Эксперт в проектах по измерению качества воды и очистке воды 2007
Предотвращение образования накипи в котловой воде: как анализатор качества воды контролирует жесткость и содержание кремния для продления срока службы оборудования?
Введение
Образование накипи в котлах может иметь негативные экономические последствия и негативно сказаться на оборудовании. Образование твердого слоя, вызванное наличием жесткости и кремнезема в воде, может привести к снижению теплопередачи. Углеродистая сталь, наиболее часто используемый в котлах, имеет теплопроводность приблизительно 50 Вт/мК, тогда как накипь, например, сульфат кальция, может иметь теплопроводность 0,6 Вт/мК. Это означает, что нагревателю приходится значительно увеличивать мощность, чтобы пропускать тепло через накипь.Что такое накипь в кипятке и почему это проблема?
Котлы — это устройства, которые производят пар за счет фазового перехода воды. Обычно в качестве источника тепла они используют природный газ, пропан, нефть, уголь или электричество. Когда в котел попадает вода с высокой жесткостью или содержанием кремнезема, она образует накипь, которая может откладываться на нагревательных элементах. Кроме того, на дне образуется осадок, который удаляется из котла для поддержания химического состава.Причины образования накипи
Теперь, когда мы знаем, что образование накипи является проблемой для работы котла, мы можем перейти к причинам, по которым происходит образование накипи:
Жесткость воды
Жесткость воды определяется наличием ионов кальция и магния. Под воздействием тепла ионы выпадают в осадок в виде карбонатов и сульфатов. В щелочных условиях они превращаются в карбонат кальция и гидроксид магния. Эти соединения образуют твердый слой на поверхности нагревателя. Даже при концентрации <0,1 ppm, котлы высокого давления с высокими температурами могут ускорить их кристаллическое осаждение. Если это не контролировать, это может привести к уменьшению внутреннего диаметра труб.Присутствие кремнезема в воде
По сравнению с твердостью, кремнезем образует более стекловидный слой. Он гораздо плотнее, чем известковый налет. Проводимость кремнезема значительно хуже, чем у известкового налета. Даже при наличии микроскопически тонкого слоя необходимая теплопередача может привести к выходу из строя или перегреву нагревательных элементов. Отложения практически необратимы. Для их удаления может потребоваться механическое сверление или опасная плавиковая кислота. Более того, при давлении 400 фунтов на квадратный дюйм кремнезем превращается в пар, который может переноситься на оборудование, например, турбины, и повреждать их лопатки.Рекомендуемые стандарты качества воды для котлов
Параметры качества воды обычно определяются производителем котла. Рекомендуется поддерживать химический состав воды в пределах заданного диапазона. Однако эти параметры, как правило, совпадают с указанными в кодексе ASME (Американского общества инженеров-механиков) CRTD-Vol. 34. Название кодекса — «Консенсус по методам эксплуатации для контроля химического состава питательной воды и котловой воды». Это отраслевой стандарт для водотрубных котлов. В общих рекомендациях приведена таблица, в которой подчеркивается необходимость ужесточения требований к химическому составу в зависимости от рабочего давления:Параметр | 0-300 фунтов на квадратный дюйм | 301-600 фунтов на квадратный дюйм | 901-1000 фунтов на квадратный дюйм |
Общая жесткость (ppm) | <0.3 | <0.2 | Не обнаружено |
Кремнезем (ppm) | <150 | <40 | <8 |
Общая щелочность (ppm) | <700 | <500 | <200 |
Удельная проводимость | 7000 С/см | 5000 С/см | 2000 С/см |
Как работают анализаторы качества воды
Анализаторы качества воды — это глаза, которые контролируют технологический процесс в котле. Присутствие ионов кальция и магния вместе с кремнием не обнаруживается человеческим глазом. Анализаторы качества воды используют сложные технологии для обнаружения этих примесей в целях предотвращения образования накипи в котловой воде. Вот как они это делают:Мониторинг твердости
Наиболее современным и быстрым методом анализа жесткости воды являются ионоселективные электроды (ИСЭ). Датчик предназначен для взаимодействия с ионами кальция и магния. Он работает по принципу уравнения Нернста:Мониторинг кремнезема
По сравнению с измерением жесткости, мониторинг содержания кремнезема требует гораздо более сложной конструкции анализаторов качества воды, особенно для предотвращения образования накипи в котловой воде. Наиболее распространенным методом является метод молибденовой сини. Мы преобразуем воду, содержащую кремнезем, в насыщенный синий цвет для обнаружения. Кремнезем реагирует с молибдатом в кислых условиях, в результате чего образуется кремниймолибдат синий. Интенсивность синего цвета указывает на присутствие кремнезема в воде. Излучатель с частотой 810 нм пропускает свет через образец воды. Поглотитель на другом конце определяет количество прошедшего света. Генерация сигнала напрямую отражает присутствие кремнезема в воде. Диапазон обнаружения кремнезема в анализаторе качества воды составляет от 0 до 200 ppb с точностью ±1%.Мониторинг в реальном времени и система раннего предупреждения для предотвращения образования накипи.
Мониторинг наличия ионов магния, кальция и кремния в режиме реального времени имеет огромные преимущества для предотвращения образования накипи в котлах.
Автоматизированная система управления
На диагностику проблемы в лаборатории может уйти несколько часов, после чего следует ручное вмешательство. Это приводит к образованию накипи в процессе работы. Современные системы мониторинга качества воды в режиме реального времени обеспечивают получение значений в реальном времени и прямое управление процессом благодаря интеграции с распределенной системой управления (DCS).
Система может инициировать продувку котла для удаления концентрированных минеральных отложений. Кроме того, химические насосы могут впрыскивать ингибиторы образования накипи при повышении жесткости воды для защиты нагревательных элементов в котлах.
Сохранение способности к теплопередаче
Благодаря раннему обнаружению мы можем предотвратить образование накипи. Как мы уже упоминали, накипь толщиной 1/16 дюйма может снизить эффективность работы котла на 5%. Система может генерировать сигналы тревоги, что означает предотвращение локальных перегревов, которые приводят к вздутию труб или водородному охрупчиванию.
Судебно-медицинский анализ
Современные анализаторы качества воды способны регистрировать и записывать данные в течение 30 дней и более. Благодаря интеграции с системами управления технологическими процессами (DCS) операторы могут выявлять тенденцию к повышению качества воды в течение дня, что может указывать на деградацию или истощение деминерализаторов при работе котлов.
Снижение энергопотребления и затрат на техническое обслуживание.
Предотвращение образования накипи снижает перегрев и коррозионную усталость. Это может продлить срок службы котлов и сопутствующего оборудования на 20-30%. Кроме того, значительно снижается потребность в агрессивной химической очистке, что предотвращает истончение металла котла с течением времени. Ниже приведена таблица, показывающая влияние накипи в котлах на эффективность, чего можно легко избежать, используя анализаторы качества воды:
Толщина чешуи (дюймы) | Потери эффективности (%) | Увеличение стоимости энергии (%) |
0.016 | 5 | 5-10 |
0.043 | 10 | 10-15 |
0.094 | 15 | 15-20 |
0.177 | 20 | 20-25 |
Заключение
Котлы — это дорогостоящее оборудование, требующее постоянного контроля во время работы, чтобы предотвратить длительные простои для технического обслуживания. Одной из основных причин снижения эффективности котлов и повреждения оборудования является наличие жесткости и кремния в питательной воде котла. Современные анализаторы качества воды, работающие по принципу ионоселективных электродов (ИСЭ) и метода молибденовой сини, могут обнаруживать мельчайшие изменения в уровнях ионов магния/кальция и кремния соответственно. В результате достигается лучшее управление котлом, увеличивается срок службы оборудования, сокращается объем технического обслуживания и повышается эффективность.
Если вы ищете опытного производителя анализаторов качества воды, обратите внимание на компанию Shanghai BOQU Instrument Co., Ltd., основанную в 2007 году в Шанхае, Китай. Они предлагают высококачественные решения для мониторинга качества воды . В компании BOQU работает более 100 высококвалифицированных специалистов, специализирующихся на современных анализаторах и датчиках для таких параметров, как жесткость и содержание кремнезема. Ознакомьтесь со всеми их технологически продвинутыми датчиками на сайте https://www.boquinstrument.com/ .
Быстрые ссылки
Свяжитесь с нами
Добавить офис: Нет. 118 Xiuyan Road, Новый район Пудун, Шанхай, Почтовый индекс: 201315, Китай
Свяжитесь с нами прямо сейчас
BOQU Instrument специализируется на разработке и производстве анализаторов и датчиков качества воды, в том числе измерителей качества воды, измерителей растворенного кислорода, датчиков pH и т. д.