Energos-Pro - profesjonalne rozwiązania dla przemysłu

1. Przygotowanie wody w układach kotłowych parowych

W eksploatacji układu kotłowego stawiane są szczególne wymagania dotyczące jakości wody. Właściwe parametry dla wody zasilającej kocioł i wody kotłowej opracowane zostały przez:

• Deutsches Institut für Normung (DIN EN) 
• Deutscher Dampfkesselausschuss (DDA)
• Vereinigung der Technischen Überwachungsvereine (VdTÜV)
• Verein Deutscher Ingenieure (VDI)
• Technische Vereinigung der Großkraftwerksbetreiber e.V. (VGB) 
• Producenta kotłów

Tylko właściwa technologia przygotowanie wody może te wartości zapewnić, przez co osiągnie się bezawaryjną i ekonomiczną pracę układu kotłowego po stronie wodnej.

W każdym występującym zakresie zastosowania obowiązują najnowsze wydania następujących uregulowań:

• DIN EN 12953  Część 10:

          Kotły pojemnościowe – Wymagania co do jakości wody zasilającej i kotłowej

• TRD 611:

          Woda zasilająca i kotłowa w wytwornicach pary dla w grupie IV

• TRD 612:

          Woda w wytwornicach wody gorącej z grup  II  do IV

• VdTÜV – Strona TCh 1453:

          Wytyczne dla wody zasilającej, kotłowej i pary w wytwornicach pary z dop. nadciśn. rob. do  68 bar 

• VGB-R 405 L:

          Wytyczne dla wody zasilającej, kotłowej  i pary w wytwornicach pary z dop. nadciśn. rob. powyżej  68 bar 

• VdTÜV – Strona  TCh 1466 / AGFW – Strona 5/15:

          Wytyczne dla wody obiegowej w instalacja wody gorącej i ciepłej wody.

• VGB- M 410 N:

          Wymagania jakościowe dla wody w sieciach dalekosiężnych

• VDI – Wytyczne 2035:

          Zabezpieczenie antykorozyjne wodnych instalacji grzewczych

Dotrzymanie podanych parametrów chemicznych wody jest konieczne, ponieważ umożliwia to bezszkodową i bezpieczną eksploatację wytwornic pary i wody gorącej oraz zapewnia im oczekiwaną długą żywotność. Badania przeprowadzać należy codziennie, aby zmiany parametrów chemicznych wody można było szybko rozpoznać i odpowiednio skorygować. Dobór właściwych chemikaliów korygujących i ich zastosowanie dla każdego przypadku musi być indywidualne. Szkody powstałe na skutek nieprawidłowo zastosowanych chemicznych środków korygujących, nie mogą być przedmiotem roszczeń gwarancyjnych.

Podczas pracy określać należy następujące istotne wartości:

1. przewodność elektryczna [µS/cm]
2. kwasowość KS 8,2  oraz  KS 4,3  [wartość p  i wartość m]
3. alkaliczność (twardość) [mmol/ l   lub  °dH]
4. nadmiar fosforanów [PO4]
5. nadmiar hydrazyny  [N2H4]
6. nadmiar siarczynu sodu [Na2SO3] lub innych chemikalii wiążących tlen 

Następujące parametry są zestawieniem podanych wyżej wytycznych, uzupełnione danymi z literatury fachowej. Dotyczą one kotłów pojemnościowych. Podane wartości należy ustawić i dotrzymywać. Dalsze szczegóły należy wziąć bezpośrednio z obowiązujących uregulowań lub zwrócić się do VKK Standardkessel o wyjaśnienie. Zmiana uregulowań może wpłynąć na zmianę wartości podanych w tabelach.

2. Parametry chemiczne wody dla wytwornic pary zalecane przez producenta kotłów VKK Standardkessel.

2.1 Wymagania dotyczące wody zasilające kotły parowe

Parametr	Jedn.	Zakres ciśnienie
Nadciśnienie robocze                 1)	bar	< 0,5	0,5–22	22-44	£ 44	£ 44
Cechy chemiczne wody ruchowej 2)		zasolona			mało zasolona	nie zasolona
Wymagania ogólne		bezbarwna, przezroczysta, bez zawiesin i ciał stałych
Wartość pH  przy 25 °C            3)		> 9	> 9	> 9	> 9,2	> 9,2
Przewodność przy 25 °C	µS/cm	<300 korzystna			1-50	< 0,2
Twardość	mmol/ l °dH	< 0,015 < 0,1	< 0,01 < 0,05	< 0,01 < 0,05	< 0,01 < 0,05	< 0,005 < 0,03
Tlen O2)                                 4)	mg/ l	< 0,1	< 0,02	< 0,02	< 0,02	< 0,02
Kwas węglowy związany (CO2)	mg/ l	< 25	< 25	< 15	< 2	< 0,1
Żelazo, org. (Fe)	mg/ l	< 0,1	< 0,05	< 0,03	< 0,03	< 0,03
Miedź, org. (Cu)	mg/ l	< 0,01	< 0,01	< 0,005	< 0,005	< 0,005
KMnO4- zużycie	mg/ l	< 10	< 10	< 10	< 5	< 3
Olej, tłuszcz	mg/ l	< 3	< 1	< 1	< 0,5	< 0,5
Krzemionka (SiO2)	mg/ l	patrz wartości dla wody kotłowej			< 0,5	< 0,02

 

2.2 Wymagania dla wody kotłowej w kotłach parowych

Parametr	Jedn.	Zakres ciśnieniae
Nadciśnienie robocze                 1)	bar	< 0,5	0,5–22	22-44	£ 44	£ 44
Cechy chemiczne wody ruchowej 2)		zasolona			mało zasolona	nie zasolona
Wymagania ogólne		bezbarwna, przezroczysta, bez zawiesin i ciał stałych
Wartość pH przy 25°C              3)		10,5-12	10,5-12	10,5-11,8	10,2-11,0	9,7-10,5
Pojemność kwasowa do pH = 8,2 Ks8,2 (wartość p)	mmol/ l	1-8	1-10	1-6	0,5-3	0,1-1
Przewodność przy 25 °C pomiar bezpośredni	µS/cm	< 4000	< 5000	< 3000	przewodność wody zasil. x100 max.2500	< 50
Krzemionka (SiO2)	mg/ l	-	< 130	< 40	< 25	<4
Fosforany (PO4)                      4)	mg/ l	10-20	10-20	5-15	10-20	5-10
KMnO4-mozliwe zużycie	mg/ l	< 100	< 150	< 100	< 50	< 30
Siarczyn sodu (Na2SO3)          4)  5) lub siarczyn (SO3)	mg/ l mg/ l	10-20 6-12	10-20 6-12	10-20 6-12	10-20 6-12	-
Hydrazyna (N2H4)                   4)	mg/ l	0,2-0,5	0,2-0,5	0,2-0,5	0,2-0,5	0,2-0,5

 

2.3 Objaśnienie do parametrów dla kotłów parowych.

1) W kotłach parowych z przegrzewaczem o zakresie ciśnienia 0;5 - 22 bar i 22-44 bar wartości przewodności i pojemności kwasowej do pH = 8,2 (wartość p) należy zredukować o 50% . Przy eksploatacji z wodą słabo zasoloną przewodność elektryczną należy zredukować o 40 %. Przy eksploatacji z wodą niezasoloną ,żadne odchyłki od wartości w tabeli nie są wymagane. 

2) Cechy chemiczne wody ruchowej (zestawienie dla wody zasilającej)

• zasolona:  > 5 % zmiękczona lub częściowo odsolona woda zasilająca

                        < 95 % kondensatu

 

• mało zasolona:  > 95 % kondensatu

                                <  5 % zmiękczona lub częściowo odsolona woda uzupełniająca lub kondensat,

                                całkowicie odsolony kondensat i woda z osmozy o przewodności  1-50 µS/cm

Wartości w tabeli: przewodność wody zasilającej x 100 = przewodność wody kotłowej

Przy wodzie o słaby zasoleniu max. przewodność wody kotłowej należy ograniczyć w zależności od średniej przewodności wody zasilającej.

 

Przykład: woda zasilająca - przewodność = 5 µS/cm

woda kotłowa - przewodność = 5 µS/cm x 100 = 500 µS/cm

stopień zagęszczenia = 100

 

Przy szczególnych wymaganiach co do czystości pary  utrzymywać należy odpowiednio niskie wartości. 

Zaniechać przy tym należy dodawania środków korygujących, unoszonych z parą, które powodują podwyższenie przewodności w wodzie zasilającej.

 

• niezasolona: całkowicie odsolona woda uzupełniająca o przewodności ≤ 0,2 µS/cm  i/ lub bardzo czysty                

                           kondensat o przewodności ≤ 0,2 µS/cm, max. 0,5 µS/cm (pomiar za wymiennikiem kationowym).

3)   Korekcja wody zasilającej przeprowadzona jest środkami alkalizującymi, z reguły tlenowymi.

Regulacja alkaliczności (wartości pH):

• przy wodzie zasolonej, zawierającej alkalia stałe (trójfosforan sodu) dozować dodatkowo środki lotne. Jeśli alkaliczność nie ustabilizuje się, dozować dodatkowo ług sodowy.
• przy wodzie o małym zasoleniu, dozować przede wszystkim trójfosforan sodu, dodając w razie potrzeby środki lotne.
• przy wodzie niezasolonej lub mało zasolonej, w kotłach płomienicowo-płomieniówkowych  niewolno używać ługu sodowego ani potasowego z uwagi na niebezpieczeństwo   pęknięcia spowodowanego naprężeniami w miejscach osłabionych korozją.
• przy życiu wody zasilającej jako wody wtryskiwanej do schładzania pary przegrzanej, stałe środki alkalizujące wolno dozować dopiero za miejscem jej poboru. Regulację wartości pH wody zasilającej w celu ochrony pomp kotłowych można przy tym przeprowadzać wyłącznie lotnymi środkami alkalizującymi. Woda wtryskowa musi być wolna od soli bądź też, po uzgodnieniu, zawierać niewielką jej ilość. 
• przy pompach z wysokogatunkowych materiałów z żeliwa szarego dopuszczalna jest, po uzgodnieniu, niższa wartość pH.
• jeśli w systemie kotłowym występują stopy miedzi, wówczas wartość  pH  musi zostać ograniczona do  9,2 

4)  Tlen w wodzie zasilającej zredukowany zostaje pierwotnie, w procesie fizycznym, np. przez ciśnieniowe odgazowanie termiczne, do podanej wartości granicznej. Jak dodatkowe środki chemiczne wiążące tlen wypróbowane są od dawna np. unoszona przez parę hydrazyna i nie unoszony siarczyn sodu. Stosować można tylko jeden środek wiążący tlen. 

     Hydrazyna jest środkiem niebezpiecznym. Należy przestrzegać ograniczeń jej zastosowania podanych w następujących przepisach TRGS 608 (Technische Regeln für Gefahrstoffe) jak również BGI 567 "Hydrazin" (M 011) oraz  BGG 907.

     W stosowania siarczynu sodu nie ma żadnych ograniczeń higieniczno-toksykologicznych. Dozowanie do wody zasilającej należy tak ustalić, aby jego zawartość w wodzie kotłowej utrzymana była w określonej wartości granicznej. Należy uważać na termiczne warunki reakcji i wzrost zasolenia, szczególnie przy wodzie słabo zasolonej/niezasolonej. Siarczyn sodu nie jest przeznaczony dla wody niezasolonej. W pojedynczych przypadkach należy podjąć indywidualnie decyzję o stosowaniu innych środków.

5)  Stosowanie siarczynu sodu w kotłach parowych powinno być ograniczone do poziomu cienienia 40 bar.

Dalsze uwagi:

• Dotrzymanie wartości granicznych nie jest wystarczającym zabezpieczeniem bezszkodowej i niezakłóconej pracy kotła. Osiągnięcie wartości granicznej określa dopiero wysokość przewodności wody kotłowej (pomierzona wartość przewodności) 
• Nowe napełnienie kotła parowego może być tylko odpowiednio uzdatnioną wodą. W poszczególnych przypadkach należy się konsultować z producentem kotła.
• Należy dotrzymywać obliczeniowego ciśnienia roboczego i dopuszczalnej szybkość zmiany obciążenia. Max. szybkość zmiany obciążenia dla pary nasyconej 20 %/ min, dla pary przegrzanej 10 %/min (kotły płomienicowo-płomieniówkowe). 
• Przy szczególnych wymaganiach dotyczących czystości pary - np. praca z turbiną lub przegrzewaczem – wartości wody kotłowej należy uzgodnić z producentem kotła.
• Dla zapobieżenia korozji po odstawienia, przy dłużej przerwie w pracy lub przedłużającym się rozruchu, kocioł i części instalacji  należy odpowiednio zakonserwować. Przestrzegać wskazówek producenta kotła.
• Uzupełnieniem tego są obowiązujące wytyczne VdTUV, w których zawarte są też dalsze wyjaśnienia.