СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОТЛОВ
METHOD FOR OPERATION OF ENERGY TECHNOLOGICAL BOILERS

Изобретение относится к области подготовки воды и может быть использовано для получения воды для питания энергетических котлов.
ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ.
Исходная вода - вода, поступающая в котельную или ТЭЦ от возможных источников водоснабжения.
Питательная вода - вода, поступающая для питания котлов.
Котловая вода - вода, находящаяся в испарительной системе котла.
(Котельные установки и их эксплуатация: учебник для нач. проф. образования / Б.А. Соколов. - 2-е изд., испр. - М.: Издательский центр «Академия», 2007, стр. 252).
Известен способ подготовки воды для питания энергетических котлов, заключающийся в заборе исходной речной воды, последующей реагентной обработке в осветлителях при помощи известкования, флокуляции, последующей фильтрации механических и взвешенных частиц, дополнительном очищении воды от взвешенных частиц в 5-микронных картриджных фильтрах, частичной деминерализацию воды путем нанофильтрации с последующим умягчением пермеата на Na-катионитовых фильтрах и подаче на деаэраторы котлов (патент РФ № 2286840 на изобретение «СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЧАСТИЧНО ДЕМИНЕРАЛИЗОВАННОЙ ВОДЫ», МПК  B01D 61/00, опубл. 10.11.2006).
Известен способ эксплуатации энерготехнологических котлов, включающий  водоподготовку и ведение водно-химического режима (ВХР) энерготехнологических котлов, содержащий этапы: 1) a-катионирование, термическая деаэрация; реагентная или безреагентная обработка воды (внутрикотловая); 2) фильтрование, Na-катионирование, термическая деаэрация, аминирование; то же, с предварительной коагуляцией; 3) известкование, фильтрование, Na-катионирование в две ступени, термическая деаэрация, фосфатирование и аминирование. Коагуляция, фильтрование, Na-катионирование в две ступени, термическая деаэрация, аминирование, гексамета фосфатирование (РД 10-165-97 Методические указания по надзору за водно-химическим режимом паровых и водогрейных котлов, 1998, Госгортехнадзор России).
Известные способы характеризуются сложностью и высокими эксплуатационными затратами на этапе водоподготовки и при ведении водно-химического режима котлов, большим количеством стоков, требующих очистки.
Известен наиболее близкий по совокупности существенных признаков и выбранный в качестве прототипа способ эксплуатации энерготехнологических котлов, включающий  подачу исходной воды, в качестве которой используют речную воду; фильтрование исходной воды; извлечение из исходной воды хлора, хлорорганических соединений, различных химических примесей в виде солей тяжелых металлов, разнообразных механических примесей и бактериальных загрязнений; термическую деаэрацию в термодегазаторах; постоянную коррекционную обработку питательной воды раствором гидразина с целью связывания остаточного кислорода, для предотвращения коррозии и разрушения образовавшихся железо-окисных отложений, а также обработку фосфатами для связывания кальциевых соединений и предотвращения образования накипи на поверхности нагрева; водно-химический режим (ВХР) котлов, включающий периодические (шламовые) продувки котловой воды для удаления железо-окислых, а также кальциевых и магниевых отложений 3 раза в сутки; постоянные продувки для поддержания солевого баланса котловой воды, выполняемые через расчетные ограничительные шайбы, которые определены по результатам режимно-наладочных испытаний и рассчитаны специализированной наладочной организацией; и водно-химический режим (ВХР) пароконденсатной системы, включающий химический контроль парового конденсата путем отбора проб на технологических установках и на магистральных трубопроводах возврата на соответствие нормам качества СТО ГПЗ (Ю.М. Кострюкин, Н.А. Мещерский, О.В. Коровина «Водоподготовка и водный режим энергообъектов низкого и среднего давления», стр. 28-25, 53-56, 64-66, 93-95).
Известный способ также характеризуется сложностью и высокими эксплуатационными затратами режима водоподготовки и ведения водно-химического режима, допускающими наличие отложений в котлах и трубопроводах, снижающих надежность оборудования; потерями котловой воды и тепловой энергии в результате продувок; большим количеством стоков, требующих очистки.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является разработка высокоэффективного способа эксплуатации энерготехнологических котлов.
Технические результаты, достигаемые в результате решения поставленной задачи, заключаются в:
- упрощении технологической схемы водоподготовки и водно-химического режима;
- снижении эксплуатационных затрат;
- снижении отложений в котле и трубопроводах пароконденсатного тракта;
- увеличении выработки тепловой энергии в паре на энерготехнологических котлах;
- снижении потерь котловой воды;
- уменьшении стоков.
Указанные технические результаты достигаются тем, что способ эксплуатации энерготехнологических котлов включает: подачу исходной воды; коррекционную обработку питательной воды; периодические шламовые продувки котловой воды; химический контроль парового конденсата. В качестве исходной воды используют подаваемый под постоянным давлением химически нейтральный паровой конденсат; шламовые продувки котловой воды осуществляют с периодичностью один раз в сутки; коррекционную обработку питательной воды энерготехнологических котлов осуществляют с помощью автоматической системы дозирования химических реагентов (АСДР), а химический контроль парового конденсата осуществляют при помощи поточных анализаторов.
Предпочтительно, чтобы в качестве химически нейтрального парового конденсата был использован обессоленный паровой конденсат, поступающий с установок очистки и осушки газа после срабатывания на ребойлерах насыщенного пара собственной выработки, вырабатываемого на энерготехнологических и энергетических котлах.
Предпочтительно также, чтобы коррекционную обработку питательной воды осуществляли раствором универсального ингибитора солеотложений и коррозии при пуске энерготехнологических котлов в течение периода 7-10 суток после ремонта.
Предпочтительно также, чтобы коррекционную обработку питательной воды осуществляли фосфатами при пуске энерготехнологических котлов в течение периода 7-10 суток после ремонта.
Предпочтительно, чтобы в качестве автоматической системы дозирования химических реагентов для коррекционной обработки питательной воды было использовано устройство водоподготовки «Комплексон».
Предпочтительно также, чтобы контроль водно-химического режима парового конденсата осуществляли при помощи поточных анализаторов качества парового конденсата, включающих анализатор жидкости кондуктометрический АЖК-3122 и рН-метр промышленный.
Сопоставительный анализ заявляемого изобретения с прототипом показал, что во всех случаях выполнения оно отличается от известного, наиболее близкого технического решения:
- использованием в качестве исходной воды химически нейтрального парового конденсата, подаваемого под постоянным давлением;
- осуществлением шламовых продувок котловой воды с периодичностью один раз в сутки;
- осуществлением коррекционной обработки питательной воды с помощью автоматической системы дозирования химических реагентов (АСДР);
- осуществлением химического контроля парового конденсата при помощи поточных анализаторов.
Сопоставительный анализ заявляемого изобретения с прототипом показал, что в предпочтительном варианте исполнения оно отличается от известного, наиболее близкого технического решения:
- использованием в качестве химически нейтрального парового конденсата обессоленного парового конденсата, поступающего с установок очистки и осушки газа после срабатывания на ребойлерах насыщенного пара собственной выработки, вырабатываемого на энерготехнологических и энергетических котлах;
- осуществлением коррекционной обработки питательной воды раствором универсального ингибитора солеотложений и коррозии при пуске энерготехнологических котлов в течение периода 7-10 суток после ремонта;
- осуществлением коррекционной обработки питательной воды фосфатами при пуске энерготехнологических котлов в течение периода 7-10 суток после ремонта;
- использованием устройства водоподготовки «Комплексон» в качестве автоматической системы дозирования химических реагентов для коррекционной обработки питательной воды;
- осуществлением контроля водно-химического режима парового конденсата при помощи поточных анализаторов качества парового конденсата, включающих анализатор жидкости кондуктометрический АЖК-3122 и рН-метр промышленный.
Использование в качестве исходной воды химически нейтрального парового конденсата (обессоленного парового конденсата, поступающего с установок очистки и осушки газа после срабатывания на ребойлерах насыщенного пара собственной выработки, вырабатываемого на энерготехнологических и энергетических котлах) позволяет исключить фильтры грубой и тонкой очистки, что существенно упрощает технологическую схему эксплуатации энерготехнологических котлов и сокращает эксплуатационные затраты.  Осуществление шламовых продувок котловой воды с периодичностью один раз в сутки позволяет поддерживать солевой баланс котловой воды - обеспечивает щелочность и рН котловой воды, выполняя функции постоянных продувок.
Использование обессоленного парового конденсата исключает кальциевые и магниевые соединения, являющиеся источником образования, а также накипи на поверхностях нагрева энерготехнологических котлов и трубопроводах пароконденсатного тракта. Подача питательной воды (конденсата) под постоянным давлением исключает подсосы воздуха в условиях постоянной и длительной эксплуатации между остановками на ремонтный период, в следствие чего в питательной воде (паровом конденсате) отсутствуют проскоки кислорода, а также условия, когда остаточный кислород может вызывать коррозию металла с образованием железо-окислых отложений, которые, в свою очередь подлежат удалению с периодическими (шламовыми) продувками. Отсутствие железо-окислых, а также кальциевых и магниевых отложений при питании энерготехнологических котлов паровым конденсатом позволяет снизить количество периодических продувок для удаления шлама с режимом продувок 1 раз в сутки вместо режима 1 раз в смену (3 раза в сутки). При этом технологические шламовые продувки используются для поддержания солевого баланса котловой воды – обеспечения щелочности и рН котловой воды. Разработанный способ позволяет отказаться от непрерывных продувок при положительных температурах наружного воздуха на всех энерготехнологических котлах, поскольку водно-химический режим энерготехнологических котлов устойчив в диапазоне рабочих нагрузок из-за низкого солесодержания в котловой воде. Снижение количества продувок снижает потери котловой (продувочной) воды, увеличивая выработку тепловой энергии в паре на энерготехнологических котлах на величину, ранее теряемую с продувками, что, в свою очередь, ведет к снижению потребления тепловой энергии в паре со стороны за счет увеличения собственной выработки.
Осуществление коррекционной обработки питательной воды с помощью автоматической системы дозирования химических реагентов (АСДР), в частности, устройства водоподготовки «Комплексон», позволяет снизить расход реагентов для коррекционной обработки питательной воды и непрерывно обеспечивать нормы качества пара, парового конденсата, питательной и котловой воды и ведение водно-химического режима энерготехнологических котлов.
Использование поточных анализаторов позволяет обеспечить автоматический принцип работы при передаче информации о химическом составе парового конденсата (рН и электропроводимость), оперативное принятие решений о корректирующих мероприятиях и исключает необходимость постоянного лабораторного контроля.
Использование в качестве исходной воды вместо речной воды химически нейтрального парового конденсата обеспечивает уменьшение стоков, поступающих на очистные сооружения, что существенно улучшает экологическую обстановку в регионе.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется схемным чертежом технологической схемы эксплуатации энерготехнологических котлов, представленным на фиг. 1.
Пароконденсатный контур энерготехнологических котлов включает линии:
- подачи насыщенного пара собственной выработки на энерготехнологических котлах (А);
- подачи насыщенного пара, вырабатываемого на энергетических котлах (Б);
- подачи исходной воды - обессоленного парового конденсата (В);
- проведения периодических (шламовых) продувок (Г);
- возврата обессоленного парового конденсата, не используемого в качестве исходной воды (Д).
Способ эксплуатации энерготехнологических котлов включает:
- подачу исходной воды, в качестве которой используют подаваемый под постоянным давлением химически нейтральный паровой конденсат; а именно обессоленный паровой конденсат, поступающий с установок очистки и осушки газа (1) после срабатывания на ребойлерах насыщенного пара собственной выработки, вырабатываемого на энерготехнологических (2) и энергетических (3) котлах;
- коррекционную обработку питательной воды с помощью автоматической системы дозирования химических реагентов (4), в качестве которой может использоваться устройство водоподготовки «Комплексон», используемое для химической водоподготовки и представляющего собой автоматическую систему дозирования реагентов для обработки подпиточной воды ингибиторами коррозии и ингибиторами отложений карбонатов кальция и магния в системах горячего водоснабжения, теплоснабжения, водооборотных системах. Устройство водоподготовки «Комплексон» работает в автоматическом режиме. Получив сигнал с блока управления, насос-дозатор вводит необходимое количество комплексоната, объём вводимой дозы зависит от количества подпиточной воды, контроль над которым производит расходомерное устройство (https://stigmash.ru/catalog/kotelnoe-oborudovanie/komplekson-6/).
Коррекционную обработку питательной воды осуществляют фосфатами и раствором универсального ингибитора солеотложений и коррозии при пуске энерготехнологических котлов в течение периода 7-10 суток после ремонта.
После коррекционной обработки питательная вода с помощью питательных насосов (5) поступает в энерготехнологический котел (2).
Один раз в сутки из нижней точки энерготехнологического котла осуществляют периодические (шламовые) продувки котловой воды в емкость сбора продувочной воды (6). Помимо удаления шлама, периодические продувки регулируют общую щелочность и водородный показатель рН котловой воды, т.е. выполняют функции постоянных (непрерывных) продувок. Включение непрерывной продувки рекомендуется при пусках, выводе установок после ремонта, а также в случаях резкого ухудшения качества котловой воды или пара, когда нарушение режима не устраняется периодической продувкой.
Химический контроль парового конденсата осуществляют при помощи поточных анализаторов (7) качества парового конденсата, включающих анализатор жидкости кондуктометрический АЖК-3122 и рН-метр промышленный (на чертеже не показаны).
Анализатор жидкости кондуктометрический АЖК-3122 представляет собой двухканальное средство измерений и состоит из двух первичных преобразователей (ПП) удельной электрической проводимости (УЭП) прибора АЖК-3101М1 и двухканального измерительного прибора (ИП). АЖК-3122 обеспечивает цифровую индикацию значений основных измеряемых параметров и температуры, преобразование их в пропорциональные значения унифицированных выходных сигналов постоянного тока, обмен данными по цифровому интерфейсу RS485, сигнализацию о выходе измеряемых параметров за пределы заданных значений, а также архивирование и графическое отображение результатов измерений (http://www.td-anion.ru/catalog/konduktometry/azhk-3122.htm).
рН-метр - это прибор автоматизированного непрерывного действия по контролю уровня активности ионов водорода в водных растворах и воде. Промышленные pH-метры используют потенциометрические принципы по определению реакции водной среды, то есть определяющие электродвижущую силу (ЭДС), создаваемую ячейкой электрохимической. В свою очередь ячейка в совокупности состоит из хлорсеребряного электрода сравнения, измерительного стеклянного электрода и изучаемого водного раствора. Одним из основных показателей pH-метра является водородный показатель (pH), который характеризует качество воды. Оптимальная величина точности определения pH составляет 0,01. pH-метры могут применятся в производстве горючего, фармакологической, косметической, пищевой промышленности, а также они востребованы в проведении научно-исследовательских работ по химии, микробиологии, агрохимии в лабораториях (https://www.vodoanaliz.ru/pH-metry.html).
Разработанный способ может быть использован в условиях современного уровня развития производства с использованием существующих технических средств и материалов.
Использование заявляемого способа обеспечивает решение поставленной задачи и позволяет существенно упростить технологическую схему водоподготовки и водно-химического режима при обязательном соответствии ГОСТ, РД и требованиям заводов-изготовителей энерготехнологических котлов; снизить эксплуатационные затраты; повысить надежность оборудования и улучшить экологическую обстановку.