривается, а на ЦТП возможны следующие виды обработки:
магнитная — при общей жесткости воды <4 ммоль/л, карбонатной <2 ммоль/л и содержании Fe<300 мкг/л. Магнитная обработка, однако, не гарантирует от выпадения карбонатных отложений, но уменьшает их, особенно на участках с быстро движущейся водой. В застойных же местах (особенно в отопительных комнатных приборах — радиаторах) при магнитной обработке возможно выпадение шлама;
вакуумная деаэрация (ВД) желательна во всех случаях, но, практически, трудно осуществима;
силикатирование воды при содержании в ней SiO2<15-20 мг/л позволяет уменьшить или прекратить углекислотную коррозию путем связывания СО2 щелочью из силиката и в результате создания плотной железосиликатной пленки прекратить и кислородную коррозию;
подщелачивание воды NaOH, Na2CO3, Nа3РО4, Са(ОН)2 до рН 8,3—8,5 позволяет прекратить углекислотную коррозию и уменьшить вынос оксидов железа в результате образования пленки СаСО3, Са3(Р04)2.
1Силикат натрия растворимый Na2O·2,8-3,5 SiO2. Флокулянт, консервант: глыба (ГОСТ 13079-67). Стекловидные куски зеленоватожелтого цвета. Содержание, %, Na2O – 22,7, SiO2 – 71,5–76,5. Трехмесячный запас хранится насыпью.
Стекло натриевое жидкое – сероватобурая, густая, вязкая жидкость (ГОСТ 13078-67). Содержание, %, Na2O – 10-12, SiO2 – 28,5–33. Трехмесячный запас хранится в резервуарах. Применяется для улучшения коагуляции исходной воды и для создания защитной пленки против коррозии в трубопроводах тепловых сетей.