Предисловие

Вид материала

Справочник

Содержание 1. Краткий обзор и принципы обработки воды Естественная вода 2. Основная химия Общая жесткость Временная жесткость Постоянная жесткость 2.1. Основы обработки котловой воды 2.2. Добавление элементов, вредно влияющих на обработку котловой воды 2.2.3. Окиси железа 2.2.4. Карбонат магния (МдСО 2.2.5. Сульфат магния (MgSO 2.2.6. Хлорид магния (MgCL 2.2.7. Кремнезем (SIO 2.2.8. Карбонат кальция (СаСО 2.2.9. Сульфат кальция (CaSO 2.2.10. Растворенные газы 2.2.11. Кислотность, нейтральность и щелочность Г. таблица отношений щелочности Котловой воды Примеси, переходящие в новый цикл ... Полное содержание

Подобный материал:

• Содержание предисловие  3 Введение, 2760.07kb.
• Томас Гэд предисловие Ричарда Брэнсона 4d брэндинг, 3576.37kb.
• Электронная библиотека студента Православного Гуманитарного Университета, 3857.93kb.
• Е. А. Стребелева предисловие,, 1788.12kb.
• Breach Science Publishers». Предисловие. [3] Мне доставляет удовольствие написать предисловие, 3612.65kb.
• Том Хорнер. Все о бультерьерах Предисловие, 3218.12kb.
• Предисловие предисловие petro-canada. Beyond today’s standards, 9127.08kb.
• Библейское понимание лидерства Предисловие, 2249.81kb.
• Перевод с английского А. Н. Нестеренко Предисловие и научное редактирование, 2459.72kb.
• Тесты, 4412.42kb.

МОРСКИЕ ХИМИКАТЫ


СПРАВОЧНИК

ПО ОБРАБОТКЕ ВОДЫ


Практическое пособие

по применению


1-е издание


UNITOR


ПРЕДИСЛОВИЕ


Этот справочник выпущен конкретно для применения на рын­ке морских химикатов фирмы Юнитор. Он подготовлен, чтобы дать морскому инженеру полное представление о химической обработке главных морских паровых котлов, котлов низкого дав­ления, вспомогательных и утилизационных котлов, испарителей и другого оборудования, связанного с ними.

Цель и замысел морских химических продуктов фирмы Юни­тор - обеспечить морских инженеров веществами, наиболее благоприятными для окружающей среды, и наиболее практичны­ми и простыми способами их применения.

Юнитор разработал испытательные комплексы Спектрапак для точного определения химических концентраций различных продуктов и систем, где они используются для проверки. Систе­ма таблеток Спектрапак - наиболее практичная и экономичная испытательная система, доступная морскому инженеру. Наши программы обработки воды предназначены для использования простейших методов испытаний воды вместе с помощью нашего известного во всем мире обслуживающего персонала и лабора­торий Юнитор, которые обеспечивают техническую экспертизу, необходимую для ответа на все вопросы, касающиеся примене­ний морских химикатов.

Изделия Юнитор предназначены для обепечения судового оператора самыми разнообразными продуктами и системами для соблюдения всех технических требований для многих различ­ных типов котловых систем и требований к команде, которые бу­дут детально изложены в данном справочнике.

Юнитор представил самую современную систему анализа формуляров для использования современной технологии в сред­ствах связи и компьютерах, чтобы обеспечить оператора и мор­ского инженера «быстрым реагированием» на нашу систему анализа формуляров.

Юнитор намерен обеспечить морского оператора самыми надежными продуктами, имеющимися в морской химической промышленности, наряду со многими другими аспектами экспер­тизы и стандартизации, известными во всем мире. Наши службы работают 7 дней в неделю, и мы принимаем на себя обязатель­ство поддерживать это и для морской промышленности.


ВСТУПЛЕНИЕ

Справочник применений химических продуктов разработан для обеспечения конкретной информацией о разнообразии химичес­ких и родственных химии изделий и систем, имеющихся в фирме Юнитор.

Этот справочник даст всю информацию, необходимую для ухода за этими различными продуктами, чтобы надлежащим образом обслуживать котлы низкого, среднего и высокого давления, охлаж­дающие системы дизелей и испарители.

Продукты однофункциональной обработки:

1. Контроль жесткости
   
2. Контроль щелочности
   
3. Контроль кислорода (гидразин)
   
4. Катализированный сульфат натрия (в порошке и жидкость)
   
5. Контроль конденсата
   
6. Коагулянт котла
   

Котлы низкого давления, обработка воды:

1. Combitreat (в порошке)
   
2. Liquitreat
   
3. Condensate Control
   

Обработка охлаждающей воды:

1. Dieselguard NB (порошок)
   
2. Rocor NB Liquid
   

Обработка морской охлаждающей воды:

1. Bioguard

Обработка испарителя:

1. Vaptreat


1. КРАТКИЙ ОБЗОР И ПРИНЦИПЫ ОБРАБОТКИ ВОДЫ

1.1. ТИПЫ ВОДЫ

Общие положения

Обычно вода описывается как самое важное из всех химических веществ. Ее хи­мическое обозначение Н₂О; молекула воды состоит из 2 атомов водорода и 1 атома кислорода.

ЕСТЕСТВЕННАЯ ВОДА

Под естественной водой мы подразумеваем воду, к которой имеем ежедневный доступ. Мы можем получить нашу воду из таких источников, как:

1. Океан
   
2. Поверхностные источники (т.е. из озер)
   
3. Подземные источники
   

Вода может изменяться по составу. Естественный водный цикл может выглядеть как указано ниже:



Пока вода испаряется с поверхности озера или океана в атмосферу, мы можем обозначить водяной пар Н₂О. В атмосфере формируются тучи, и во время подхо­дящей влажности и температуры тучи будут осаждать воду (дождь). Пока дождь па­дает на землю, он поглощает газы, находящиеся в воздухе, например, СО₂ (дву­окись углерода), SO₂ (двуокись серы) и О₂ (кислород).

Когда вода ударяется о землю, она поглощает дополнительную двуокись угле­рода (без биологического разложения). Дождевая вода, теперь слегка кислотная, и будет растворять различные минералы из почвы.


2. ОСНОВНАЯ ХИМИЯ

химия воды

Необходимо рассмотреть некоторые из основных теорий, чтобы понять раз­личные проблемы, связанные с обработкой воды.

Когда дождь идет через воздух, он поглощает газовые загрязнители, например, О₂, (кислород), растворимость которого в чистой воде зависит от температуры.

При 20 °С9 мг/л О₂ может раствориться и

при 50 °С приблизительно 5,5 мг О₂/л,

при 90 °С приблизительно 1,5 мг О₂/л,

при 100 "С приблизительно 0,0 мг О₂/л,

так что, чем выше температура, тем меньше О₂ может раствориться в воде.

СО₂ (двуокись углерода) растворяется в воде следующим образом:

СО₂ + Н₂О > Н₂СО₃

Н₂СО₃ — очень слабая кислота. В контакте с СаСОз (обычная известь) она способна вступать в реакцию, и известь растворяется следующим образом:

СаСО₃ + Н₂СО₃ > Са⁺⁺ + 2HOV

Са (НСОз)2 называется бикарбонат кальция.

SO2 (двуокись серы) является загрязнителем воздуха (источником являются ды­мовые газы), поэтому обычно вокруг промышленных зон имеется высокое содер­жание этого газа в атмосфере.

2SO₂+O₂+2H₂O > 2H₂SO₄

H2SO₄ называется серной кислотой, и эта кислота также растворяет известь (СаСОЗ) следующим образом:

СаСО₃ + H₂SO₄ > CaSO₄ + Н₂О + СО₂

CaSO₄ называется сульфат кальция (гипс).

Другими словами, газы, растворенные в воде, увеличат выщелачивание под­почвенных минералов, так что мы можем иметь растворы в воде благодаря та­кому явлению, как:

Общая жесткость

Временная жесткость Постоянная жесткость

Бикарбонат кальция Сульфат кальция

Са(НСО₃)₂ CaSO₄

Бикарбонат магия Хлорид магния

Mg(HCO₃)₂ MgCL₂


Временная жесткость (щелочная жесткость) получается из-за бикарбонатов кальция и магния, которые являются щелочными по природе. Они считаются «вре­менными», потому что при нагревании они быстро разлагаются до образования двуокиси углерода и соответствующих бикарбонатов, которые дают осадок в ви­де окалины.

Постоянная жесткость (нещелочная жесткость) получается главным образом благодаря сульфатам и хлоридам кальция и магния, которые являются кислотами по природе. Они «постоянны» и не разлагаются, но при определенных условиях осаждаются и образуют окалину различной жесткости.

2.1. ОСНОВЫ ОБРАБОТКИ КОТЛОВОЙ ВОДЫ

Концепция использования воды, пресной или дистиллированной, в качестве ис­точника, генерирующего энергию, и среды теплообмена зародилась и была реа­лизована в виде парового генератора или котла и успешно и выгодно применяет­ся таким образом до сих пор.

Вода имеет возможность передавать тепло от одной поверхности к другой, тем самым поддерживая систему в пределах правильного рабочего температурного режима, генерируя пар для выполнения работы. Однако вода может неблагопри­ятно влиять на металлические компоненты при рабочих условиях, обычно встреча­ющихся в паровых котлах и других теплообменных устройствах. Степень ухудше­ния зависит от конкретных характеристик воды и системы, в которой она исполь­зуется.

Чтобы противодействовать вредным свойствам, обычно относящимся к воде и ее загрязнителям (растворенные и взвешенные частицы и растворенные газы), бы­ли разработаны специальные программы обработки.

Принятые процессы и методы обработки воды постоянно усовершенствуются и модернизируются, разрабатываются новые методы для усовершенствования и/или замены более старых. Юнитор использует самые современные прикладные программы для морского оператора.

Хотя вода из возвратных систем морских испарений и котлового конденсата в основном «чистая», небольшие количества потенциально вредных солей и мине­ралов могут переноситься этим составом и питательной водой в котел, где они уве­личиваются, в конце концов, вырастая в серьезные проблемы в парогенераторе. Кроме того, вода может также содержать растворенные газы, т.е. СО₂ и кисло­род, которые в результате дают коррозию системы.

Использование необработанной пресной воды (например, береговой воды) в качестве составного источника может также представить некоторые проблемы, как и с дистиллированной водой, но к тому же определенные загрязнители, кото­рые обычно присутствуют в пресной воде, могут быть чрезвычайно разрушитель­ными в системах котла, если не принять срочных и эффективных мер. Растворимые соли, такие как хлорид, сульфат и карбонат, присутствуют в качестве электроли­тов в необработанной воде, которая приводит к гальванической и другим типам коррозии в зависимости от состояния системы. Кроме того, сульфаты и карбонаты имеют потенциал для образования нерастворимых, клейких, изолирующих «тяже­лую воду» отложений окалины на поверхностях теплообменника.


2.2. ДОБАВЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ, ВРЕДНО ВЛИЯЮЩИХ НА ОБРАБОТКУ КОТЛОВОЙ ВОДЫ

Большинство растворенных в воде минеральных загрязнений присутствуют в форме ионов. Эти ионы содержат электрический заряд, который является либо по ложительным (катион), либо отрицательным (анион). Такие ионы могут соединятьо вместе для образования химических соединений.

Чтобы знать, какие ионы будут соединяться, нам следует знать их электричес­кий заряд. Ионы, имеющие для нас значение, включают:

Положительные	Химический	Отрицательные	Химический
ионы	символ	ионы	символ
Натрий Кальций Магний Водород	Na+ Са++ Мд++ Н+	Хлорид Бикарбонат Карбонат Гидроксид	CL- НСО3 СОз- ОН- -

Катионы будут соединяться только с анионами.

Пример такого соединения ионов — это действие между кальцием и карбона­том. Химическое соединение, которое образуется, — карбонат кальция.

Другие загрязнители, которые будут вредно влиять на контроль обработки кот­ловой воды, включают медь, окись железа, масло и растворенные газы.

2.2.1. Медь

Медь вводится в систему благодаря коррозии медных труб и медных сплавов. В котлах источником такой коррозии могут быть растворенные газы в котловой во­де или использование избыточного гидразина, который вызовет коррозию меди и медных сплавов, позволяя меди вернуться в котел.

Медь в котле перемещает металл с поверхностей трубок и откладывается на трубках. Это часто случается под отложениями окалины и отстоя, такое состояние известно как медная коррозия под осадком. Медные отложения представляют се­рьезную проблему в котлах высокого давления. Водные береговые отложения мо­гут быть представлены на рассмотрение в фирму Юнитор для полного анализа и определения правильных методов очистки.

2.2.2. Масло

Чтобы предотвратить поступление масла в конденсатные и питательные систе­мы, обычно включается определенное защитное оборудование, чтобы обнару­жить, удалить и остановить такое загрязнение.

Масляное загрязнение может случиться из-за механической поломки, например, поломанные масляные отражатели на турбинных сальниках, проходящие через смазочное масло к сальниковым конденсаторам и главным конденсаторам и т.д., или необнаруженные протечки на нагревательных катушках цистерн.

Любая масляная пленка на внутренних нагревательных поверхностях опасна, поскольку чрезвычайно ухудшет передачу тепла. Масляные пленки вызывают перегрев трубчатого металла, делая возможным образование пузырей на трубке и ее поломку.

Если подозревается масляное загрязнение, должны быть предприняты немед­ленные действия для его устранения.

Первой исправительной мерой в чистке масляной протечки является обнаруже­ние точки поступления масла в систему и остановка этого. Затем, используя обез­жиривающие вещества фирмы Юнитор, очищающий раствор может быть пропу­щен через систему котла для удаления существующего масляного загрязнения. Подробности об этой очищающей операции приводятся далее в справочнике.

Коагулянт котла может помочь в удалении следов масляного загрязнения. Что касается более конкретных рекомендаций, проконсультируйтесь с вашим пред­ставителем фирмы Юнитор.

2.2.3. Окиси железа

Железо может попасть в котел в результате коррозии в предкотловой секции или может снова отложиться в результате коррозии в котле или конденсатной системе. Часто окись железа будет выпадать в осадок и задерживать передачу тепла в труб­ке котла, а иногда случается поломка трубки. Это обычно случается в зонах пере­дачи большого тепла, т.е. с экранирующими трубками, ближайшими к пламени.

Когда железо не присутствует в сырой питательной воде, его присутствие в кот­ле указывает на активную коррозию внутри самой котельной системы.

Ржавчина, красноватая форма, полностью окисляется. Чаще в котле с ограни­ченным кислородом она бывает в ослабленной или черной форме, как магнетит (Fe₃O₄). Это вещество является магнитным и может быть быстро обнаружено с по­мощью магнита. Это пассивированная форма коррозии, и ее присутствие показы­вает, что поддерживается надлежащий контроль за системой.

2.2.4. Карбонат магния (МдСО₃)

Жесткость магния в пресной воде обычно составляет около одной трети общей жесткости. Оставшиеся две трети могут обычно относится к кальцию.

Поскольку карбонат магния заметно более растворим в воде, чем карбонат кальция, он редко является главным компонентом в отложениях окалины. Это явля­ется следствием предпочтительного осаждения иона карбоната кальция в проти­воположность магнию, который остается в растворе, пока весь растворимый каль­ций не истощится.

Как только это состояние будет достигнуто, любой свободный карбонат, остаю­щийся в растворе, войдет в соединение с магнием и начнет осаждаться в качестве карбоната магния, когда растворимость этой соли превышена. Из-за этого по­следнего феномена, когда «мягкая» вода используется в котловой конструкции, любое присутствие магния должно быть удалено наряду с кальцием.

2.2.5. Сульфат магния (MgSO₄)

Сульфат магния - чрезвычайно растворимая соль, имеющая растворимость 20% в холодной воде и 42% в кипящей воде. Он существует в виде ульфата толь­ко в воде с низким рН. Из-за своей высокой растворимости обычно он не выпадает в осадок. Однако ион сульфата будет осаждаться под действием жесткости кальция, если не появится свободный карбонат.

2.2.6. Хлорид магния (MgCL₂)

Хлорид магния, как и сульфат магния, растворим в пресной воде. При высокой температуре и щелочных условиях, обычно поддерживаемых в котле, любые рас­творимые ионы магния в котловой воде становятся чрезвычайно активными и всту­пают в реакцию с ионами гидроксила, которые могут присутствовать в высоких концентрациях в этом типе окружающей среды.

Это может стать результатом образования осадка гидроксида магния, который образует изолирующую окалину на поверхностях котловых труб. Если имеются ио­ны хлорида, они вступают в реакцию с ионами водорода, предварительно соеди­нившись с осажденными ионами гидроксила, чтобы образовать соляную кислоту, этим понижая щелочность воды. Если позволить такой ситуации продолжаться, то рН котловой воды будет возрастать, пока кислотные условия не создадут корро­зию на металлических поверхностях. В отличие от ионов карбоната и сульфата ион хлорида не выпадает в осадок в присутствии растворимого кальция.

2.2.7. Кремнезем (SIO₂)

Окалина кремнезема обычно не наблюдается в котловых системах, за исключе­нием небольшого количества. Она может появиться в системе, когда случается сильный выброс в технологическую воду испарителей с высоким содержанием кремнезема. Другими источниками такой питательной воды может быть речная или сырая пресная вода с высоким содержанием кремнезема, а также дистиллирован-ная/деионизированная вода или необработанная пресная вода, которая храни­лась и набиралась из цистерн, промытых цементом или покрытых силикатом.

Если окалина кремнезема образовалась, то ее чрезвычайно трудно удалить. Кремнезем образует плотную, клейкую, похожую на стекло пленку на металличе­ских поверхностях, этим препятствуя надлежащей передаче тепла. Кроме того, в устройствах, создающих пар, он может перебрасываться с паром, покрывая по-слекотловые секции, особенно в пароперегревателях.

Если турбина образует часть системы, кремнезем может осаждаться на лопас­тях, а также вызывать эрозию пластинчатых поверхностей лопаточного аппарата, что приводит к неустойчивости турбины, а это, в свою очередь, может вызвать ее поломку.

Кроме чистой формы кремнезема (т.е. двуокиси кремния), возможные отложения силикатов могут образовывать соединение с кальцием и магнием, которое чрез­вычайно плохо растворяется в воде и очень трудно удаляется. Кроме того, что уда­ление кремнезема - чрезвычайно трудный процес, кремнезем и отложения сили­катов могут быть очень опасными, поскольку удаление включает в себя и примене­ние плавиковой кислоты или бифлуорида аммония, а оба вещества являются очень вредными для человеческих тканей при вдыхании, глотании и физическом контак­те. В некоторых случаях промывание кислотой и щелочью попеременно приводит к успешной борьбе с этой проблемой. Единственной альтернативой химической очистке является механическое удаление.


2.2.8. Карбонат кальция (СаСО₃)

Щелочность бикарбоната кальция существует почти во всей необработанной пресной воде при нормальных условиях. Ее растворимость около 300—400 %о при 25°С. Если применяется теплота или резко увеличивается рН, бикарбонат кальция распадается и образует двуокись кальция и карбонат кальция.

В то время как соль бикарбоната средне растворима в воде, растворимость карбоната кальция при 25°С только около 14 %о. Эта величина продолжает уменьшаться по мере возрастания температуры, становясь наименьшей, когда температура будет наивысшей. В котле это отражается на поверхностях топочных труб, где происходит контакт с водой. Результирующий нерастворимый карбонат кальция в осадке образует «строительные блокоподобные» кристаллы, которые прилипают не только друг к другу, но также к горячим металлическим поверхнос­тям, образуя непрерывный, изолирующий осадок окалины по всей площади тепло­обмена. Этот осадок продолжает расти и утолщаться, образуя толстое покрытие, пока весь карбонат кальция не истощится. Если в воде также присутствует взве­шенное вещество, оно может стать захваченным в пределах конструкции кристал­лов, создавая больший объем осадка, чем тот, который образовался только при выпадении карбоната.

Если позволить такому состоянию продолжаться, эффективность теплообмена на границе раздела вода/труба быстро падает, что ведет к увеличению расхода топ­лива, необходимого для компенсирования понижения передачи тепла и достижения расчетной температуры, а также требований образования пара. Увеличение топоч­ной температуры, необходимой для работы системы при оптимальных условиях, при­водит к перегреву металлических поверхностей, что в свою очередь может вызвать усталость, трещины и поломку котловых труб. Кроме того, если карманы воды ока­зываются под отложениями окалины и входят в контакт с горячими металлическими поверхностями, может получиться концентрация кислотных и щелочных материалов и привести к образованию местных электролитных ячеек (подосадочная коррозия).

2.2.9. Сульфат кальция (CaSO₄)

Хотя сульфат кальция более растворим а воде, чем карбонат кальция, он может быть точно так же вреден, когда присутствует в котле и системах охлаждающей во­ды. Сульфат кальция подобен карбонату кальция, но в отличие от большинства со­лей, имеет обратную связь температура/растворимость в воде. Если он будет в виде гипса — гидратной формы, в которой сульфат кальция обычно присутствует в пресной воде, его растворимость будет возрастать при температуре около 40°С. При 40°С его растворимость равна 1,551 %о;

при 100°С, что является нормальной точкой кипения воды, его растворимость уменьшается до 1,246 %о, а при 220°С она падает до 40 %о. Сульфат кальция дей­ствует на высокотемпературные поверхности в основном таким же образом, как и карбонат кальция, и с теми же действиями и последствиями. Однако, если отло­жения карбоната кальция относительно легко можно удалить, применяя обычную процедуру очистки кислотой, сульфат кальция является весьма невосприимчивым к действиям нормальных методов кислотного удаления окалины и обычно должен удаляться механическими средствами.