Водный режим паровых котлов

Вода, используемая на судне, должна удовлетворять определенным требованиям, так как от ее качества зависит эксплуатационная надежность и эффективность работы энергетической установки. В судовых условиях различают воду питательную, котловую, дистиллят (от испарителей), добавочную, пресную, забортную.

Питательная вода представляет собой конденсат отработавшего пара. Количество добавочной воды определяется назначением, типом, параметрами и техническим состоянием энергетической установки. В дизельных установках потери пара и конденсата составляют ≈ 5% паропроизводительности котла и более. В паротурбинных установках эти потери в худшем случае составляют 2%. Эти потери возмещаются добавочной водой из запасов опресненной воды.

Независимо от назначения установки необходимо стремиться к сокращению потерь пара и конденсата, так как для приготовления добавочной воды требуются специальные установки, расходуется топливо или средства на приобретение воды в портах. Даже пресная забортная вода не пригодна для использования в качестве добавочной без обработки.

Примеси воды делятся на две группы: нерастворимые (грубодисперсные взвешенные) вещества и растворимые (молекулярно-ионодисперсные) вещества.

Нерастворимые примеси удаляются при помощи различных фильтров, в которых используется кокс, древесный, уголь, ткани.

К растворимым примесям относятся главным образом поваренная соль NaCl, хористый калий KCl, хлористый магний MgCl₂, гипс CaSO₄ и много других соединений в очень маленьких количествах.

Из перечисленных соединений растворимость NaCl и KCl растет с увеличением температуры раствора, а растворимость MgCl ₂ и СаSO₄ наоборот – чем выше температура, тем больше вероятность осаждения солей в виде накипи. Как правило это осаждение происходит на поверхности нагрева в виде накипи. Накипь является плохим проводником теплоты и ее наличие на поверхности нагрева может вызвать повышение температуры металла, которое может привести к разрушению этой поверхности.

Во избежание этого необходимо обеспечить безнакипной режим работы котлов, для чего необходимо знать качественные показатели воды, которые приведены ниже.

Общее солесодержание или соленость – суммарное массовое количество (мг/кг) всех катионов и анионов (в морской воде соли находятся в ионном состоянии – основные катионы: Na⁺, Са²⁺, Мg ²⁺, К⁺ ; анионы: Cl^-, SO₄^2-, NCO₃^– , SiO₃^2-). Общее содержание солей в океанской воде в среднем составляет 35 г/кг (35000 мг/кг). Максимальное солесодержание имеет вода Красного моря (41 г/кг), а минимальное – вода Балтийского моря – 8 г/кг. Значительную часть солесодержания морской воды (до 89%) составляют хлористые соли.

Жесткость воды определяет содержание кальциевых и магниевых солей и позволяет судить о накипеобразующей способности воды. Жесткость выражается в миллиграмм-эквивалентах на 1 л воды (мг.экв/л).

Конденсат пара и дистиллят испарителей (который используется в качестве добавочной воды) содержат небольшое количество солей (≈ до 10 мг/кг) и должны иметь жесткость до ≈ 0,03 мг.экв/кг. Требования к циркулирующей и добавочной воде на паротурбинных судах существенно выше и эти требования ужесточаются с повышением давления в котлах.

Несмотря на небольшое количество солей в конденсате отработавшего пара и добавочной воде, для обеспечения полностью безнакипного режима применяют внутрикотловую отработку воды (вводятся присадки во время работы, требуемое количество которых определяют по химическому анализу котловой воды), в результате которой соли, вносимые питательной водой, выпадают в виде рыхлого шлама в объеме воды, а не на теплообменных поверхностях в виде накипи.

Проще всего для внутрикотловой обработки использовать тринатрийфосфат (Na₃PO₄12H₂O), который взаимодействует с солями жесткости и образует шлам, который накапливается в нижних (водяных) и верхних (пароводяных) коллекторах и удаляется путем их периодической продувки.