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:
- przewodność elektryczna [µS/cm]
- kwasowość KS 8,2 oraz KS 4,3 [wartość p i wartość m]
- alkaliczność (twardość) [mmol/ l lub °dH]
- nadmiar fosforanów [PO4]
- nadmiar hydrazyny [N2H4]
- 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.