Wytyczne wody_ Jakosc wody dla instalacji kotlowych

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.
5811 454
9/2009
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 12953-10.
Cel:
Dotrzymując podane tu parametry wody uŜytkownik instalacji:
moŜe zredukować ryzyko korozji,
zmniejszyć ilość osadzającego się kamienia, oraz
mułów.
Dzięki temu moŜliwa jest bezpieczna, ekonomiczna eksploatacja kotła przez długie lata.
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 moŜe 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).
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
Wymagania ogólne
Wartość pH przy 25°C
Konduktancja przy 25°C
Suma wapniowców (Ca + Mg)
Tlen (O2)
Dwutlenek węgla (C O2) związany
śelazo, całkowite (Fe)
Miedź, całkowita (Cu)
Utlenialność (Mn VII → Mn II) jako KMnO4
Oleje, smary
Substancje organiczne
bar
µS/cm
mmol/litr
mg/litr
mg/litr
mg/litr
mg/litr
mg/litr
mg/litr
---
> 0,5 < 20
> 20
bezbarwna, klarowna wolna od substancji nierozpuszczonych
>9
>9
miarodajne są wartości dla wody kotłowej
< 0,01
< 0,01
< 0,05
< 0,02
< 25
< 25
<0,2
< 0,1
<0,05
< 0,01
< 10
< 10
<1
<1
1
patrz uwaga *
Tabela 2: Wymagania dla wody kotłowej
Dop. ciśnienie robocze
Wymagania ogólne
Wartość pH przy 25°C
Pojemność kwasowa (KS 8,2)
Konduktancja przy 25°C
Fosforany (PO4)
Krzemionka (SiO4)*5
bar
Konduktancja wody zasil. >30µ
µS/cm
mmol/litr
µS/cm
mg/litr
mg/litr
> 0,5 do 20
> 20
> 0,5
bezbarwna, klarowna wolna od substancji nierozpuszczonych
10,5 do 12
10,5 do 11,8
10 do 11 *2*3
*4
*4
*2
1 do 12
1 do 10
0,1 do 1,0
*4
*4
< 6000
patrz rys. 1 str. 3
< 1500
10 do 20
10 do 20
6 do 15
zaleŜnie od ciśnienia, patrz rys. 1 (str. 3) i rys. 2 (str. 3)
Konduktancja wody zasil. ≤30µ
µS/cm
*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 Na3PO4, 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 PO4 , np. przez zrównowaŜone wzgl. skoordynowane uzdatnianie fosforanami (patrz punkt „Uzdatnianie”)
5811 454
9/2009
-2-
Wytyczne projektowe dla jakości wody w kotłach parowych (c.d.)
Wskazówka
Dodawanie fosforanów jest zalecane, ale nie zawsze konieczne.
3
3
Przeliczenia: 1 mol/m = 5,6 °dH; 1 °dH = 0,179 mol/m ;
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 bezpośrednia (µS/cm)
Konduktancja wody zasilającej > 30 µS/cm
Ciśnienie robocze (bar)
Rys. 1
Maksymalnie dopuszczalna zawartość krzemionki (SiO2) w wodzie kotłowej w funkcji ciśnienia
Zawartość krzemionki (SiO2) ( mg/l)
Konduktancja wody zasilającej > 30 µS/cm
Ciśnienie robocze (bar)
Rys. 2
A
B
Ten poziom alkaliczności nie jest juŜ dopuszczalny dla > 20 bar
Wartość KS 8,2 w mmol/l
5811 454
9/2009
-3-
Wytyczne projektowe dla jakości wody w kotłach parowych (c.d.)
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.
Wskazówka
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 KS 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.
Wskazówka
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.
Uzdatnianie / gwarancja
Uwaga!
Gwarancja wygasa w przypadku:
stosowania amin, tworzących filmy;
stosowanie chemikaliów niepodanych w wytycznych.
5811 454
9/2009
-4-
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.
Wytyczne projektowe dla jakości wody w kotłach parowych (c.d.)
Pobieranie próbek
Pobieranie próbek wody i pary z instalacji kotłowej naleŜy
przeprowadzać według ISO 5667-1, a przygotowanie i badanie próbek według ISO 5667-3.
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;
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.
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.
Wskazówka
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.
Metody analizy / zestawy analityczne
W normalnym ruchu kotła parametry wody mierzy się z wystarczającą dokładnością zestawami analitycznymi. W przypadku stwierdzenia znaczniejszych odchyłek wartości naleŜy wartości te potwierdzić znormalizowanymi metodami analitycznymi i podjąć działania dla ich skorygowania.
Parametry naleŜy sprawdzać według następujących norm:
Pojemność kwasowa
Konduktancja
Miedź
śelazo
Tlen
Wartość pH
Fosforany
Potas
Krzemionka*6
EN ISO 9963-1
ISO 7888
ISO 8288
ISO 6332
ISO 5814
ISO 10523
ISO 6878–1
ISO 9964–2
Sód
TOC*7
Twardość ogólna, jako Ca + Mg
ISO 9964–1
ISO 8245
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 38405-21 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.
5811 454
9/2009
-5-