содержание   .. 29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  ..

3.3. ДОКОТЛОВАЯ ОБРАБОТКА ВОДЫ НА СУДНЕ

Докотловая обработка питательной воды предусматривает [18, 23]: очистку ее от масла и механических примесей; удаление кислорода (деаэрация), солей (умягчение, термическое обессоливание) и накипи (магнитная обработка).

Очистка конденсата от масла и механических примесей особенно важна на судах, имеющих паровые поршневые насосы и другие паровые машины, на танкерах, рыбообрабатывающих плавбазах и транспортных рефрижераторах, использующих пар для подогрева нефтяных грузов с прямым возвратом конденсата этого пара в котел, а также на всех добывающих и рыбообрабатывающих судах, имеющих рыбомучные и жиротопные установки.

Масло, находящееся в виде капель и пленок, удаляется из воды путем фильтрации ее через механические фильтры, установленные в теплом ящике и на напорной питательной магистрали. Эмульгированное масло, составляющее около 10 ... 20 % общего маслосодержания конденсата, почти не задерживается механическими фильтрами и может быть удалено из конденсата путем фильтрации его через сорбционные фильтры (например фильтры с активированным углем, диатомитовые фильтры и др.). Правильная эксплуатация механических фильтров позволяет снизить содержание масла в питательной воде до установленного нормой. Одновременно производится очистка конденсата от механических примесей. Характеристика фильтрующих материалов, применяющихся в механических фильтрах, приведена в табл. 3.6.

Существуют различные конструкции теплых ящиков. Одна из наиболее совершенных и простых с классической схемой расположения фильтрующих материалов (волокнистые, зернистые, тканевые) приведена на рис. 3.3. В первом по ходу конденсата отсеке на решетку укладывается манила, сизаль или люфа слоем 2 ... 3 см. Далее загружается древесная стружка или куски поролона в сетках размерами 15 х 20 х 20 мм и устанавливается железная решетка. На решетку кладется лист поролона толщиной 15 мм, который собирает всплывшее масло.

Во второй отсек входят три ящика с решетчатыми днищами, установленные один на другой. В каждый ящик загружаются куски кокса размерами 15x15 мм. Сверху кокса укладываются куски поролона размерами 15 х 20 х 20 мм слоем 2 ... 3 см. Ящик без усилия (чтобы не сжать поролон) закрывается решеткой. Для сбора плавающего масла на поверхности воды по размерам отсека укладывается лист поролона толщиной 25 мм.

Третий отсек содержит матерчатые фильтры и ящик с коксом размерами 15 х 15 мм. Сверху кокса укладываются куски поролона размерами 15 х 20 х 20 мм слоем 8 ... 10 см. Коксовый ящик закрывается решеткой (не сжимая поролон).

Матерчатые фильтры состоят из двенадцати стаканов, на которые одеваются мешки из махровой ткани, так называемые чулки. Каждый чулок сшивается с одной стороны и одевается на стакан вверх дном. Внизу стакана ткань для уплотнения закрепляется проволокой или веревкой. Собранные таким образом стаканы аккуратно вставляются конической частью в гнезда теплого ящика. На поверхность конденсата укладываются листы поролона для сбора плавающего масла. Обслуживание теплого ящика заключается в периодической смене фильтрующих материалов.

Периодичность смены фильтрующих материалов зависит от режима работы питательной системы и содержания масла в конденсате. При круглосуточной работе питательной системы на номинальном режиме и содержании масла в конденсате (до теплого ящика) около 15 мг/л плавающие листы поролона в первом и втором отсеках рекомендуется через 24 ч переворачивать и через 48 ч заменять. В третьем отсеке указанные операции проводятся соответственно через 2 и 4 сут.

Стружку и манилу в первом отсеке следует менять через 24 ч, а если вместо стружки был заложен поролон в сетках, то смену его производить через 3 сут. Поролон в ящиках второго отсека рекомендуется менять следующим образом: через 48 ч работы снять верхний ящик, сменить поролон, поставить ящик на место. Через следующие 48 ч снять два верхних ящика, поставить верхний на место второго, во втором сменить поролон и поставить на место первого. Через следующие 48 ч снять все три ящика, поставить верхний ящик вниз, затем второй ящик и, сменив поролон, поставить сверху третий ящик. В дальнейшем цикл смены фильтромате-риалов повторяется. В третьем отсеке поролон в коксовом ящике необходимо менять по одному через каждые 24 ч работы. При смене фильтрующего тканевого элемента до постановки нового необходимо закрывать отверстие посадочного гнезда заранее приготовленной заглушкой. В зависимости от степени загрязнения фильтров, но не реже чем через каждые 20 сут производить смену кокса во всех отсеках с полной промывкой всех деталей фильтров и теплого ящика.

Фильтры, устанавливаемые на напорной магистрали питательной воды, также разнообразны по своей конструкции. Одна из наиболее совершенных и простых приведена на рис. 3.4. Обычно устанавливается по два фильтра, которые могут работать параллельно и по одному. При эксплуатации фильтров смену фильтрующих материалов следует производить по мере повышения давления перед фильтром до установленного предела (что характеризует загрязнение фильтрующих материалов). В целом работа нагнетательных фильтров не является эффективной. Удаление кислорода из питательной воды предусматривается для котельных установок с рабочим давлением пара более 2 МПа. Содержание кислорода в питательной воде открытых систем питания составляет 4,5 ... 10,0 мг/л. Растворимость кислорода зависит от температуры воды. С повышением температуры воды растворимость кислорода падает (рис. 3.5). В кипящей воде растворимость кислорода равна нулю. Поэтому для максимально возможного удаления кислорода из питательной воды в открытых системах питания необходимо поддерживать температуру воды в теплом ящике не ниже 55 ... 65 °С,что обеспечит содержание кислорода в питательной воде не более 5,0 мг/л. Следует отметить, что подогрев питательной воды в водоподогревателях, устанавливаемых на напорных участках питательных систем, не приводит к снижению содержания кислорода, так как не обеспечивается его отвод из воды.

На многих типах судовых котлов (КВВА-2,5/5; VX; КВС-30/П-А; КВА-1,0/5 и др.) с рабочим давлением пара до 2 МПа наблюдается сравнительно интенсивная кислородная коррозия. Поэтому на судах с указанными типами котлов необходимо внимательно следить за температурой воды в теплых ящиках ,особенно в период работы котлов на пониженных нагрузках. Нельзя .допускать переохлаждения конденсата в водоохладите-лях, а в ряде случаев целесообразно оборудовать теплые ящики змееви-ками-подогревателями, работающими на отработавшем паре.

Для водотрубных котлов с давлением пара выше 2 МПа используются только закрытые системы питания с термическими деаэраторами, принцип действия которых основан на „нулевой” растворимости кислорода в кипящей воде. Применяются вакуумные и безвакуумные деаэраторы, которые одновременно являются подогревателями питательной воды. Схема простейшего безвакуумного одноступенчатого деаэратора представлена на рис. 3.6.

Уровень воды в деаэраторе поддерживается регулятором 1. Вода поступает по трубопроводу 9 к разбрызгивающей головке 2 через охладитель выпара 3, где она немного подогревается. В разбрызгивающую головку по трубопроводу 5 через регулятор 4 подается также греющий пар. Для обеспечения быстрого нагрева поступающей питательной воды необходимо, чтобы поверхность соприкосновения паровой и жидкой фаз была максимальной. В головке 2 это обеспечивается с помощью разбрызгивающих устройств в виде форсунок либо перфорированных тарелок, что увеличивает поверхность контакта воды и пара. Пар, двигаясь навстречу струям воды, нагревает воду до температуры кипения, что способствует интенсивному выделению из нее газов. В процессе нагрева воды значительная часть греющего пара конденсируется. Смесь выделившихся газов и части несконденсировавшегося пара, называется выпаром, идет в охладитель выпара 3, где пар конденсируется и стекает в бак-аккумулятор 7, а газы отводятся в атмосферу.

Время пребывания воды в разбрызгивающей головке деаэратора мало, поэтому стекающая из нее в бак-аккумулятор деаэрированная вода может содержать некоторое количество растворенного газа. Для его удаления через воду в баке с помощью барботажного устройства дополнительно пропускают пар, что способствует более полной деаэрации.

еаэрированная- вода по трубопроводу 8 забирается питательным насосом котла. Для обеспечения надежной работы насоса деаэратор располагают на 8 ... 10 м выше всасывающего патрубка питательного насоса.

При термической деаэрации остаточное содержание кислорода не превышает 30 мг/л. Однако при работе паротурбинных установок на пониженных нагрузках качество деаэрации питательной воды ухудшается. Для удаления из питательной воды остатков кислорода обычно применяют химические методы. Наибольшее распространение получил ввод в питательную воду гидразина N2H4 после деаэратора. При этом происходит реакция

N2Н4 + 02--- 2H20+N2.

Расход гидразина составляет около 0,1 ... 0,2 г на 1 т деаэрированной питательной воды. Избыточная концентрация его в котловой воде должна находиться в пределах 0,02 ... 0,03 мг/л. Гидразин токсичен и огнеопасен, поэтому обращаться с ним надо очень осторожно. Для ввода гидразина в обрабатываемую воду применяются специальные герметичные устройства, обеспечивающие непрерывную подачу его в трубопровод питательной воды непосредственно после деаэратора.

Умягчение питательной воды применяется для паровых котлов низкого давления путем пропускания ее через натрийкатионитовый фильтр. Фильтрующим веществом является катионит КУ-2-8, выпускаемый по ГОСТ 20298-74. По внешнему виду он представляет сферические зерна от желтого до коричневого цветов размером 0,315 ... 1,25 мм. Динамическая обменная емкость имеет вместимость не менее 500 г-экв/м3. Катионит КУ-2-8 нерастворим в воде, растворах минеральных кислот, щелочей и органических растворителях. Он хорошо сохраняет свою работоспособность при температуре до 100 ... 120 °С, не взрывоопасен, не воспламеняется и не оказывает токсического воздействия на человека.

Схема серийно выпускаемого фильтра представлена на рис. 3.7. На нижнюю решетку фильтра загружается дренажная подложка 6 из нержавеющей стали или сплава титана (рубленная проволока диаметром 2 мм). Щелевые колпачки 4 и дренажная подложка 6 в нижней решетке предназначены для предотвращения попадания катионита 3 в питательную воду. Щелевые колпачки 2, установленные в верхней решетке, предназначены для равномерного распределения потока питательной воды и предотвращения уноса катионита в период взрыхления и регенерации его. При этом проходное сечение штатных щелевых колпачков верхней решетки увеличено с 0,3 до 1,0 мм. Фильтр имеет пропускную способность 2 м3/ч, рабочее давление 0,7 МПа при температуре питательной воды до 80 °С. Потеря напора в фильтре 0,005 МПа. Высота фильтрующей загрузки 910 мм, объем загрузки катионита 60 л и объем дренажа 4,5 ... 5,0 л. Принципиальная схема включения фильтра в систему трубопроводов питательной воды котлоагрегата КВА-1,0/5 приведена на рис. 3.8.

Сущность катионирования заключается в замене накипеобразующих ионов Са2+ и Mg2+ катионами. В результате реакций в котел поступает вода, лишенная накипеобразующих солей. Соли натрия, имея высокий коэффициент растворимости, не являются источником образования накипи и шлама в паровых котлах. После истощения фильтра производится его регенерация (восстановление) морской забортной водой. В результате регенерации ионы Са2+ вновь заменяются катионитом Na+.

При переходе на натрийкатионитовую обработку питательной воды необходимо выполнить ряд подготовительных мероприятий. Осмотреть и очистить теплый ящик, фильтр и щелевые колпачки от грязи, промыть чистой пресной водой. Загрузить дренажную подложку и разравнять

по всей площади нижней решетки фильтра. Высота слоя дренажной подложки должна доходить до уровня среза разгрузочного штуцера 5, т. е. закрывать щелевые колпачки 4 нижней решетки (см. рис. 3.7). Фильтр заполнить до половины объема 5 %-ным раствором поваренной соли, предварительно приготовленным в металлической таре вместимостью 200 л. Катионит в количестве 50 кг засыпать в фильтр и в течение 1 ч выдержать под слоем солевого раствора для набухания (во избежание механического разрушения структуры зерен). Произвести перевод загруженного в фильтр катионита из водородносолевой формы в натриевую с помощью 5 %-ного раствора поваренной соли. Для перевода 50 кг катионита в натриевую форму необходимо пропустить через него 1 т раствора. Емкость с раствором подключить гибким шлангом к клапану 8 фильтра (см. рис. 3.8). Раствор проходит через фильтр и далее через клапан 15 стекает в льяла. После окончания перевода катионита в натриевую форму фильтр промывается потоком пресной (питательной) воды. Отмывка катионита от соли производится до тех пор, пока содержание хлоридов в пробах промывочной воды, отобранных до и после фильтра, не сравняется.

После окончания подготовительных работ фильтр подключается к системе питательной воды котлоагрегата (см. рис. 3.8). Уход за работой фильтра заключается в контроле качества воды и перепада давлений. Качество питательной воды проверяют до и после фильтра путем анализа отобранных проб в судовой экспресс-лаборатории. Отбор проб и анализ производят не менее 1 раза в сутки. Контролируемыми показателями являются: общая жесткость, которая должна быть не более 0,3 до фильтра и 0,01 мг-экв/л после фильтра; содержание ионов хлора — не более 15 мг/л; гидравлическое сопротивление фильтра определяют по показаниям манометров, установленных до и после фильтра; перепад давления не должен превышать 0,12 МПа. Если общая жесткость питательной воды после фильтра превысит указанную выше, а сопротивление фильтра достигнет предельного значения (0,12 МПа), то это будет свидетельствовать

о потере фильтром работоспособности. Для приведения фильтра в исходное (рабочее) состояние необходимо произвести его регенерацию путем временного подключения фильтра к магистрали забортной воды с давлением не менее 0,4 МПа, например, к пожарной магистрали. Процесс регенерации состоит из трех этапов: взрыхления, собственно регенерации и отмывки.

Взрыхление и регенерация фильтра производятся одновременно противотоком забортной морской воды и только в открытом море. При этом работающий котлоагрегат и система его питания с натрийкатионитовым фильтром выводятся из действия. На период регенерации в работу вводится резервный котел со своей системой питания и натрийкатионитовым фильтром. На фильтре, выведенном из действия, необходимо закрыть клапаны 6 и 13 (см. рис. 3.8). К штуцеру клапана 14 закрепить резиновый шланг, другой конец шланга подсоединить к клапану 11 на пожарной магистрали. Открыть клапан 11 для подачи соленой забортной воды в фильтр 9. После того как давления в фильтре и пожарной магистрали сравняются, медленно открыть клапан 8 для сброса воды в льяла.

Скорость воды в фильтре установить такой, чтобы не было уноса катионита вместе с водой в льяла. Скорость воды в фильтре регулируется клапаном 9, при этом клапан 77 на пожарной магистрали находится постоянно в открытом положении.

Контроль за предотвращением уноса катионита ведется путем периодического (не менее 3 раз) отбора проб воды, сбрасываемой после фильтра. Наличие катионита в пробе определяется визуально. Продолжительность этапов взрыхления и регенерации в среднем составляет около

3 ч. По окончании регенерации фильтр отключается от пожарной магистрали и отсоединяется резиновый шланг. Далее фильтр отмывают питательной водой котла. Для этого следует открыть клапаны 14 и 15 сброса воды из фильтра в дренаж. Затем, медленно открывая клапан 6 подвода питательной воды к фильтру, через клапан 8 удалить воздух из фильтра. Клапаном 6 отрегулировать количество воды, требуемой для отмывки. Отмывку катионита в фильтре производить до тех пор, пока содержание ионов хлора по результатам анализа проб отмывочной воды, отобранных до и после фильтра, не сравняется. Продолжительность отмывки в среднем составляет 45 ... 60 мин. После этого фильтр готов к подключению в работу или остается в качестве резервного.

Катионит КУ-2-8 в натриевой форме в период эксплуатации длительно сохраняет свою работоспособность (до 3 лет и более). Однако в процессе работы зерна катионита покрываются масляной пленкой, окисными отложениями продуктов железа и меди, механически повреждаются и т. д. Указанные факторы снижают обменный контакт между ионами солей жесткости и натрия. Катионит частично теряет обменную емкость. Кроме того, в период взрыхления и регенерации фильтра имеет место некоторый унос зерен катионита и таким образом требуется его частичное пополнение. Необходимо производить контрольное вскрытие фильтра с полной выгрузкой катионита и промывкой его горячей пресной водой (60 °С). После промывки катионит загрузить в фильтр и добавить свежий, предварительно переведя его в натриевую форму.

Отбор проб и передача на анализ в береговую теплохимическую лабораторию для определения динамической обменной емкости производится 1 раз в год. Проба отбирается с глубины 200 мм от поверхности слоя катионита в чистую стеклянную банку вместимостью 0,5 л. На этикетке банки следует указать: наименование судна, марку катионита, число часов работы, дату отбора пробы.

Термический метод обработки используется как основной способ получения добавочной воды из забортной в судовых опреснителях при длительном нахождении судов в море. Общее солесодержание дистиллята морской воды обычно не превышает 10 ... 20 мг/л. При двухкратном испарении (бидистиллят) солесодержание может быть снижено до

0,5 ... 1,0 мг/л, т. е. такой бидистиллят пригоден в качестве добавочной воды для большинства высоконапряженных водотрубных котлов. Дистиллят получают в глубоковакуумных или адиабатных опреснителях, использующих тепло охлаждающей воды ДВС на дизельных судах.

Магнитная обработка воды относится к физическим методам предотвращения накипеобразования. Под влиянием магнитного поля кристаллическая структура солей и их физико-химические свойства изменяются, и при последующем нагревании воды в пересыщенных растворах эти соли выпадают в виде мелкодисперсного шлама,. который находится во взвешенном состоянии и удаляется продувкой. Магнитная обработка питательной воды способствует также разрушению накипи, ранее образовавшейся на поверхностях нагрева.

Магнитная обработка воды производится с помощью специальных аппаратов, которые классифицируются (по способу создания магнитного поля) на аппараты с постоянными магнитами и электромагнитами. Первые подразделяются на аппараты с постоянным и регулируемым рабочими зазорами (для поддержания оптимальной скорости воды в пределах 1 ... 2 м/с). Вторые делятся на аппараты с постоянной и переменной напряженностями магнитного поля.

В питательной воде не исключено содержание ферромагнитных загрязнений, которые отлагаются на внутренних полостях аппарата и снижают напряженность магнитного поля в рабочем зазоре аппарата. Вместе с тем судовые котлы работают в широком диапазоне нагрузок, из-за чего скорость питательной воды в рабочем зазоре аппарата не всегда является оптимальной. Жесткость котловой воды при магнитной обработке повышается до 15 ... 18 мг-экв/л. Отсутствие достоверных методов текущего контроля эффективности магнитной обработки воды и безнакипного режима привело к тому, что рассматриваемый метод не получил признания как самостоятельный вид водообработки. Независимо от наличия аппаратов магнитной обработки питательной воды на всех судах устанавливаются обычные реагентные внутрикотловые воднохимические режимы.