В природе вода никогда не бывает совершенно чистой и всегда содержит то
или иное количество различных примесей.
Основные примеси, содержащиеся в воде, можно разделить на четыре группы:
1) механические примеси, или взвешенные вещества (глина, песок, ил и
пр.); 2) газы (кислород, углекислый газ); 3) соли, легко растворимые в
воде; 4) соли, образующие накипь (накипеобразующие).
Все эти примеси являются вредными для котлов, особенно если они
содержатся в воде в большом количестве.
Механические примеси не растворяются в воде, а находятся в ней во
взвешенном состоянии, отчего она имеет мутный вид. Примеси эти можно
удалить отстоем воды или пропусканием через фильтр. Все же химические
примеси находятся в воде в растворенном виде. Обнаружить их на глаз
нельзя, так как вода при этом сохраняет прозрачность.
Большинство растворенных кальциевых и магниевых солей при испарении или
нагревании воды выше 100°С выделяется в виде накипи. Очистить воду от
этих солей можно нагреванием и перегонкой или химическим путем, вводя в
нее такие вещества, которые действуют на соли, способствуют их выделению
в виде грязи (шлама).
Качество воды, употребляемой для питания паровых котлов, определяют по
количеству находящихся в ней химических примесей.
Жесткостью воды называется содержание в ней
растворимых солей магния и кальция. Вода с незначительным количеством
кальциевых и магниевых солей называется мягкой, а с большим количеством
указанных солей — жесткой. Различают общую, временную (карбонатную) и
постоянную (некарбонатную) жесткость. Общая жесткость характеризуется
содержанием в воде всех солей кальция и магния (хлоридов, сульфатов,
бикарбонатов, нитратов и силикатов). Временная жесткость характеризуется
содержанием в Воде двууглекислых солей кальция и магния, выпадающих при
кипячении воды б осадок в виде карбонатов. Постоянная жесткость
характеризуется присутствием в воде прочих солей кальция и магния:
хлоридов, сульфатов, нитратов, силикатов, фосфатов и т. д., не
выделяющихся в осадок в процессе кипячения при атмосферном давлении.
Жесткость воды выражается в миллиграммах-эквивалентах на 1 литр (мг-экв/л)
и микрограммах-зквивалентах на литр (мкг-экв/л). Один
миллиграмм-эквивалент жесткости соответствует содержанию 20,04 мг иона
кальция или 12, 16 мг иона
магния в одном литре воды.
Очень мягкая вода имеет общую жесткость до 2 мг-экв/л, мягкая — от 2 до
4, средней жесткости — от 4 до 6, повышенной — от 6 до 8, жесткая — от 8
до 10, очень жесткая — от 10 до 12, весьма жесткая — больше 12 мг-экв/л.
При работе в паровом котле испаряется много воды, механические и
химические примеси остаются и накопляются в котле.
Механические примеси, скопляясь, оседают на стенках, главным образом в
нижней части котла, образуя шлам. Химические примеси выделяются из воды
в виде твердой накипи. При питании котла жесткой и грязной водой толщина
слоя накипи может достигнуть до 2—3 мм и более.
Стенки топки котла и дымогарных труб, покрытые накипью, очень плохо
передают тепло. Теплопроводность накипи в 25 раз меньше теплопроводности
металла, из которого сделан котел. На основании опытных данных
установлено, что при толщине слоя накипи в 1,5 мм потери тепла
составляют 11—13%, при 6 мм — до 35%, при 12 мм — до 60%.
Слой накипи препятствует передаче тепла воде, в результате чего стенки
котла сильно перегреваются. Чем больше толщина накипи, тем сильнее
перегрев, что ведет к быстрому прогоранию И износу стенок и труб и
понижению их прочности.
Неравномерный нагрев стенок топки вызывает большие внутренние напряжения
в листах и соединениях, что привЪдит к трещинам.
При скоплении накипи в местах Завалов происходит поджог стенок,
образуются выпучины и трещины. Обычно это имеет место в нижних частях
топки и в зоне шуровочного отверстия.
Образовавшаяся на трубах накипь затрудняет теплообмен, трубы
перегреваются, сильно удлиняются и расширяются. Огневая решетка, в
которой укреплены трубы, при большом слое
накипи также перегревается, но в меньшей степени,
чем трубы, так как она имеет большую толщину. Разная температура решетки
и труб вызывает неодинаковое расширение отверстий в решетках и концов
труб, что приводит к расстройству и течи последних. При небольшом слое
накипи и нормальной работе котла этого не происходит. При резком
охлаждении котла эти расстройства проявляются в значительной степени.
Борьба с коррозией котла, накипью, вспениванием и уносом воды ведется
путем предварительной очистки воды до ее подачи в водяной бак крана;
очисткой воды внутри котла, введением в котел антинакипинов; продувкой и
промывкой котла.
Предварительную очистку воды производят в специальных устройствах —
водоумягчителях, но этот способ распространен мало. Наибольшее
распространение имеет очистка воды внутри котла антинакипинами, которые
вводятся в водяной бак краиа в соответствующих дозах.
При выборе средств для внутрикотловой обработки воды и установлении норм
дозировок учитывают качество воды, условия работы крана, состояние
поверхности нагрева котла в отношении накипи и коррозии.
Важнейшими характеристиками качества котловой воды являются сухой
остаток и щелочность.
Для приготовления антинакипинных смесей применяют фосфаты, щелочи и
органические коллоиды. Из фосфатов употребляют тринатрийфосфат и
динатрийфосфат; из щелочей — каустическую соду, едкий калий,
кальцинированную соду; из органических коллоидов — дубовый экстракт,
сульфит, целлюлозные щелочи.
Количество расходуемых антинакипинов (дозировка) устанавливается на 1 т
воды, набираемой в водяной бак. На 1 мг-экв/л общей жесткости воды
расходуется 7,5 г каустической соды и 5 г динатрийфосфата или
тринатрийфосфата на 1 м3 воды. На 1 мг-экв/л некарбонатной жесткости
расходуют 20 г кальцинированной соды на 1 м3 воды.
Для предотвращения вспенивания и уноса воды из котла применяют
пеногаситель — высокомолекулярное, органическое, поверхностно-активное
вещество — диамид. Его изготовляют в виде порошка и расфасовывают в
специальную упаковку.
Пеногаситель применяют независимо от состава антинакипинных и
противокоррозионных смесей. Первоначальная дозировка химического
пеногасителя может быть установлена в количестве 0,2 г на 1 т набираемой
воды. Окончательная дозировка устанавливается на основании опытных и
эксплуатационных наблюдений.
Химический пеногаситель вводят при питании котла водой. Для этой цели на
инжекторе предусмотрена воронка, в которую заливают необходимое
количество пеногасителя, предварительно взболтанного в горячей воде. Для
предупреждения потерь пено-
гасителя вестовой клапан инжектора должен быть
закрыт. Пено-гаситель в котел можно также вводить в сухом виде. В этом
случае установленное количество пеногасителя вводят в котел по частям в
период работы крана и особенно перед интенсивной работой.
Для поддержания установленного качества котловой воды, кроме ввода
антинакипинных веществ, котел систематически продувают. Режим продувок
устанавливает лаборатория, но не менее двух раз в смену. На крановых
котлах установлен специальный продувочный, он же спускной кран. Продувку
котла выполняет бригада в установленном месте. Перед продувкой
необходимо накачать в котел воду до верхнего уровня водомерного стекла,
проверив нормальное давление пара, исправность продувочного крана,
наличие воды в водяных баках, исправность и надежность работы инжекторов
и водоуказательных приборов. При неисправности хотя бы одного из
указанных устройств и недостатке воды в котле или в баках производить
продувку нельзя. При продувке попеременно открывают и закрывают
продувочный кран. Кран открывают на 2—3 с, а закрывают на 10—12 с.
Заканчивают продувку при нижнем уровне воды в котле. В процессе продувки
воду в котел не подкачивают.