Apă de alimentare a cazanului - Boiler feedwater
Apa de alimentare a cazanului este o parte esențială a funcționării cazanului . Apa de alimentare este introdusă în tamburul de abur de la o pompă de alimentare. În tamburul cu aburi apa de alimentare este apoi transformată în abur de la căldură. După utilizarea aburului, acesta este aruncat în condensatorul principal. Din condensator este apoi pompat în rezervorul de alimentare dezairat. Din acest rezervor se întoarce apoi la tamburul de abur pentru a-și finaliza ciclul. Apa de alimentare nu este niciodată deschisă către atmosferă. Acest ciclu este cunoscut sub numele de sistem închis sau ciclu Rankine .
Istoricul tratamentului apei de alimentare
În timpul dezvoltării timpurii a cazanelor, tratarea apei nu a fost atât de problematică, deoarece temperaturile și presiunile erau atât de scăzute încât cantități mari de solzi și rugină nu s-ar forma într-o măsură atât de semnificativă, mai ales dacă cazanul a fost „ aruncat în aer ”. A fost o practică generală instalarea plăcilor de zinc și / sau a substanțelor chimice alcaline pentru a reduce coroziunea în cazan. Au fost efectuate multe teste pentru a determina cauza (și posibila protecție) împotriva coroziunii cazanelor folosind apă distilată, diverse substanțe chimice și metale de sacrificiu. Azotatul de argint poate fi adăugat la probele de apă de alimentare pentru a detecta contaminarea cu apă de mare . Utilizarea varului pentru controlul alcalinității a fost menționată încă din 1900 și a fost utilizată de armata franceză și britanică până în 1935. În cazanele moderne, tratarea apei de alimentare este critică, deoarece problemele rezultă din utilizarea apei netratate în medii de presiune și temperatură extreme. Aceasta include o eficiență mai mică în ceea ce privește transferul de căldură, supraîncălzirea, deteriorarea și curățarea costisitoare.
Caracteristicile apei de alimentare a cazanului
Apa are o capacitate termică mai mare decât majoritatea celorlalte substanțe. Această calitate îl face o materie primă ideală pentru funcționarea cazanelor. Cazanele fac parte dintr-un sistem închis în comparație cu sistemele deschise dintr-o turbină cu gaz . Sistemul închis care este utilizat este ciclul Rankine . Aceasta înseamnă că apa este recirculată în întregul sistem și nu este niciodată în contact cu atmosfera. Apa este refolosită și trebuie tratată pentru a continua operațiuni eficiente. Apa cazanului trebuie tratată pentru a fi mai pricepută la producerea aburului. Apa cazanului este tratată pentru a preveni descuamarea, coroziunea , spumarea și amorsarea. Produsele chimice sunt introduse în apa cazanului prin rezervorul de alimentare cu substanțe chimice pentru a menține apa în domeniul chimic. Aceste substanțe chimice sunt în mare parte eliminatori de oxigen și fosfați . Apa cazanului are, de asemenea, scurgeri frecvente pentru a menține conținutul de clorură scăzut. Operațiunile cazanului includ, de asemenea, lovituri de fund pentru a scăpa de solide. Scala este impuritățile precipitate din apă și apoi se formează pe suprafețele de transfer de căldură. Aceasta este o problemă, deoarece scara nu transferă foarte bine căldura și determină eșecul tuburilor prin încălzirea prea mare. Coroziunea este cauzată de oxigenul din apă. Oxigenul determină oxidarea metalului, ceea ce scade punctul de topire al metalului. Spumarea și amorsarea sunt cauzate atunci când apa din cazan nu are cantitatea corectă de substanțe chimice și există solide suspendate în apă care se transportă în conducta uscată. Conducta uscată este locul în care amestecul de abur și apă sunt separate.
Tratarea apei de alimentare a cazanelor
Tratamentul apei din cazan este utilizat pentru a controla alcalinitatea, a preveni scalarea, a corecta pH-ul și pentru a controla conductivitatea. Apa cazanului trebuie să fie alcalină și nu acidă, astfel încât să nu strice tuburile. Poate exista prea multă conductivitate în apa de alimentare atunci când există prea multe solide dizolvate. Aceste tratamente corecte pot fi controlate de un operator eficient și de utilizarea substanțelor chimice de tratament. Principalele obiective pentru tratarea și condiționarea apei din cazan sunt schimbul de căldură fără eliminare, protejarea împotriva depunerilor și producerea aburului de înaltă calitate. Tratarea apei din cazan poate fi împărțită în două părți. Acestea sunt tratament intern și tratament extern. (Sendelbach, p. 131) Tratamentul intern este pentru apa de alimentare a cazanului, iar tratamentul extern este pentru apa de alimentare preparată și partea condensată a sistemului. Tratamentul intern protejează împotriva durității apei de alimentare prin prevenirea precipitării de scară pe tuburile cazanului. Acest tratament protejează, de asemenea, împotriva concentrațiilor de solide dizolvate și suspendate în apa de alimentare fără amorsare sau spumare. Aceste substanțe chimice de tratament ajută, de asemenea, la alcalinitatea apei de alimentare, făcându-l mai mult o bază pentru a ajuta la protejarea împotriva coroziunii cazanului. Alcalinitatea corectă este protejată prin adăugarea de fosfați. Acești fosfați precipită solidele până la fundul tamburului cazanului. În partea de jos a tamburului cazanului există o lovitură de fund pentru a îndepărta aceste solide. Aceste substanțe chimice includ, de asemenea, agenți anti-scalare, eliminatori de oxigen și agenți anti-spumare. Nămolul poate fi tratat și prin două abordări. Acestea sunt prin coagulare și dispersie. Atunci când există o cantitate mare de conținut de nămol, este mai bine să coagulăm nămolul pentru a forma particule mari, pentru a folosi pur și simplu lovitura de fund pentru a le îndepărta din apa de alimentare. Atunci când există o cantitate mică de conținut de nămol, este mai bine să folosiți dispersanți, deoarece dispersează nămolul în apa de alimentare, astfel încât nămolul să nu se formeze.
Deaerarea apei de alimentare
Oxigenul și dioxidul de carbon sunt îndepărtate din apa de alimentare prin dezaerare. Deaerarea poate fi realizată prin utilizarea încălzitoarelor de deeratoare, a deeratoarelor de vid, a pompelor mecanice și a ejectoarelor cu jet de abur. În încălzitoarele de aerisire, aburul pulverizează apa de alimentare și intră în gazele dizolvate. Dezaeratoarele stochează, de asemenea, apă caldă de alimentare care este gata pentru a fi utilizată în cazan. Acest mijloc de deerație mecanică este utilizat cu agenți chimici de eliminare a oxigenului pentru a crește eficiența. (Sendelbach, p. 129) Încălzitoarele de aer pot fi clasificate în două grupe: tipuri de pulverizare și tipuri de tăvi. Cu încălzitoarele de tip tavă, apa de intrare este pulverizată în atmosferă de abur pentru a atinge temperatura de saturație. Când temperatura de saturație este atinsă, majoritatea oxigenului și a gazelor necondensabile sunt eliberate. Există sigilii care împiedică recontaminarea apei în secțiunea de pulverizare. Apa cade apoi în rezervorul de depozitare de mai jos. Necondensabile și oxigenul sunt apoi aerisite în atmosferă. Componentele încălzitorului de aerisire de tip tavă sunt o carcasă, duze de pulverizare, condensator de aerisire cu contact direct, stive de tavă și pereți de protecție. Deeratorul de tip spray este similar cu deeratorul de tip tavă. Apa este pulverizată într-o atmosferă de abur și cea mai mare parte a oxigenului și a condensatoarelor sunt eliberate în abur. Apa cade apoi pe epuratorul cu aburi, unde pierderea ușoară de presiune face ca apa să clipească puțin, ceea ce ajută și la îndepărtarea oxigenului și a condensatoarelor. Apa revarsă apoi către rezervorul de stocare. Gazele sunt apoi aerisite în atmosferă. Cu dezaerarea sub vid, se aplică un vid sistemului și apa este apoi adusă la temperatura sa de saturație. Apa este pulverizată în rezervor, ca dezaeratorul de pulverizare și tavă. Oxigenul și necondensabilele sunt ventilate în atmosferă. (Sendelbach, p. 130)
Condiționare
Apa de alimentare trebuie tratată special pentru a evita problemele din cazan și din sistemele din aval. Apa de alimentare a cazanului netratată poate provoca coroziune și murdărire.
Coroziunea cazanului
Compușii corozivi, în special O 2 și CO 2 trebuie îndepărtați, de obicei prin utilizarea unui dezaerator . Cantitățile reziduale pot fi îndepărtate chimic, folosind eliminatori de oxigen . În plus, apa de alimentare este de obicei alcalinizată la un pH de 9,0 sau mai mare, pentru a reduce oxidarea și pentru a susține formarea unui strat stabil de magnetit pe suprafața de apă a cazanului, protejând materialul de sub coroziune suplimentară. Acest lucru se face de obicei prin dozarea agenților alcalini în apa de alimentare, cum ar fi hidroxidul de sodiu ( sodă caustică ) sau amoniacul . Coroziunea în cazane se datorează prezenței oxigenului dizolvat, a dioxidului de carbon dizolvat sau a sărurilor dizolvate.
Mingea
Depozitele reduc transferul de căldură în cazan, reduc debitul și eventual blochează tuburile cazanului. Orice săruri și minerale nevolatile care vor rămâne atunci când apa de alimentare este evaporată trebuie îndepărtate, deoarece vor deveni concentrate în faza lichidă și necesită o „explozie” excesivă (drenare) pentru a preveni formarea precipitatelor solide. Și mai rău sunt mineralele care formează scară . Prin urmare, apa de adaos adăugată pentru a înlocui orice pierdere de apă de alimentare trebuie să fie apă demineralizată / deionizată , cu excepția cazului în care se utilizează o supapă de purjare pentru îndepărtarea mineralelor dizolvate.
Fragilitatea caustică
Amorsare și spumare
Cazane pentru locomotive
Locomotivele cu aburi de obicei nu au condensatoare, astfel încât apa de alimentare nu este reciclată, iar consumul de apă este mare. Utilizarea apei deionizate ar fi prohibitiv de costisitoare, astfel că sunt utilizate alte tipuri de tratare a apei. Produsele chimice utilizate includ de obicei carbonat de sodiu , bisulfit de sodiu , tanin , fosfat și un agent anti-spumare .
Sistemele de tratament au inclus:
- Alfloc, dezvoltat de British Railways și Imperial Chemical Industries
- Traitement Integral Armand (TIA), dezvoltat de Louis Armand
- Tratamentul Porta, dezvoltat de Livio Dante Porta
Vezi si
Referințe
- Shun'an, C., Qing, Z. și Zhixin, Z. (2008). Un studiu al influenței concentrației de ioni clorură asupra comportamentului la coroziune al oțelului carbon în chimia apei din cazanul de temperatură înaltă cu fosfat. Metode și materiale anticorozive, 55 (1), 15-19.
- Sendelbach, M. (1988). Tratarea apei din cazan: De ce, ce și cum. Inginerie chimică, 95 (11), 127.
- Caracteristicile apei de alimentare a cazanului. (nd). Adus pe 21 martie 2015 de pe http://www.lenntech.com/applications/process/boiler/boiler-feedwater-characteristics.htm