Файл: Грузберг, Я. Ю. Судовые парогенераторы учебник.pdf

Растворенные в воде газы, такие, как углекислый газ С 02, серово­ дород H 2S, делают реакцию воды кислой. В зависимости от состава растворенных солей и газов вода приобретает кислую или щелочную реакцию. Количественной мерой реакции является водородный пока­ затель, выраженный в условных единицах pH. При р Н < 5 ,5 вода кислая; при pH = 5,5 — 6,5 — слабокислая; при pH = 6,5—7,5 —

нейтральная; при pH = 8,0 — 10,0 — слабощелочная; при р Н > 10— щелочная.

Образование накипи. При испарении воды в парогенераторе со­ держащиеся в ней растворенные соли выпадают на внутренние стенки парогенератора в виде твердого осадка, который называют накипью. Накипь весьма отрицательно влияет на работу парогенераторной уста­ новки. При наличии в трубах накипи процесс передачи тепла от го­ рячих дымовых газов к воде и пару резко ухудшается и трубы, пере­ греваясь, теряют свою прочность. Если между стенкой трубы и на­ кипью образуется щель, то теплопередача резко уменьшается. Это часто приводит к местному перегреву, вызывающему «отдулины» и разрывы. Повышение температуры под слоем накипи является также причиной разъедания металла, которое обычно обнаруживается в виде красно-бурых пятен на снимаемой накипи. Кроме того, накипь приво­ дит к перерасходу топлива и, следовательно, к снижению экономич­ ности. При толщине накипи в 1,0 мм перерасход топлива составляет около 2%.

Процесс коррозии. Коррозией принято называть начинающееся с по­ верхности разрушение металла, вызванное химическим или электро­ химическим воздействием различных водных растворов, газов и паров.

Кислород, растворенный в воде, приводит к так называемой кис­ лородной коррозии. Особенно сильная кислородная коррозия бывает

впитательных магистралях и экономайзерах, так как на стенках их оседает наибольшее количество попадающего с питательной водой кис­ лорода. В пароперегревателях разъедания могут быть вызваны также расщеплением пара при высокой температуре (выше 450° С).

Кроме указанных видов коррозии, наблюдаются еще разрушения металла элементов парогенератора в результате электролитического воздействия. Между отдельными участками металла, различными по составу, структуре и напряжению, в среде парогенераторной воды возникает электрический ток, вследствие чего ионы железа переходят

враствор.

При высоких напряжениях металла и высоких концентрациях щелочи в металле возникают межкристаллические трещины, приводя­ щие к разрушению стенок. Это явление называют межкристаллитной коррозией. Предотвратить возникновение очагов межкристаллитной коррозии можно, применив химические пассивиаторы парогенератор­ ной воды, лучшим из которых является нитрат натрия, и полную гер­ метизацию соединений всех элементов установки.

Вскипание и унос воды из котла. Повышенная концентрация солей в парогенераторной воде приводит к пенообразованию на зеркале ис­ парения. Паровой поток, образующийся в результате интенсивного испарения, пройдя через толщу воды, подхватывает пену и уносит ее,

160

загрязняя тем самым трубы пароперегревателя и весь тракт пара вплоть до лопаток турбины. Качество парогенераторной воды и пара поддерживается режимом продувок. Продувка современных пароге­ нераторов во время работы производится из пароводяного коллектора вблизи уровня воды, где концентрация солей наибольшая. Для паро­ генераторов с естественной циркуляцией повышенного и высокого давления показатели питательной воды не должны превышать следую­ щих величин: общая жесткость 0,01 — 0,03 мг-экв/л; сухой остаток 12-20 мг/л; растворенный кислород 0,01 — 0,03 мг/л; реакция воды pH менее 8,0. Высокое качество воды обеспечивается системой водо­ подготовки.

§ 49. Методы водоподготовки

Внепарогенераторная обработка воды. К этим способам относятся: фильтрация — для удаления механических примесей и масла; умяг­ чение — для удаления накипеобразователей методом осаждения или катионирования; обессоливание— для удаления солей термическим путем в испарителях; деаэрация — для удаления агрессивных газов, кислорода, углекислоты.

Фильтрация воды. Это наиболее надежный и распространенный способ очистки воды. Фильтрующими веществами служат дробленый кварц, уголь и кокс величиной зерен от 0,5 до 3 мм, песок, ткани и пористые вещества.

Умягчение воды. При методе осаждения вода умягчается путем прибавления к ней различных реактивов, благодаря чему растворимые соли превращаются в нерастворимые и выпадают из воды в виде осадка

вспециальные отстойники. В качестве реактивов применяют гашеную известь, соду, едкий натр и тринатрийфосфат.

Наибольшее применение получило умягчение воды методом катио­ нирования, основанным на свойстве ряда катионитовых материалов (глауконита, сульфоугля) обменивать свои ионы натрия на ионы кальция и магния, имеющиеся в очищаемой воде. При этом способе подлежащая умягчению вода фильтруется через слой катионитового материала. Проходя этот слой, присутствующие в воде ионы кальция и магния заменяются эквивалентным количеством катионов натрия, соли которого растворимы в воде и не дают накипи.

Термическая обработка воды. Сущность этого способа заключается

виспарении забортной воды в специальных испарителях и получении чистого дистиллята. Этот способ применяют для судов дальнего пла­ вания с высоконапряженными парогенераторами и мощными энерге­ тическими установками.

Общее солесодержание дистиллята обычно не превышает 30—40 мг/л. При двойном испарении содержание хлор-иона может быть снижено до 0,1 — 1 мг/л, а такой дистиллят пригоден для любых водотрубных парогенераторов.

Деаэрация воды. Для освобождения питательной воды от раство­ ренных в ней газов прибегают к термической деаэрации.

В современных судовых парогенераторах применяют закрытую систему питания. В такой системе вода освобождается от воздуха

161

в конденсаторе, в затем в деаэраторе. Деаэраторы бывают двух видов: вакуумные, работающие под разрежением, и атмосферные, работаю­ щие под давлением. На судах наибольшее распространение имеют деаэ­ раторы атмосферного типа, работающие при давлении 0,11—0,22 МН/м2.

Схема простейшего деаэратора атмосферного типа представлена на рис. 82. Основные части деаэратора — регулятор уровня 6, воз­ душный холодильник 5, водяная камера 4 и разбрызгивающая го­ ловка 3 с клапанами 2. Питательная вода подается по трубе 7 через холодильник, благодаря чему используется тепло уходящего воздуха. По трубе 1 подается греющий пар.

Рис. 82. Схема деаэратора атмосферного типа

Принцип действия деаэратора заключается в следующем: пита­ тельная вода, подлежащая деаэрации, поступает к разбрызгивающей головке, из которой посредством пружинных клапанов разбрызги­ вается на мельчайшие частицы и падает вниз. При своем движении сверху вниз вода подогревается встречным потоком пара до кипения и освобождается от растворенного в ней воздуха. Из аккумуляторного бака деаэратора вода отводится через спускной патрубок. Выделив­ шийся из воды воздух удаляется из верхней части деаэратора через воздушный холодильник в атмосферу. Количество поступившего пара регулируется, в зависимости от режима работы, терморегулятором, состоящим из дроссельного клапана для пара и термореле, устанавли­ ваемого в баке деаэратора.

Подогрев питательной воды в поверхностных подогревателях спо­ собствует уменьшению солесодержания.

162

Внутрипарогенераторная обработка воды. Этот способ имеет на­ значение не дать сухому остатку осесть внутри в виде накипи, а уда­ лить его в виде шлама продуванием.

Для предотвращения накипеобразования в парогенераторе вводят специальные коллоидальные вещества, носящие общее название антинакипины. Наиболее распространенным антинакипином является тринатрийфосфат. Вступая во взаимодействие с солями кальция и магния, он образует труднорастворимые фосфаты, выпадающие в шлам. Необходимое количество антинакипина подается периодически или непрерывно. Более рационально вводить его непрерывно и непосредст­ венно в парогенератор при помощи специальных датчиков.

Контроль качества воды. Парогенераторы должны быть оборудо­ ваны всеми необходимыми устройствами для отбора проб воды и пара и производства анализа проб. Основной задачей контроля качества питательной и парогенераторной воды является постоянное наблюде­ ние за водным режимом парогенератора, обеспечение правильного ведения вне- и внутрипарогенераторной обработки воды и режима продувок по анализам ее проб.

Для парогенераторов с естественной циркуляцией повышенного и высокого давления нормы качества парогенераторной воды состав­ ляют: содержание хлор-иона до 30 мг/л, общее солесодержание до 3000 мг/л, щелочность 100 мг/л, остаточная жесткость 0,02 мг-экв/л.

Способы определения показателей качества воды приводятся в спе­ циальной литературе по водоподготовке парогенераторных установок.

Глава XV

ОБСЛУЖИВАНИЕ СУДОВЫХ ПАРОГЕНЕРАТОРОВ

§ 50. Подготовка к действию, растопка, обслуживание во время действия и остановка парогенератора

Обслуживание судовых парогенераторов должно осуществляться в соответствии с Правилами технической эксплуатации судов морского флота, Правилами Регистра СССР, Правилами пожарной безопасно­ сти, Правилами техники безопасности и соответствующими инструк­ циями по обслуживанию парогенераторов, устанавливающими поря­ док действий обслуживающего персонала, время подъема паров, по­ следовательность операций по включению САР, блокировки и защиты, обслуживание во время действия и порядок остановки парогенератора.

Подготовка к действию. Подготовка к действию парогенератора с мазутным отоплением ведется в следующем порядке: перед растоп­ кой холодного парогенератора производят тщательный внутренний осмотр топки и газоходов, чтобы убедиться в отсутствии каких-либо посторонних предметов, производят тщательный наружный осмотр,

163

проверяют наличие и исправность всей арматуры парогенератора (воздушные клапаны должны быть открыты, а все спускные и проду­ вочные устройства — закрыты; водоуказательные приборы должны быть включены); осматривают и проверяют готовность к пуску и ра­ боте тягодутьевых и топочных устройств; наполняют парогенератор водой, если в нем отсутствует вода, до низшей отметки водоуказатель­ ного прибора; осматривают парогенераторное отделение, убирают по­ сторонние предметы, проверяют наличие и исправность противопо­ жарных средств, инструмента и приспособлений, необходимых при обслуживании парогенератора; вентилируют топку и газоходы путем включения вентилятора не менее чем на 10 мин.

Растопка парогенератора. Растопка ведется следующим образом. Открывают продувку пароперегревателя для охлаждения его паром. Заполняют водой экономайзер. Запускают топливный насос по системе рециркуляции, пока мазут не нагреется до 65—70° С. Зажигают рас­ топочную мазутную форсунку электровоспламенителем. Запускают электровентилятор на самую малую производительность и регулируют величину и форму факела, для обеспечения бездымной разводки. С на­ чала растопки парогенератора устанавливают контроль за уровнем воды в нем, периодически продувая водоуказательные приборы. Про­ верку их производят при достижении давления в пароводяном коллек­ торе величины 0,05 — 0,1 МН/м2, затем — эпизодически для прогрева стекол по мере повышения давления и обязательно — перед включе­ нием парогенератора в паропровод.

При появлении пара из воздушных клапанов их закрывают, уси­ ливают горение; давление начинает повышаться. После появления пара продувают манометр и следят за дальнейшим подъемом давления. Перед включением прогревают паропровод до главной магистрали. При наличии пароперегревателя парогенератор включают в общий паропровод при давлении в парогенераторе на 0,02 — 0,05 МН/м2 меньше давления в общем паропроводе; при отсутствии пароперегре­ вателя давление в подключаемом парогенераторе должно быть больше, чем в паропроводе на 0,02 — 0,05 МН/м2.

Обслуживание во время действия. Обслуживание парогенераторной установки во время действия заключается в поддержании ее паропро­ изводительности в зависимости от нагрузки при обеспечении высокой экономичности и надежности работы.

В обязанность обслуживающего персонала входит: поддержание нормального уровня воды в парогенераторе по водоуказательным при­ борам, поддержание температуры питательной воды на заданном уровне, а также обеспечение нормальной работы деаэраторной уста­ новки и водоподогревателей; поддержание заданной величины давле­ ния пара в парогенераторе регулированием количества поступающего в топку топлива и воздуха; постоянный контроль за температурой перегретого пара, установленной для данного парогенератора; обеспе­ чение горения топлива без дыма и с минимальным коэффициентом избытка воздуха; содержание форсунок в чистом и исправном состоя­ нии; поддержание температуры уходящих газов в установленных пре­ делах; поддержание установленных норм качества парогенераторной

164

воды и режима продувок; поддержание в исправном состоянии тепло­ изоляции парогенератора и трубопроводов.

Остановка. Парогенератор мазутного отопления останавливают следующим образом. Тщательно продувают его. Затем постепенно, в последовательном порядке выключают форсунки и закрывают ре­ гистры воздухонаправляющих устройств. Отключают парогенератор от главной магистрали и открывают продувку пароперегревателя. Подпитывают парогенератор немного выше нормального уровня и оста­ навливают питательный насос. Закрывают все дымовые и воздушные шиберы для медленного и равномерного остывания.

§51. Основные неисправности и аварии

Косновным неисправностям, требующим аварийной остановки парогенератора, относятся:

утечка воды и несвоевременное обнаружение изменения ее уровня при «подтяжке» воды в стекле путем закрытия парового клапана. Сущ­ ность «подтяжки» воды в стекле состоит в том, что при отключении стекла от парового пространства оставшийся в нем пар конденсируется, и вода, если она находится выше уровня подключения водяного шту­ цера, под внутренним давлением в коллекторе войдет в стекло и за­ полнит его целиком. В результате утечки воды могут образоваться выпучины, трещины, течь в соединениях труб и даже возможен взрыв;

заброс воды в пароперегреватель и далее в турбину при перепитке парогенератора водой;

угроза разрушения обмуровки и перегрев каркаса парогенератора; чрезмерное повышение давления пара в парогенераторе; выход из строя всех питательных и водоуказательных приборов;

пожар в парогенераторной, который опасен как для парогенера­ тора, так и для обслуживающего персонала;

разрыв паропровода и большая утечка пара.

При аварийной остановке парогенератора необходимо прекратить подачу топлива быстрозапорным клапаном и воздуха; выключить вен­ тилятор; отключить парогенератор от главного паропровода и уси­ ленно питать его водой, за исключением случаев упуска и перепитки; принять меры к быстрейшему понижению давления пара в парогене­ раторе. О всех случаях аварий личный состав должен своевременно докладывать и принимать все меры к немедленному их устранению.

§ 52. Чистка, хранение и освидетельствование парогенераторов

В числе основных мероприятий по сокращению расхода топлива большое значение имеет регулярная очистка поверхностей нагрева парогенераторов от наружных и внутренних загрязнений, вызываю­ щих снижение экономичности и коррозию.

Основным способом удаления наружных загрязнений с поверхно­ стей нагрева является обдувка их перегретым или охлажденным па­ ром из стационарных аппаратов. Некоторое распространение полу­

165