Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ ДЛЯ ЗМЕЕВИКОВЫХ ПАРОГЕНЕРАТОРОВ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к технике получения насыщенного водяного пара для технологических нужд различных производств и может быть использовано в химической, деревообрабатывающей, пищевой, нефтедобывающей промышленности, производстве стройматериалов и других отраслях экономики; устанавливается на месте потребления пара. В настоящее время на промышленных предприятиях все большее применение находят змеевиковые парогенераторы (ПГ) низких давлений (ниже 3,8 МПа). Широкому внедрению этих котлов способствовали их преимущества: пар генерируется через несколько минут после включения котла, экономный расход топлива, малые габариты, простота эксплуатации и технического обслуживания т.п. Однако вопросу организации надежного водно-химического режима змеевиковых парогенераторов как зарубежные, так и отечественные производители не уделяют достаточного внимания. При этом требования к качеству питательной и котловой воды ПГ, предъявляемые различными производителями, так же подчас не обоснованы и не могут обеспечивать надежную работу парогенераторов.

Известен способ работы змеевикового парогенератора низкого давления, заключающийся в том, что в кольцевом пространстве модуля низкого давления, образованного цилиндрическими обечайками, питательная вода подогревается продуктами сгорания до 85-95°С; при температуре 100°С питательная вода закипает и дегазируется, при этом из нее выпадает накипь (см. патент RU №2515877, кл. F22B 27/00, опубл. 20.05.2014).

Этот технологический прием может быть применен в тех случаях, когда конденсат возвращается в котельную. Однако данный способ не позволяет проводить подготовку питательной воды, которая обеспечивала бы работу парогенератора без образования накипи.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ подготовки питательной воды для змеевиковых парогенераторов низкого давления, заключающийся в том, что в питательную воду добавляют химические реагенты (см. патент RU №2029880, кл. F02G 5/04, опубл. 27.02.1995).

Сравнительно низкий температурный напор в змеевиковой части и объемное парообразование с последующим перегревом пара в камере пароперегревателя, сравнительно низкий температурный режим (200-400°С) проточной части турбины в сочетании с моющими способностями пара создают условия применения питательной воды с более низкими качествами. В описываемой в патенте установке выпускные газы захватывают в заданном количестве гранулы сыпучего материала, смешиваются с ними и нагревают их и затем гранулы вдуваются на высокой скорости в воду, вызывая парообразование на поверхности гранул и отложение как накипеобразующих, так и растворимых соединений, при этом и в объеме нагреваемой воды выделяются накипеобразующие соединения. Перепад сопряженных давлений для растворов с различным потенциалом рН дает возможность использовать работу парообразования раствора с большим рН для привода клапанов, дозирующих щелочной раствор с заданной рН в последующем процессе нейтрализации.

Однако данный способ подготовки воды с применением гранул и подачей щелочных растворов достаточно сложен, что сужает область его использования.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков.

Технический результат заключается в предотвращении процессов накипеобразования и коррозии на теплопередающих поверхностях змеевиковых парогенераторов низкого давления.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что способ подготовки питательной воды для змеевиковых парогенераторов низкого давления заключается в том, что в питательную воду добавляют химические реагенты, при этом в питательную воду добавляют два химических реагента: АМИНАТ™КО-2 для дообескислороживания питательной воды и АМИНАТ™КО-3п для предотвращения накипеобразования и корректировки рН питательной воды, при этом дозу химического реагента АМИНАТ™КО-2 рассчитывают по формуле:

D_КО-2=8×О₂+i, мг/дм³

где О₂ - содержание кислорода в питательной воде в мг/дм³;

i - избыток реагента АМИНАТ™КО-2, мг/дм³, который составляет в питательной воде - в пределах 5-15 мг/дм³, а в котловой воде - в пределах 10-25 мг/дм³,

а дозу химического реагента АМИНАТ™КО-3п рассчитывают по формуле:

D_КО-3П=186×(Ж_пит.в-Ж_ост.)+6,7C_Fe, мг/дм³,

где Ж_пит.в. - жесткость питательной воды, мг-экв/дм³;

Ж_ост. - остаточная жесткость, мг-экв/дм³;

C_Fe - содержание железа в питательной воде в мг/дм³.

В отличие от барабанных котлов в змеевиковых паровых котлах нагрев и испарение воды осуществляется за один проход среды по тракту, т.е. питательная вода, пройдя последовательно все поверхности нагрева, целиком превращается в пар. Движение теплоносителя - воды, пароводяной смеси и пара - осуществляется за счет принудительной циркуляции, создаваемой насосом.

При этом примеси, поступающие с питательной водой, не могут быть выведены из котла с продувкой части котловой воды, как у барабанных паровых котлов. Поэтому часть примесей может осаждаться на внутренней поверхности труб, а часть уноситься с паром. В связи с этим требования к качеству питательной воды должны быть более жесткими, обеспечивая получение чистого пара и ограничение образования отложений в змеевиках котлов. Поэтому для змеевиковых парогенераторов необходимо разрабатывать коррекционные водно-химические режимы, обеспечивающие безнакипные условия их работы.

Анализ различных химических реагентов для коррекционной обработки питательной воды змеевиковых парогенераторов показал, что в качестве реагентов для связывания кислорода может быть использован химический реагент на основе метабисульфита натрия АМИНАТ™КО-2.

Было также установлено, что для предотвращения накипеобразования в змеевиковых ПГ может быть использован химический реагент АМИНАТ™КО-3п на основе натриевых солей органических комплексообразователей с различной степенью замещения. Реагент обеспечивает безнакипный режим работы ПГ за счет перевода катионов жесткости и продуктов коррозии в растворенное состояние. Доза реагента рассчитывается на основании значений жесткости и содержания железа в питательной воде.

Использование реагента позволяет не ограничивать коэффициент упаривания воды в котловой воде ПГ при любой схеме водоподготовки (ВПУ). Дозирование реагента возможно как постоянно, так и периодически в зависимости от компонентного состава ионов-накипеобразователей. Единственным ограничением применения АМИНАТа™КО-3п является присутствие в контуре ПГ элементов оборудования, выполненных из медьсодержащих сплавов.

Корректировка степени замещения комплексообразователя в составе АМИНАТа™КО-3п позволяет поддерживать значение рН питательной воды в нормируемых пределах 8,5-10,0.

В процессе реализации описываемого способа подготовки питательной воды для змеевиковых парогенераторов низкого давления в питательную воду добавляют два химических реагента: АМИНАТ™КО-2 (ТУ 2149-098-17965829-2013) для дообескислороживания питательной воды и АМИНАТ™КО-3п (ТУ 2149-099-17965829-2013) для предотвращения накипеобразования и корректировки рН питательной воды, при этом дозу химического реагента АМИНАТ™КО-2 рассчитывают по формуле:

D_КО-2=8×О₂+i, мг/дм³

где О₂ - содержание кислорода в питательной воде в мг/дм³;

i - избыток реагента АМИНАТ™КО-2, мг/дм³, который составляет в питательной воде - в пределах 5-15 мг/дм³, а в котловой воде - в пределах 10-25 мг/дм³,

а дозу химического реагента АМИНАТа™КО-3п рассчитывается по формуле:

В_КО-3п=186×(Ж_пит.в-Ж_ост.)+6,7C_Fe, мг/дм³,

где Ж_пит.в. - жесткость питательной воды, мг-экв/дм³;

Ж_ост. - остаточная жесткость, мг-экв/дм³;

С_Fe - содержание железа в питательной воде в мг/дм³.

Приведенные формулы составлены на основании стехиометрических соотношений химического связывания кислорода и комплексообразования катионов жесткости и железа при дозировании реагентов и подтверждаются результатами внедрения.

При этом использование приготовленной предлагаемым способом питательной воды на действующих парогенераторах показало возможность надежной работы змеевиковых парогенераторов в условиях ограничения процессов коррозии и накипеобразования на теплопередающих поверхностях. В таблице 1 приведены результаты испытаний ПГ при различной жесткости питательной воды и содержании кислорода в воде. Для оценки эффективности предлагаемого способа обработки воды использовалась величина интенсивности накипеобразования, допустимое значение которой не должна превышать значения 0,1 г/м²ч.

При расчете дозы реагента АМИНАТа™КО-2 величина избытка принималась - 5 мг/дм³. Доза АМИНАТ™КО-3п рассчитывалась из условия, чтобы величина интенсивности накипеобразования не превышала допустимой величины.

Как показали результаты испытаний, при остаточной жесткости в питательной воде не более 0,01 мг-экв/дм³ интенсивность накипеобразования не превышает допустимой величины.

Настоящее изобретение может быть использовано на промышленных предприятиях, где используются змеевиковые парогенераторы низких давлений (ниже 3,8 МПа).