Способ подготовки питательной воды для змеевиковых парогенераторов низкого давления

Изобретение относится к технике получения насыщенного водяного пара. Способ подготовки питательной воды для змеевиковых парогенераторов низкого давления заключается в том, что в питательную воду добавляют химические реагенты, при этом в питательную воду добавляют два химических реагента: АМИНАТ™КО-2 для дообескислороживания питательной воды и АМИНАТ™КО-3п для предотвращения накипеобразования и корректировки рН питательной воды, при этом дозу химического реагента АМИНАТ™КО-2 рассчитывают по формуле: D_КО-2=8×О₂+i, мг/дм³, где О₂ - содержание кислорода в питательной воде в мг/дм³; i - избыток реагента АМИНАТ™КО-2, мг/дм³, который составляет в питательной воде - в пределах 5-15 мг/дм³, а в котловой воде - в пределах 10-25 мг/дм³, а дозу химического реагента АМИНАТ™КО-3п рассчитывают по формуле: D_КО-3П=186×(Ж_пит.в-Ж_ост.)+6,7С_Fe, мг/дм³, где: Ж_пит.в. - жесткость питательной воды, мг-экв/дм³; Ж_ост. - остаточная жесткость, мг-экв/дм³; С_Fe - содержание железа в питательной воде в мг/дм³. Изобретение направлено на предотвращение процессов накипеобразования и коррозии на теплопередающих поверхностях змеевиковых парогенераторов низкого давления.

 

Изобретение относится к технике получения насыщенного водяного пара для технологических нужд различных производств и может быть использовано в химической, деревообрабатывающей, пищевой, нефтедобывающей промышленности, производстве стройматериалов и других отраслях экономики; устанавливается на месте потребления пара. В настоящее время на промышленных предприятиях все большее применение находят змеевиковые парогенераторы (ПГ) низких давлений (ниже 3,8 МПа). Широкому внедрению этих котлов способствовали их преимущества: пар генерируется через несколько минут после включения котла, экономный расход топлива, малые габариты, простота эксплуатации и технического обслуживания т.п. Однако вопросу организации надежного водно-химического режима змеевиковых парогенераторов как зарубежные, так и отечественные производители не уделяют достаточного внимания. При этом требования к качеству питательной и котловой воды ПГ, предъявляемые различными производителями, так же подчас не обоснованы и не могут обеспечивать надежную работу парогенераторов.

Известен способ работы змеевикового парогенератора низкого давления, заключающийся в том, что в кольцевом пространстве модуля низкого давления, образованного цилиндрическими обечайками, питательная вода подогревается продуктами сгорания до 85-95°С; при температуре 100°С питательная вода закипает и дегазируется, при этом из нее выпадает накипь (см. патент RU №2515877, кл. F22B 27/00, опубл. 20.05.2014).

Этот технологический прием может быть применен в тех случаях, когда конденсат возвращается в котельную. Однако данный способ не позволяет проводить подготовку питательной воды, которая обеспечивала бы работу парогенератора без образования накипи.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ подготовки питательной воды для змеевиковых парогенераторов низкого давления, заключающийся в том, что в питательную воду добавляют химические реагенты (см. патент RU №2029880, кл. F02G 5/04, опубл. 27.02.1995).

Сравнительно низкий температурный напор в змеевиковой части и объемное парообразование с последующим перегревом пара в камере пароперегревателя, сравнительно низкий температурный режим (200-400°С) проточной части турбины в сочетании с моющими способностями пара создают условия применения питательной воды с более низкими качествами. В описываемой в патенте установке выпускные газы захватывают в заданном количестве гранулы сыпучего материала, смешиваются с ними и нагревают их и затем гранулы вдуваются на высокой скорости в воду, вызывая парообразование на поверхности гранул и отложение как накипеобразующих, так и растворимых соединений, при этом и в объеме нагреваемой воды выделяются накипеобразующие соединения. Перепад сопряженных давлений для растворов с различным потенциалом рН дает возможность использовать работу парообразования раствора с большим рН для привода клапанов, дозирующих щелочной раствор с заданной рН в последующем процессе нейтрализации.

Однако данный способ подготовки воды с применением гранул и подачей щелочных растворов достаточно сложен, что сужает область его использования.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков.

Технический результат заключается в предотвращении процессов накипеобразования и коррозии на теплопередающих поверхностях змеевиковых парогенераторов низкого давления.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что способ подготовки питательной воды для змеевиковых парогенераторов низкого давления заключается в том, что в питательную воду добавляют химические реагенты, при этом в питательную воду добавляют два химических реагента: АМИНАТ™КО-2 для дообескислороживания питательной воды и АМИНАТ™КО-3п для предотвращения накипеобразования и корректировки рН питательной воды, при этом дозу химического реагента АМИНАТ™КО-2 рассчитывают по формуле:

D_КО-2=8×О₂+i, мг/дм³

где О₂ - содержание кислорода в питательной воде в мг/дм³;

i - избыток реагента АМИНАТ™КО-2, мг/дм³, который составляет в питательной воде - в пределах 5-15 мг/дм³, а в котловой воде - в пределах 10-25 мг/дм³,

а дозу химического реагента АМИНАТ™КО-3п рассчитывают по формуле:

D_КО-3П=186×(Ж_пит.в-Ж_ост.)+6,7C_Fe, мг/дм³,

где Ж_пит.в. - жесткость питательной воды, мг-экв/дм³;

Ж_ост. - остаточная жесткость, мг-экв/дм³;

C_Fe - содержание железа в питательной воде в мг/дм³.

В отличие от барабанных котлов в змеевиковых паровых котлах нагрев и испарение воды осуществляется за один проход среды по тракту, т.е. питательная вода, пройдя последовательно все поверхности нагрева, целиком превращается в пар. Движение теплоносителя - воды, пароводяной смеси и пара - осуществляется за счет принудительной циркуляции, создаваемой насосом.

При этом примеси, поступающие с питательной водой, не могут быть выведены из котла с продувкой части котловой воды, как у барабанных паровых котлов. Поэтому часть примесей может осаждаться на внутренней поверхности труб, а часть уноситься с паром. В связи с этим требования к качеству питательной воды должны быть более жесткими, обеспечивая получение чистого пара и ограничение образования отложений в змеевиках котлов. Поэтому для змеевиковых парогенераторов необходимо разрабатывать коррекционные водно-химические режимы, обеспечивающие безнакипные условия их работы.

Анализ различных химических реагентов для коррекционной обработки питательной воды змеевиковых парогенераторов показал, что в качестве реагентов для связывания кислорода может быть использован химический реагент на основе метабисульфита натрия АМИНАТ™КО-2.

Было также установлено, что для предотвращения накипеобразования в змеевиковых ПГ может быть использован химический реагент АМИНАТ™КО-3п на основе натриевых солей органических комплексообразователей с различной степенью замещения. Реагент обеспечивает безнакипный режим работы ПГ за счет перевода катионов жесткости и продуктов коррозии в растворенное состояние. Доза реагента рассчитывается на основании значений жесткости и содержания железа в питательной воде.

Использование реагента позволяет не ограничивать коэффициент упаривания воды в котловой воде ПГ при любой схеме водоподготовки (ВПУ). Дозирование реагента возможно как постоянно, так и периодически в зависимости от компонентного состава ионов-накипеобразователей. Единственным ограничением применения АМИНАТа™КО-3п является присутствие в контуре ПГ элементов оборудования, выполненных из медьсодержащих сплавов.

Корректировка степени замещения комплексообразователя в составе АМИНАТа™КО-3п позволяет поддерживать значение рН питательной воды в нормируемых пределах 8,5-10,0.

В процессе реализации описываемого способа подготовки питательной воды для змеевиковых парогенераторов низкого давления в питательную воду добавляют два химических реагента: АМИНАТ™КО-2 (ТУ 2149-098-17965829-2013) для дообескислороживания питательной воды и АМИНАТ™КО-3п (ТУ 2149-099-17965829-2013) для предотвращения накипеобразования и корректировки рН питательной воды, при этом дозу химического реагента АМИНАТ™КО-2 рассчитывают по формуле:

D_КО-2=8×О₂+i, мг/дм³

где О₂ - содержание кислорода в питательной воде в мг/дм³;

i - избыток реагента АМИНАТ™КО-2, мг/дм³, который составляет в питательной воде - в пределах 5-15 мг/дм³, а в котловой воде - в пределах 10-25 мг/дм³,

а дозу химического реагента АМИНАТа™КО-3п рассчитывается по формуле:

В_КО-3п=186×(Ж_пит.в-Ж_ост.)+6,7C_Fe, мг/дм³,

где Ж_пит.в. - жесткость питательной воды, мг-экв/дм³;

Ж_ост. - остаточная жесткость, мг-экв/дм³;

С_Fe - содержание железа в питательной воде в мг/дм³.

Приведенные формулы составлены на основании стехиометрических соотношений химического связывания кислорода и комплексообразования катионов жесткости и железа при дозировании реагентов и подтверждаются результатами внедрения.

При этом использование приготовленной предлагаемым способом питательной воды на действующих парогенераторах показало возможность надежной работы змеевиковых парогенераторов в условиях ограничения процессов коррозии и накипеобразования на теплопередающих поверхностях. В таблице 1 приведены результаты испытаний ПГ при различной жесткости питательной воды и содержании кислорода в воде. Для оценки эффективности предлагаемого способа обработки воды использовалась величина интенсивности накипеобразования, допустимое значение которой не должна превышать значения 0,1 г/м²ч.

При расчете дозы реагента АМИНАТа™КО-2 величина избытка принималась - 5 мг/дм³. Доза АМИНАТ™КО-3п рассчитывалась из условия, чтобы величина интенсивности накипеобразования не превышала допустимой величины.

Как показали результаты испытаний, при остаточной жесткости в питательной воде не более 0,01 мг-экв/дм³ интенсивность накипеобразования не превышает допустимой величины.

Настоящее изобретение может быть использовано на промышленных предприятиях, где используются змеевиковые парогенераторы низких давлений (ниже 3,8 МПа).

Способ подготовки питательной воды для змеевиковых парогенераторов низкого давления, заключающийся в том, что в питательную воду добавляют химические реагенты, отличающийся тем, что в питательную воду добавляют два химических реагента: АМИНАТ™КО-2 для дообескислороживания питательной воды и АМИНАТ™КО-3п для предотвращения накипеобразования и корректировки рН питательной воды, при этом дозу химического реагента АМИНАТ™КО-2 рассчитывают по формуле:

D_KO-2=8×O₂+i, мг/дм³

где О₂ - содержание кислорода в питательной воде в мг/дм³;

i - избыток реагента АМИНАТ™КО-2, мг/дм³, который составляет в питательной воде - в пределах 5-15 мг/дм³, а в котловой воде - в пределах 10-25 мг/дм³,

а дозу химического реагента АМИНАТ™КО-3п рассчитывается по формуле:

D_КО-3П=186×(Ж_пит.в-Ж_ост.)+6,7C_Fe, мг/дм³,

где: Ж_пит.в. - жесткость питательной воды, мг-экв/дм³;

Ж_ост. - остаточная жесткость, мг-экв/дм³;

С_Fе - содержание железа в питательной воде в мг/дм³.