CC BY
112
ВОДОПОДГОТОВКА НА СУДАХ: ПОДБОР НЕОБХОДИМОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ВОДЫ ДЛЯ НУЖД
СУДОВОГО КОТЛА
12 3
Никонова Р.А. , Дрягина Д.Р. , Крутова И.К. Email: [email protected]
1 Никонова Рада Андреевна - магистрант;
2Дрягина Дарья Романовна - магистрант;
3Крутова Инна Константиновна - магистрант, кафедра экологии промышленных зон и акваторий, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Санкт-Петербургский государственный морской технический университет,
г. Санкт-Петербург
Аннотация: вода является одним из лучших природных растворителей органических, неорганических веществ и газов. Поэтому она в результате круговорота в природе приобретает множество примесей в виде газов, взвешенных мелкодисперсных частиц и растворенных минералов различного происхождения. Конденсат отработавшего пара на судне может содержать примеси в виде продуктов коррозии трубопроводов или нефтеостатков судового энергетического оборудования (СЭУ). Поэтому питательной водой, например, для судовых вспомогательных газотрубных паровых котлов может быть конденсат отработавшего пара или природная вода, общей жесткостью не более 0,5 мг-экв/дм3, содержащая в себе микрочастицы песка и глины, а также растворенные накипеобразующие вещества, такие как бикарбонаты, сульфаты и силикаты. В воде всегда могут быть коррозионно-активные газы - кислород, хлор и углекислый газ. Ключевые слова: судовая энергетическая установка, водоподготовка, питательная вода, накипь.
PROTECTION OF THE ENVIRONMENT IN THE OPERATION OF A THERMAL POWER STATION
1 2 3
Nikonova R.A.1, Dryagina D.R.2, Krutova I.K.3
1Nikonova Rada Andreevna - Master Student;
2Dryagina Darya Romanovna - Master Student;
3Krutova Inna Konstantinovna - Master Student, DEPARTMENT ECOLOGY OF INDUSTRIAL ZONES AND WATER AREAS, FEDERAL STATE BUDGET EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER EDUCATION ST. PETERSBURG STATE MARITIME TECHNICAL UNIVERSITY, ST. PETERSBURG
Abstract: water is one of the best natural solvents for organic, inorganic substances and gases. Therefore, as a result of the circulation in nature, it acquires many impurities in the form of gases, suspended fine particles and dissolved minerals of various origins. Condensate of exhaust steam on a ship may contain impurities in the form of corrosion products ofpipelines or oil residues of ship power equipment (EMS). Therefore, feedwater, for example, for shipboard auxiliary gas-tube steam boilers may be exhaust steam condensate or natural water, with a total hardness not exceeding 0.5 mEq / dm3, containing sand and clay microparticles, as well as dissolved scale-forming substances, such as bicarbonates, sulphates and silicates. In water there can always be corrosive gases - oxygen, chlorine and carbon dioxide. Keywords: ship power plant, water treatment, feed water, scale.
УДК 62-7
Техническая эксплуатация СЭУ невозможна без проведения соответствующего водного режима, т.е. определенной технологии водообработки, предусматривающей периодический контроль (водоконтроль) показателей качества воды, определяющих его эффективность. Качество используемой в СЭУ воды в значительной мере определяет надежность элементов установки и объем трудозатрат на восстановление ее работоспособности, а выбор технологии водоподготовки определяется ее экономической целесообразностью.
Поэтому каждый инженер-судомеханик должен уметь определять основные показатели качества питьевой и технической воды, а также корректировать водные режимы и технологии водообработки в соответствии с инструкциями по обслуживанию судового оборудования. Для этого он должен знать некоторые положения химической термодинамики и химической кинетики, фазовые равновесия, закон произведения активностей, механизмы накипеобразования, состав, структуру, физические и термодинамические свойства накипей и шлама. Влияние их на надежность и экономичность судового энергетического оборудования. Необходимо также знать классификацию принципов и методов предотвращения накипеобразования и коррозии в судовых энергетических объектах, где вода является рабочим веществом.
Технологии очистки и обработки воды требуют знания закона растворимости в воде газов (закона Генри), процессов термического и химического удаления их воды коррозионно-активных газов, а также конструктивных особенностей судового оборудования для этих целей.
Основными показателями качества питательной воды являются содержание хлоридов, общая жесткость, содержание кислорода и нефтепродуктов, значения, указанные в таблице 1, которые не должны превышать. Питательная вода должна содержать минимальное количество растворенных солей, газов, органических веществ и нерастворимых взвешенных частиц.
Таблица 1. Рекомендуемые рабочие нормы качества питательных и котловых вод судовых паровых
котлов
Наименование воды Показатель качества Единица измерения Главные и вспомогательные котлы (на жидком топливе и утилизационные) Главные котлы
Газотрубные Газоводо- труб. и водотруб. до 2,0 МПа (20 кгс/см2) Водотруб. свыше 2,0 до 4,0 МПа (20-40 кгс/см2) Водотруб. свыше 4,0 до 6,0 МПа (40-60 кгс/см2) Водотруб. свыше 6,0 до 9,0 МПа (60-90 кгс/см2)
1 2 3 4 5 6 7 8
Питательная вода Общая жесткость мг-экв/дм3 не более 0,5 не более 0,3 не более 0,002 не более 0,001 не более 0,01
Содержание масла и нефтепродук тов мг/дм3 не более 3 не более 3 отсутствие отсутствие отсутствие
Кислород, о2 мг/дм3 не более 0,1 не более 0,1 не более 0,05 не более 0,01 не более 0,02
Соединения железа мкг/кг - - - не более 100 не более 100
Соединения меди мкг/кг - - - не более 50 не более 50
Расход химически обработанной воды на питание паровых котлов слагается из потерь пара и конденсата. При этом учитывается возможность недовозврата 20% конденсата и 3% продувка котлов, 20% от потерь на производство, 3% от паропроизводительности котельной.
Производительность водоподготовительной установки рассчитывается по формуле:
Сх
(}в1,У = Щз + 44 + 45 + 4б + 47 + 48 + Р^у
Выбор схемы обработки воды для паровых котлов сводится к проверке возможности применения наиболее простой схемы натрий-катионирования по приведенным выше трем показателям. Если вода поверхностная (река, пруд и т.п.), необходимо, кроме того, предусматривать предварительное осветление и коагуляцию обрабатываемой воды. Для приготовления питательной воды паровых котлов рекомендуются следующие схемы обработки воды:
- натрий-катионирование;
- натрий-катионирование с добавлением кислоты;
- параллельное водород-натрий-катионирование;
- последовательное водород-натрий-катионирование;
- Н-фильтр с «голодной» регенерацией;
- натрий-хлор-ионирование.
Выбор способов обработки добавочной воды котлов производится в зависимости от качества исходной воды и типа котельного агрегата. Водоподготовительные установки включают предочистку и ионитную часть. Предочистка состоит из осветлителей и осветлительных фильтров и служит для удаления из обрабатываемой воды грубодисперсных, коллоидных и частично молекулярно-дисперсных веществ. Ионитная часть схемы служит для полного удаления молекулярно-дисперсных веществ.
Существует два вида предочистки:
- при карбонатной жесткости Жк исходной воды менее 2 мкг-экв/кг целесообразно применять коагуляцию воды сернокислым алюминием в осветлителе с последующим осветлением в осветлительных фильтрах;
- при Жк исходной воды более 2 мкг-экв/кг осуществляют коагуляцию сернокислым железом с известкованием в осветлителе с последующим осветлением в осветлительных фильтрах [1].
Защита от коррозии поверхностей нагрева котлов, теплообменной аппаратуры и трубопроводов осуществляется удалением из питательной воды паровых котлов и подпиточной воды тепловых сетей коррозионно-агрессивных газов - кислорода и свободной углекислоты. Коррозионно-агрессивные газы попадают в исходную воду в результате длительного контакта с атмосферой или других физико-химических процессов. При обработке по схемам натрий-катионирования, водород-натрий-катионирования или натрий-хлор-ионирования вода дополнительно насыщается двуокисью углерода за счет разложения бикарбоната натрия при нагревании.
Деаэраторы должны обеспечивать:
- устойчивую работу в судовых условиях;
- массовую концентрацию кислорода в конденсате после деаэрации не более 0,02 мг/дм3, при массовой концентрации кислорода до деаэрации не более 2 мг/дм3.
В энергетических установках давление в деаэраторах определяется принципиальной тепловой схемой силовой установки и находится в пределах от 0,025 до 0,250 Мпа.
Современные системы водоподготовкидля производства всегда разрабатываются с существенным запасом прочности и состоят из нескольких ступеней очистки. На первом этапе вода проходит через фильтры грубой очистки (сетчатые или дисковые с ручной и автоматической промывкой), где происходит фильтрация механических примесей. Далее -засыпные автоматические самопромывные фильтры (их еще называют - скорые напорные фильтры), мультипатронные фильтры. Традиционные стадии водоподготовки на скорых фильтрах все чаще заменяют на более современные мембранные технологии.
Следует понимать, что судовой котел и его системы - это сложный механизм, выход из строя которого, приводит к тяжелым последствиям на борту судна, соответственно, производить ремонт каждый год или демонтаж каждые пять лет является нецелесообразно. Качественная подготовка воды является гарантом безаварийной работы судового теплового оборудования [3].
Список литературы /References
1. «Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И.И. Ползунова». [Электронный ресурс]: офиц. сайт. Санкт-Петербург, 2017. Режим доступа: http://www.ckti.ru, свободный. Загл. с экрана/ (дата обращения: 28.01.2019).
2. ГОСТ 16860-88 Деаэраторы термические. Типы, основные параметры, приемка, методы контроля.
3. MARTIN Systems. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.martin-membrane.de/ru/oborudovanija/mbr-sistemy-ochistki-stochnykh-vod-dlja-sudov/ (дата обращения: 28.01.2019).
