Wytyczne projektowe. Jakość wody dla instalacji kotłowych

Transkrypt

1 Jakość wody dla instalacji kotłowych Wytyczne projektowe Dotrzymanie wymagań podanych w niniejszych wytycznych jest warunkiem waŝności naszych zobowiązań gwarancyjnych. Gwarancja nasza nie obejmuje szkód spowodowanych korozją i kamieniem kotłowym /2009

2 Wytyczne projektowe dla jakości wody w kotłach parowych Zakres stosowania wytycznych projektowych Podane wartości graniczne dotyczą kotłów ze stali węglowych lub niskostopowych. Oparte są one na wieloletnim doświadczeniu firmy Viessmann w budowie kotłów parowych oraz na wymaganiach minimalnych normy EN Cel: Dotrzymując podane tu parametry wody uŝytkownik instalacji: Kotły parowe Woda surowa w stanie dostawy na ogół nie nadaje się do stosowania, jako woda zasilająca. Sposób uzdatnienia wody zasilającej zaleŝny jest od stanu wody surowej. Stan ten mo- Ŝe się zmieniać, dlatego naleŝy regularnie przeprowadzać analizy kontrolne. W przewodzie wody uzdatnionej wody zasilającej naleŝy zainstalować wodomierz, aby kontrolować ilość wody uzupełniającej, dodawanej do powracającego kondensatu; tym samym uzyskuje się równieŝ pośrednią kontrolę poboru pary. Celowe jest oczywiści odprowadzanie do zbiornika wody zasilającej moŝliwie duŝych ilości kondensatu. Ewentualne moŝe być konieczne uzdatnienie kondensatu tak, by odpowiadał on wymaganiom dla wody zasilającej (wg tabeli 1). moŝe zredukować ryzyko korozji, zmniejszyć ilość osadzającego się kamienia, oraz mułów. Dzięki temu moŝliwa jest bezpieczna, ekonomiczna eksploatacja kotła przez długie lata. Z wymagań tych, łącznie z wymaganiami dla wody kotłowej (wg tabeli 2), wynika bezwzględna konieczność posiadania odpowiedniej instalacji chemicznego i termicznego uzdatniania wody, odpowiedniej dla stanu wody surowej i ilości potrzebnej wody uzupełniającej, z moŝliwością dozowania odtleniaczy (ew. środków stabilizujących, alkalizujących i fosforanów) do przewodu zasilającego zbiornik wody zasilającej lub do samego zbiornika. Kontrolę spełnienia wymagań przeprowadza się przez pomiary moŝliwie nieskomplikowanymi przyrządami pomiarowymi (co 24 lub 72 godziny, zaleŝnie od sposobu prowadzenia ruchu kotła, lub według lokalnych przepisów). Takie wartości pomiarowe, ilość uŝytej wody uzupełniającej, zuŝycie chemikaliów i przeprowadzane prace konserwacyjne odnotowuje się w ksiąŝce ruchu kotła, co pozwala w kaŝdej chwili ustalić optymalne warunki eksploatacji kotła. Tabela 1: Wymagania dla zasolonej wody zasilającej Dopuszczalne ciśnienie robocze bar > 0,5 < 20 > 20 Wymagania ogólne bezbarwna, klarowna wolna od substancji nierozpuszczonych Wartość ph przy 25 C > 9 > 9 Konduktancja przy 25 C µs/cm miarodajne są wartości dla wody kotłowej Suma wapniowców (Ca + Mg) mmol/litr < 0,01 < 0,01 Tlen (O 2) mg/litr < 0,05 < 0,02 Dwutlenek węgla (C O 2) związany mg/litr < 25 < 25 śelazo, całkowite (Fe) mg/litr <0,2 < 0,1 Miedź, całkowita (Cu) mg/litr <0,05 < 0,01 Utlenialność (Mn VII Mn II) jako KMnO 4 mg/litr < 10 < 10 Oleje, smary mg/litr < 1 < 1 Substancje organiczne --- patrz uwaga * 1 Tabela 2: Wymagania dla wody kotłowej Dop. ciśnienie robocze bar Konduktancja wody zasil. >30µS/cm Konduktancja wody zasil. 30µS/cm > 0,5 do 20 > 20 > 0,5 Wymagania ogólne bezbarwna, klarowna wolna od substancji nierozpuszczonych Wartość ph przy 25 C 10,5 do 12 10,5 do 11,8 10 do 11 *2*3 Pojemność kwasowa (K S 8,2) mmol/litr 1 do 12 *4 1 do 10 *4 0,1 do 1,0 *2 Konduktancja przy 25 C µs/cm < 6000 *4 patrz rys. 1 str. 3 *4 < 1500 Fosforany (PO4) mg/litr 10 do do 20 6 do 15 Krzemionka (SiO 4) *5 mg/litr zaleŝnie od ciśnienia, patrz rys. 1 (str. 3) i rys. 2 (str. 3) *1 Substancje organiczne są na ogół mieszankami róŝnych związków. Skład takich mieszanek i zachowanie się ich składników w warunkach ruchu kotła jest trudno przewidywalny. Substancje organiczne mogą rozłoŝyć się na kwas węglowy lub inne kwaśne produkty, zwiększające konduktancję, intensywność korozji i powstawania osadów. Mogą przyczyniać się takŝe do powstawania piany i/lub osadów, czego naleŝy moŝliwie unikać. NaleŜy starać się utrzymać takŝe moŝliwie niski poziom węgla całkowitego (TOC = Total Organic Carbon). *2 Przy stosowaniu wody zdemineralizowanej o jakości złoŝa mieszanego (konduktancja <0,2 µs/cm) wtryskiwanie fosforanów jest niepotrzebne; alternatywnie moŝna zastosować metodę AVT (uzdatnianie lotnymi środkami alkalizującymi, ph wody zasilającej 9,2 a wartość ph wody kotłowej 8,0). W takim wypadku konduktancja wody za silnie kwaśnym wymiennikiem kationitowym musi wynosić < 5 µs/cm *3 Podstawowe ustawienie ph przez wtrysk Na 3PO 4, dodatkowo wtrysk NaOH tylko wtedy, jeśli ph<10. *4 Przy stosowaniu przegrzewacza naleŝy jako wartość maksymalną traktować 50% podanej górnej wartości. *5 Przy stosowaniu fosforanów dopuszczalne są z uwzględnieniem wszystkich innych wartości wyŝsze stęŝenia PO 4, np. przez zrównowaŝone wzgl. skoordynowane uzdatnianie fosforanami (patrz punkt Uzdatnianie ) /

3 Dodawanie fosforanów jest zalecane, ale nie zawsze konieczne. Przeliczenia: 1 mol/m 3 = 5,6 dh; 1 dh = 0,179 mol/m 3 ; 1 mval/kg = 2,8 dh Jako alternatywa pracy na wodzie zasolonej, moŝliwa jest praca na zdemineralizowanej wodzie zasilającej. Maksymalnie dopuszczalna konduktancja bezpośrednia wody kotłowej w funkcji ciśnienia Konduktancja wody zasilającej > 30 µs/cm Rys. 1 Ciśnienie robocze (bar) Maksymalnie dopuszczalna zawartość krzemionki (SiO 2 ) w wodzie kotłowej w funkcji ciśnienia Konduktancja wody zasilającej > 30 µs/cm Zawartość krzemionki (SiO2) ( mg/l) Konduktancja bezpośrednia (µs/cm) Rys. 2 Ciśnienie robocze (bar) A Ten poziom alkaliczności nie jest juŝ dopuszczalny dla > 20 bar B Wartość K S 8,2 w mmol/l /

4 Uzdatnianie Określone właściwości wody zasilającej i wody kotłowej trzeba poprawiać przez jej potraktowanie chemikaliami. Uzdatnianie takie moŝe przyczynić się do: wspomagania powstawania warstw magnetytowych lub innych tlenkowych powłok ochronnych, zredukowania korozji przez optymalizację wartości ph, stabilizacji twardości i eliminacji lub redukcji powstającego kamienia kotłowego i osadów, związania chemicznego tlenu resztkowego. Środki uzdatniające zawierają zwykle np. wodorotlenek sodowy i potasowy, fosforan sodowy, siarczek sodowy, amoniak i hydrazynę. Stosowanie niektórych z powyŝszych chemikaliów moŝe być ograniczone w pewnych państwach wzgl. procesach technologicznych. Ogólne uwagi do odnośnie uzdatniania Konduktancja - woda zasolona jest to woda zasilająca o przewodności elektrycznej > 30 µs/cm (np. po uzdatnieniu w instalacji zmiękczającej) - -woda niskozasolona jest to woda zasilająca o przewodności elektrycznej > 0,2-30 µs/cm (np. po uzdatnieniu w instalacji demineralizującej) - woda zdeminarelizowana woda zasilająca o przewodności elektrycznej < 0,2 µs/cm i stęŝeniu kwasu krzemowego < 0,02 mg/l, oraz kondensat o przewodności elektrycznej < 5 µs/cm (np. po pełnej demineralizacji w jakości złoŝa mieszanego) Pojemność kwasowa K S 8,2 Zwiększona pojemność kwasowa woda zasilającej pozwala wnioskować o nadmiarze związanego kwasu węglowego. Wymaga to zwiększenia alkalizacji wody kotłowej, co z kolei wiąŝe się z podwyŝszonym ryzykiem korozji w kotle parowym, a takŝe w zasilanej sieci parowej, wskutek wydzielania się lotnego kwasu węglowego. Ustawienie alkaliczności Wybór środka alkalizującego zaleŝny jest m.in. od przeznaczenia pary, ciśnienia pary i metody uzdatniania wody. Istnieją stałe i lotne środki alkalizujące. Odpowiednie uzdatnienie fosforanami wzgl. ich pochodnymi moŝe być takŝe korzystne dla sterowania wartością ph wody kotłowej. Od lat uŝywa się jednak równieŝ organicznych środków uzdatniających. Jeśli stosuje się organiczne środki uzdatniające, to stosowane ilości i sposoby aplikacji oraz zasady przeprowadzania analiz winien wyspecyfikować producent chemikaliów. Tlen i dwutlenek węgla, odtleniacze Tlen i dwutlenek węgla zostają usunięte z wody zasilającej przez proces pełnego odgazowania termicznego. Jeśli w praktycznej eksploatacji nie jest moŝliwe utrzymanie zawartości tlenu w wodzie zasilającej poniŝej maksymalnych wartości, np. wskutek częstych postojów, to konieczne jest stosowanie odtleniaczy. Takie chemikalia korygujące dodaje się do wody zasilającej poprzez urządzenie dozujące. Uwaga! Aminy tworzące filmy nie są odtleniaczami. W przypadkach awaryjnych odparowanie wody moŝe doprowadzić do wzrostu stęŝenia rozpuszczonych, nielotnych składników wody kotłowej (sole, stałe środki uzdatniające). W takich warunkach mogą wystąpić lokalnie stęŝenia alkaliów, wywołujące korozję napręŝeniową. Dlatego przy nisko buforowanej wodzie zasilającej o konduktancji < 30 µs/cm dopuszcza się wodorotlenek sodowy, jako środek alkalizujący tylko wtedy, gdy zalecanego zakresu ph nie moŝna uzyskać samym fosforanem sodowym. Przy niskiej zawartości wodorotlenku sodowego powstają przy tym nagłe wahania wartości ph. Odchyłki przy uzdatnianiu Jeśli w ruchu ciągłym występują odchyłki od podanych wartości, to przyczyną tego moŝe być: niewystarczająca obróbka wody uzupełniającej; niewystarczające uzdatnienie wody zasilającej; zaawansowana korozja pewnych części instalacji; skaŝenie wody zanieczyszczeniami, przenikającymi z innych systemów, np. zbiornika kondensatu, wymienników ciepła. NaleŜy niezwłocznie podjąć działania dla przywrócenia prawidłowego ruchu. Zawracany kondensat nie moŝe wpływać na jakość wody zasilającej i w razie potrzeby musi być poddany uzdatnianiu. Skład chemiczny wody kotłowej moŝna kontrolować zarówno przez dozowanie określonych chemikaliów, jak teŝ przez ciągłe lub okresowe odmulanie pewnej części wody. NaleŜy je prowadzić tak, aby moŝna było usunąć zarówno zanieczyszczenia rozpuszczone, jak i w formie zawiesin. Uzdatnianie / gwarancja Uwaga! Gwarancja wygasa w przypadku: stosowania amin, tworzących filmy; stosowanie chemikaliów niepodanych w wytycznych /

5 Pobieranie próbek Pobieranie próbek wody i pary z instalacji kotłowej naleŝy przeprowadzać według ISO , a przygotowanie i badanie próbek według ISO Próbki pobiera się poprzez chłodnicę próbek, która schładza próbkę do temperatury ok. 25 C. Dla otrzymania miarodajnej próbki naleŝy uprzednio przepłukiwać przez stosowny czas przewód pobierania próbek. Próbkę naleŝy poddać analizie natychmiast po pobraniu, gdyŝ przy dłuŝszym jej przetrzymywaniu moŝe nastąpić zmiana jej właściwości. Mętną lub zanieczyszczoną próbkę naleŝy przed badaniem przefiltrować. Patrz równieŝ Instrukcja obsługi chłodnicy próbek. Miejsca pobierania próbek Punkty pobierania próbek naleŝy przewidzieć w reprezentatywnych miejscach systemu. Typowymi miejscami pobierania próbek są: zawór wlotowy wody zasilającej do kotła; woda kotłowa z rury spustowej lub przewodu odsalania ciągłego; Analiza Informacje ogólne Zgodność z wartościami podanymi w tabeli 1 (str. 2) i tabeli 2 (str. 2) naleŝy stwierdzić przez analizę wody. Jeśli analizy przeprowadzane są według innych norm lub metodami pośrednimi, naleŝy uprzednio przeprowadzić kalibrację tych metod. Do przeprowadzenia analiz konieczny jest czysty stół roboczy z przyłączem wody i kanalizacji. Na stole tym przechowuje się w odpowiedniej szafce sprzęt analityczny. Metody analizy / zestawy analityczne W normalnym ruchu kotła parametry wody mierzy się z wystarczającą dokładnością zestawami analitycznymi. W przypadku stwierdzenia znaczniejszych odchyłek wartości nale- Ŝy wartości te potwierdzić znormalizowanymi metodami analitycznymi i podjąć działania dla ich skorygowania. Parametry naleŝy sprawdzać według następujących norm: Pojemność kwasowa EN ISO Konduktancja ISO 7888 Miedź ISO 8288 śelazo ISO 6332 Tlen ISO 5814 Wartość ph ISO Fosforany ISO Potas ISO Krzemionka*6 woda uzupełniająca za zbiornikiem wody uzupełniającej lub zbiornikiem zapasowym, kondensat na wylocie zbiornika kondensatu o ile istnieje; w innym wypadku naleŝy próbkę pobrać moŝliwie blisko zbiornika wody zasilającej. Dla niektórych rodzajów wody moŝna określić zawartość substancji rozpuszczonych na podstawie pomiaru konduktancji. Poza tym istnieje zaleŝność między wartością ph a obydwoma rodzajami przewodności. Firma Viessmann dostarcza sprzęt analityczny do ciągłego kontrolowania zawartości tlenu i wartości ph oraz twardości wody. Sód ISO TOC*7 ISO 8245 Twardość ogólna, jako Ca + Mg ISO 6059 Przewodność kwasową mierzy się ciągle jako stęŝenie jonów wodorowych, w taki sam sposób, jak przewodność w formie wodorowej, po przepuszczeniu próbki przez silnie kwaśne złoŝe kationitowe o pojemności 1,5 l. Kationit umieszcza się w cylindrze o stosunku średnicy do wysokości 1:3 lub mniejszym, przy czym winien on wypełnić cylinder w co najmniej trzech czwartych. Kationit naleŝy zregenerować, gdy zostanie on wyczerpany w dwóch trzecich; moŝna to łatwo rozpoznać stosując kationit z wskaźnikiem barwnym i przezroczysty cylinder. Postój kotła / zabezpieczenie przed mrozem Przy odstawianiu kotła na dłuŝszy czas zaleca się całkowite wypełnienie instalacji wodą z dodatkiem przeciwutleniacza, wiąŝącego tlen zawarty w wodzie. Kocioł parowy naleŝy przy tym utrzymywać pod ciśnieniem. Inną moŝliwością jest zakonserwowanie na sucho, zalecane dla odstawień kotła na dłuŝej niŝ 4 tygodnie. Dalsze wskazówki zawiera instrukcja eksploatacyjna Konserwacja strony wody i spalin *6 Obecnie brak jeszcze normy europejskiej lub międzynarodowej, patrz np. DIN Niemiecka jednolita metoda badania wody, ścieków i mułów; aniony (grupa D); fotometryczne oznaczenie rozpuszczonej krzemionki (D 21). *7 Alternatywnie moŝna wykonać oznaczenie przez pomiar liczby nadmanganianowej wg ISO 8467, o ile wyspecyfikowano jej wartości /