Гидролизный котел: Гидролизный котел отопления — характеристики, особенности и производительность

Содержание

Гидролизный котел отопления — характеристики, особенности и производительность

Автор DearHouse На чтение 3 мин Просмотров 3.4к. Обновлено

Под гидролизными отопительными котлами принято понимать оборудование, которое в процессе работы используют твердое топливо. Солома, древесные отходы, дрова – все это может использоваться гидролизными котлами в процессе работы. Наиболее широко это оборудование используется в бытовых и производственных помещениях, будь то фабрики, цеха, склады или фермы. В качестве основных достоинств данных котлов можно назвать то, что они недороги в процессе эксплуатации, отличаются экологической безопасностью, а также просты в обслуживании и управлении.

Работают гидролизные устройства по следующей схеме:

  • Топливо помещается в специальный бункер, где поджигается. Дверца бункера закрывается, задействуется дымосос;
  • Повышение температуры до 800 градусов приводит к тому, что сгораемый материал обугливается, выделяя значительные количества древесного газа.
    Именно этот процесс и получил название гидролиза;
  • Попадание продуктов гидролиза в колосник приводит к их смешиванию с вторичным воздухом;
  • Процесс гидролиза является постоянным из-за того, что часть тепла постоянно возвращается к слою дров, расположенному внизу.

Монтаж и обслуживание

Когда гидролизный котел устанавливается на пол, то необходимо заранее выполнить монтаж опорной рамы с высотой в 10-20 сантиметров, либо фундаментной подушки. При помощи монтажа опорной рамы можно добиться того, что все посадочные поверхности будут находиться точно в горизонтальной плоскости.

Как правило, котлы монтируются на кирпичную кладку, высота которой не более 36 сантиметров от поверхности пола. Такой подход нужен для того, чтобы нижние коллекторы экранов, расположенных сбоку были на одном уровне с решетниками колосников, а потому служили в качестве охлаждаемых панелей. Установка дымососов также начинается с монтажа опорной рамы, которая фиксируется на фундаменте прочными болтовыми соединениями.

Важное отличие гидролизных котлов состоит в материале, из которого они изготовлены.

 Особенности и срок службы

Теплообменник можно сделать на основе стали или чугуна. Твердотопливные котлы, которые изготовлены на чугунной основе, считаются более долговечными. Их главный нюанс заключается в том, что они достаточно долго прогреваются, но и остывают крайне медленно, отдавая максимум тепла.

Отрицательная черта заключается в хрупкости оборудования: чугун крайне чувствителен к резким температурным перепадам, которые неизбежно станут причиной разрушения стенок устройства и дальнейшему полному выходу его из строя. К счастью, современные технологические решения при производстве чугуна дали возможность улучшить его свойства, увеличив прочностные показатели.

Твердотопливные котлы на стальной основе способны более стойко переносить температурные колебания, но их слабость заключается в восприимчивости к ржавчине, которая начинает активно развиваться из-за скоплений конденсата. Именно эта особенность приводит к тому, что стальной теплообменник заметно снижает эксплуатационный срок котлов. Во многом, продолжительность службы стального котла зависит от качества материала, его толщины, а также осторожности обращения.

[box type=»info» ]С учетом этого фактора можно заявить, что чугунный котел, несмотря на свою изначальную дороговизну, в итоге, будет более выгодной покупкой.[/box]

Также стоит отметить такую дополнительную деталь гидролизного котла, как наличие специального вентилятора, нагнетающего воздух внутрь камеры сгорания. Это, в общем-то, простое приспособление способно ощутимо увеличить эффективность работы устройства.

Гидролизные газовые водогрейные установки для отопления

Термин «гидролизные котлы отопления» некоторыми людьми используется по ошибке, так как таких агрегатов не существует. Скорее всего, когда так говорят, то имеют в виду пиролизные котлы. Названия похожи, но на этом общее у пиролиза и гидролиза заканчивается – это абсолютно разные процессы.

Гидролиз и пиролиз – в чем разница

Пиролизный котел всегда двухкамерный.

В принципе, такого понятия, как гидролизные котлы отопления, не существует. Когда вопрос ставится именно таким образом, то зачастую люди имеют в виду пиролизные котлы, допуская ошибку в произношении. Процесс пиролиза и гидролиза имеет одну общую черту – это расщепление вещества с образованием новых соединений под воздействием внешних факторов. Ключевая разница заключается в самих факторах воздействия.

Гидролиз – это древнегреческое слово, которое состоит из двух частей: гидро (вода) и олиз (разложение). Это процесс распада (сольволиз) вещества под воздействием растворителя. В качестве растворителя выступает вода. То есть, попадая на какое-то вещество, вода приводит в действие механизмы распада этого вещества на несколько составляющих. По определению не может быть котла (водогрейной гидролизной установки), в котором тепло из энергоносителя выделяется благодаря воздействию воды.

В качестве межвенцового уплотнителя для сруба можно использовать специальный герметик.

 

С характеристиками льняного утеплителя Экотерм можно ознакомиться здесь.

Пиролиз – это тоже древнегреческое слово, которое состоит из двух частей: пиро (огонь или жар) и олиз (распад). То есть процесс разложения вещества на несколько составляющих происходит под воздействием огня. Именно это мы и наблюдаем в пиролизных котлах. Их второе название газогенераторные котлы, но никоим образом не гидролизные. Такое определение неверное.

Принцип работы пиролизных котлов

Без сомнений, введя в поисковую строку запрос «гидролизные котлы», вы не найдете ничего внятного, так как такое определение в корне неверно. Так по ошибке называют пиролизные котлы, принцип работы которых мы рассмотрим ниже.

Топливо должно тлеть.

Суть заключается в том, чтобы создать такие условия, при которых из твердого топлива выделится пиролизный газ. Для этого:

  • в топку котла загружается твердое топливо и поджигается;
  • полностью открывается воздуховод до момента, пока дрова не разгорятся;
  • затем воздуховод закрывается, пламя исчезает, и дрова начинают тлеть.

Цель таких мероприятий заключается в том, чтобы довести температуру в топке до 500-800 градусов и обеспечить дефицит кислорода. Естественно, дверки топки должны закрываться герметично, чтобы поток воздуха контролировался только заслонкой воздуховода.

Хоть вспененное стекло как утеплитель уступает полимерам, зато это почти вечным материал, который прослужит не меньше, чем сам дом.

 

О том можно ли газосиликат утеплять пенопластом мы писали в этой статье.

Итак, пиролизный газ выделился, но учитывая, что в топке нет пламени и крайне мало кислорода, он не может воспламениться. Поэтому его нужно обогатить кислородом, вследствие чего он вспыхнет и выделит тепло. Получается, что таким способом мы отбираем у твердого топлива тепловую энергию в два захода: первый раз, когда топливо тлеет, а второй когда дожигаются пиролизные газы.

Конструкция пиролизных котлов

Мы уже разобрались, что в топке для выделения пиролизного газа должна быть высокая температура и обязательно дефицит кислорода. При этом пиролизный газ не воспламенится, пока не смешается с воздухом. Именно поэтому топка котла разделена на две камеры. В верхней тлеет топливо, а в нижней дожигается газ. Для этого в нижнем отсеке есть специальные форсунки, по которым поступает вторичный воздух.

Один из возможных вариантов конструкции.

Камера дожига устроена таким образом, чтобы газ не вылетал сразу в дымоход твердотопливного котла, а задержался до момента обогащения кислородом. Основные элементы конструкции пиролизного нагревателя:

  • загрузочная камера с колосниками;
  • патрубок подачи первичного воздуха;
  • камера дожига;
  • патрубки подачи вторичного воздуха;
  • патрубок дымохода.

Что характерно, в пиролизных котлах тление твердого топлива осуществляется сверху вниз.

Поэтому камера дожига находится в нижней части. Газ туда попадает под воздействием тяги. Принцип сжигания топлива сверху вниз позволяет подсушить топливо, которое еще не тлеет. Для таких нагревателей влажность дров – один из ключевых параметров. Они должны содержать не более 30% влаги. Чем суше энергоноситель, тем выше эффективность нагревателя.

Достоинства и недостатки газогенераторных установок

У пиролизных (газогенераторных) котлов преимуществ намного больше чем недостатков. Например, к минусам можно отнести высокую стоимость агрегата, что никак не относится к работе нагревателя. Единственный фактор, который нужно учитывать в эксплуатации – это качество твердого топлива (речь о его влажности). В остальном такие агрегаты лучше простых котлов:

Одной загрузки хватает надолго.

  • КПД 90-92%;
  • работа на одной загрузке топлива от 6 часов до 3 суток, в зависимости от модели;
  • более стабильная температура.

В одной из статей мы рассказывали про котлы Стропува, так вот эти агрегаты лидеры по длительности горения. У них большая топка, загрузив ее доверху, можно несколько дней не подходить к нагревателю. Топливо перегорает полностью, сажи почти не остается, что тоже, несомненно, плюс. В топку можно загружать не колотые поленья, длина которых может быть до 60 см.

Такие котлы могут работать в любых системах водяного отопления. К ним можно подключать бойлер косвенного нагрева или

буферную емкость, которая стабилизирует контур обогрева. В качестве теплоносителя можно использовать воду, а в некоторых моделях даже незамерзающую жидкость.

Итоги

Никаких гидролизных котлов не бывает, так как гидролиз – это распад одного вещества на несколько других под воздействием воды. По ошибке так называют пиролизные котлы, где тоже происходит процесс распада твердого топлива на твердые частицы и пиролизный газ, но под воздействием  жара. Несмотря на похожесть названий, суть дела абсолютно разная. Пиролизные нагреватели еще называют газогенераторными, но термин «гидролизные котлы» – это абсурд.

Пиролизный котел на твердом топливе ПК-100

Отопительные пиролизные котлы на твердом топливе ПК-75, благодаря теплопроизводительности 75 кВт, подходят для отопления не крупных производственных помещений до 700 м2. Такие котлы могут использоваться в качестве оборудования для небольших котельных при производственных помещениях, общеобразовательных и медицинских учреждениях, а также многоквартирных домах. При правильно подобранной мощности котла ПК-75 потребует всего 1-2 закладки топлива в день.

 

Котлы серии ГЕЙЗЕР-ПК имеют возможность установки электрического ТЭНа для отопления электроэнергией.

 

Почему выбирают котлы Гейзер?

Современное экономическое положение вынуждает искать оптимальные варианты отопления промышленных помещений. В настоящее время широкое распространение получают твердотопливные котлы, а самым эффективным среди всех подобных агрегатов является пиролизный твердотопливный котел, который работает на твердом топливе (дрова, пеллеты и др.).

 

Как пользоваться пиролизным котлом?

Котлы Гейзер очень просты в эксплуатации. Благодаря своему устройству они способны работать от 1-й закладки дров в течение 12 часов! Все дело в газе, который образуется в топочной камере. У обычных котлов этот газ уходит сразу в трубу наружу и никак не используется. А в пиролизных котлах Гейзер газ и подогретый воздух из топочной камеры поступает во вторичную камеру сгорания. В ней то и образуется высокая температура и происходит нагрев воды системы отопления. Поэтому КПД котлов Гейзер составляет 87%!

 

 

1. Откройте заслонку зольника на максимум

2. Положите дрова в топочную камеру и разожгите

3. Заслонку зольника по мере нагрева камеры нужно прикрыть, а также прикрыть шибер (но не полностью) и дрова начнут тлеть. Отсутствие задымления из шибера укажет на то что котел полностью готов на переход в режим пиролиза.

 

 

Пиролизный котел в быту, или когда цена на газ не имеет значения / Хабр

Можно ли построить систему отопления собственного жилища без газовой трубы так, чтобы это было комфортно, не утомительно и даже увлекательно? И что может получиться, если приправить всё это информационными технологиями?

Давайте вместе в этом разберемся.



Немного теории

Системы отопления (СО) с твердотопливным котлом (ТТК) – это системы периодического действия, в которых котел генерирует тепло только когда в нем есть топливо. В этой связи, владельцы ТТК, рано или поздно, обзаводятся теплоаккумуляторами, которые накапливают излишек тепла, генерируемый в процессе работы ТТК и отдают его дому уже после того как топливо в котле закончилось.

ТТК принято делить на классические (колосниковые) и пиролизные (газогенераторные). Классический вариант подразумевает обыкновенное сгорание топлива с выделением тепла. Твердотопливные пиролизные котлы отличаются тем, что топливо и горючий газ, выделяемый при его горении, сжигаются раздельно. Это обеспечивает более высокий КПД, широкий диапазон мощности, простоту требований к дымоходу.

Под «обыкновенным сгоранием топлива» подразумевается, что топливо в таких котлах сгорает в камере загрузки, где одновременно идут все те же процессы что и при пиролизе древесины. По этой причине в классических (колосниковый) котлах нет возможности получить качественное (полное) сгорание топлива. В результате неполного сгорания топлива на теплообменнике котла оседают деготь, смолы, (продукты пиролиза), сажа, зола и образуется теплоизолирующий слой, что в свою очередь вынуждает котел щедро делится, вырабатываемым теплом с окружающей средой.

Как преимущество классических котлов иногда указывают то, что в них, якобы, можно сжигать дрова с высокой влажностью, но как по мне, топить сырыми дровами – себя не уважать.

Не важно, в каком котле, пиролизном или традиционном, дрова, прежде чем начать давать тепло, должны пройти начальные стадии пиролиза, а именно нагрев и испарение влаги. Значит если мы используем для отопления дрова с влажностью 20% (это на 10 кг. сухих дров вылить сверху 2 литра воды), то есть пятая часть по весу в них балласт, на нагрев и испарение которого также придется потратить часть топлива, которая уже не будет использовано для отопление дома.

Если уж быть абсолютно точным, то топливо не горит «напрямую», горят газообразные продукты пиролиза. Это означает, что прежде чем дрова начнут

гореть

, то есть окислятся кислородом воздуха с выделением тепла, они должны быть нагреты до температуры испарения влаги в них, после этого должен пройти сам процесс испарения этой влаги, а уже потом начнется собственно пиролиз и горение пиролизных газов. Причем, процессы

первой и второй стадии

идут с поглощением тепла, так необходимого для пиролиза самой древесины, без которого не будет и самого процесса горения.

Мой выбор

Если после прочитанного, вы уже не планируете топить сырыми дровами, то исходя из своего жизненного опыта, я бы рекомендовал именно пиролизный котел.

До этого, у меня уже был двухлетний опыт эксплуатации шахтного колосникового котла KALVIS–2-70. Из выявленных недостатков отмечу, что его теплообменник невозможно было почистить от осевших на нем смол без предварительного разогрева до температуры выше 60°С. В конечном итоге, осознав все технологические изъяны этой конструкции, я решил обратиться к специалистам для её радикальной переделки. В результате этой глубокой модернизации я и стал обладателем пиролизного котла.

Установка

Котел лучше располагать в специально отведенном для него помещении, так как я еще не встречал котлов, которые не дымят в помещении при догрузке топливом (а мой, к тому же, иногда дымит еще и по причине несовершенства конструкции).

Кроме того котлы обычно комплектуются

дымососом

или

вентилятором наддува

, которые обычно, довольно прилично шумят. Остальные механизмы управления узлами СО (циркуляционные насосы, приводы воздушных заслонок, заслонка дымохода и шаровые краны с электроприводами) работают почти бесшумно.

Кроме прочего, нужно учитывать, котел для своей работы потребует большого притока воздуха в то помещение, в котором он находится, что станет причиной возникновения холодных сквозняков. Из всего выше сказанного, котел лучше располагать в отдельном помещении в теле дома.

Дымоход у меня расположен вертикально без изгибов и является частью внутренней стены дома, и во время работы котла дополнительно излучает тепло в дом.

Так как котел – это агрегат, в котором генерируемое тепло передается теплоносителю воде, то на его поверхности нет «раскаленных» частей, так как он не нагревается выше температуры кипения воды. Кроме того водяная рубашка снаружи, обычно защищена кожухом, температура которой редко превышает 30 — 35 град.

Заготовка дров и не только.

Основным видом топлива для пиролизного котла является древесина.

Годятся любые дрова: хвойные, лиственные, сосновые, дубовые, березовые и т.д. Все они имеют примерно одинаковую теплотворную способность. Твердые породы, такие как дуб, имеют теплотворную способность выше, но они и стоят дороже, так что гонятся за ними я особого смысла не вижу. Для заготовки отлично подходит любое мертвое дерево, упавшее или сухостой. Главное, что бы дрова были не сырые и не дорогие, лучше лично заготовленные, и для кошелька и для здоровья полезнее (можно запросто сэкономить на абонемент в фитнес-клуб). Отчасти потому, что при покупке на стороне трудно соблюсти все выше перечисленные условия, я и не люблю покупать дрова. Мне как-то в первый отопительный сезон привезли машину дров из лесхоза, так их остатки весной выпустили побеги и укоренились у меня во дворе. С тех пор, дрова заготавливаю только самостоятельно.

Кроме дров пиролизный котел с удовольствием потребляет солому, пеллету, стружку, торфяные брикеты и обычный торф, сортированные бытовые отходы (бумага, пластик, упаковка, все кроме ПВХ) и все это приправленное отработанным маслом или любыми другими отходами жидких углеводородов.

Но лучшим топливом для котла может стать автомобильная покрышка. Теплотворная способность автомобильной покрышки значительно превышает теплотворную способность лучших пород древесины и составляет 32 ГДж/т. Сравнится с ней может, разве что, теплотворная способность высококачественного угля. Ко всему этому покрышка имеет нулевую влажность, что тоже является положительным моментом. Ну а если у кого-то еще есть сомнения в том, что покрышка может довольно прилично гореть, можете глянуть на выходящие газы из моей трубы и на огонь в пиролизной камере.

Газы от сжигаемых покрышек
Огонь горящих покрышек
Так выглядят, подготовленные к загрузке в котел, автомобильные шины

То, что не только я расцениваю шину как прекрасное топливо, можно оценить по количеству


объявлений

, которые предлагают металлокорд, остающийся после ее сжигания.

Экологические нормы и их нарушение

Также должен акцентировать внимание на том, что ни в ком случае не призываю к повсеместному сжиганию автомобильных шин в домашних отопительных агрегатах. Живя в обществе среди людей, обустраивая свой быт, мы не должны причинять неудобства своим соседям, в том числе наши действия не должны нарушать законодательства государств, гражданами которых мы являемся.
Шина как топливо упоминается мною в этой статье только как частный удачный опыт, который стал возможен после основательной модернизации серийного бытового котла, при условии постоянного пристального контроля за процессом горения через видеокамеру и оперативного управления.

Для обеспечения пожарной безопасности в котельной я на ее потолке разместил два автоматических порошковых

огнетушителя типа Буран 2,5

и автономный

датчик дыма

.

Розжиг

Котел легче разжечь

небольшим количеством дров

(такая закладка осуществляется через нижнее окно загрузи дров), но при желании можно запустить котел и с полной загрузкой (для такой загрузки используется верхнее окно загрузки дров).

При запуске с полной загрузкой разжигаю котел через пиролизную горелку с помощью заранее вставленного в нее фитиля из гофрокартона (вид сверху на пиролизную горелку через нижнее окно загрузки топлива). Также облегчает розжиг небольшое количество отработанного моторного масла и мелкие дровяные щепки.

Продукты сгорания

Пиролизную камеру котла (он же зольник), чистить приходится каждый раз после отопительного цикла (примерно 10 – 12 часов непрерывной работы), так как объем ее ограничен, а пиролизным газам все же нужно где-то гореть.

Теплообменники котла я стараюсь чистить через отопительный цикл, то есть примерно два раза в месяц, так как от степени их чистоты зависит эффективность отбора тепла сгенерированного в пиролизной камере. Обычно, после одного цикла отопления остается ведро золы и почти чистый металлокорд от шин. И зола и металлокорд, как оказалось, являются ценным продуктом для дальнейшего использования.

Продуктами полного сгорания топлива ТТК являются углекислый газ, вода и зола. Вот именно водяной пар и окрашивает дым в белый цвет на непрогретом дымоходе. Продуктом неполного сгорания топлива ТТК может стать сажа. Значительное ее количество может окрашивать дым в черный цвет, а незначительное, в смеси с водяным паром, в различные оттенки серого.

Конструкция котла

На фронтальной стороне моего котла расположены три дверцы:

  • Верхняя дверца нужна для того, чтобы увеличить объем разовой загрузки. Чем больше за один раз удается загрузить дров, тем реже приходится это делать.
  • Средняя дверца нужна для обслуживания котла (чистка от золы, подготовка к новой растопке), через самую верхнюю дверцу этого просто невозможно сделать. За ней находится камера загрузки.Внешний вид камеры загрузки

    Эта камера ещё называется газогенераторной, так как именно в ней и происходит процесс пиролиза дров.


  • За нижней дверцей находится камера сгорания пиролизных газов.Некоторые подробности про расположение камеры сгорания

    Камера сгорания (камера дожига) расположена под камерой загрузки топлива для того, чтобы локализовать определенный объем топлива участвующего в процессе горения. То есть, в пиролизном котле горят только те дрова, которые находятся в зоне охвата воздушных заслонок (это ниже средней дверцы и немного на высоте самой средней дверцы), остальное топливо — просто запас, который по мере выгорания опускается в зону горения. Если же пиролизную камеру расположить сверху, а топливо поджигать снизу, то пламя подымаясь снизу вверх по дровам будет пиролизовать все топливо сразу и вместо горения мы получим много дыма и как следствие смолистые вещества на теплообменнике.


Воздух на топливо в моем ТТК подается через три воздушные заслонки в разные зоны котла, что дает возможность получить наиболее эффективное сгорание топлива.

Наличие 3-х воздушных заслонок, графика температуры в дымоходе и видеокамеры в пиролизной камере позволяет минимизировать тепловые потери и получить наиболее эффективное сгорание не только различных видов древесины, но и более калорийного топлива, такого как сортированные бытовые отходы и изношенные автомобильные шины.

Немного теории

Обычно в ТТ пиролизные котлы воздух подается в строгом заранее спроектированном соотношении без учета особенности топлива, его фактической влажности и стадий, которые оно проходит по мере его выгорания в котле. Это приводит к тому, что иногда воздуха вполне достаточно для эффективного сгорания проектного топлива (к примеру сосновых дров), но чаще воздуха либо меньше чем нужно, (и тогда продукты неполного сгорания топлива конденсируются на теплообменнике ТТК в виде дегтя), либо больше чем нужно (и тогда лишний воздух не участвующий в процессе горения остужает теплообменник, и уносит в атмосферу драгоценное тепло которое сгенерировал ТТК).

Мой котел, как и большинство пиролизных котлов, родился с одной заслонкой (сейчас она средняя по высоте, она же и основная). Заслонка расположена на фронтальной части котла, ниже нижней двери загрузки топлива.

Воздух через нее подается на топливо, расположенное, над горелкой и охватывает примерно 100 см3 дров. Это тот объем топлива, который участвует в основном процессе горения. Этот же объем топлива формирует угольную подушку, на которой воспламеняются пиролизные газы.

Верхняя заслонка расположена под обшивкой, выше нижней двери загрузки топлива. Она появилась уже позже, в ее задачу входит формирование дополнительного объема пиролизных газов, уже после того как топливо расположенное в зоне охвата средней заслонкой прошло с первой по третью стадии пиролиза, и уже не выделяет в достаточном количестве горючих газов, по отношению к подаваемому через нее (среднюю заслонку) объему воздуха.

Верхняя заслонка

Нижняя заслонка появилась уже последней по причине необходимости подачи дополнительного объема воздуха при сжигании более калорийного топлива, чем дрова, к примеру, автомобильная шина. Расположена нижняя заслонка над дверью камеры сгорания и подает дополнительный воздух в камеру сгорания.

Средняя и нижняя заслонки

В качестве приводов для этих заслонок используются недорогие, но вполне пригодные для этой цели сервомашинки

MG996R 15кг

.

Система отопления

Обычно, счастливые обладатели ТТК, проходят естественные стадии эволюции:

  1. Приобретение котла и познание первой радость от тепла, принесенного им в дом. Кормят его маленькими порциями дров, кормят часто и с удовольствием.
  2. Потом пытаются растянуть время между кормежкой. Потом пытаются экспериментировать с различными видами корма: топят исключительно дубом, акацией, и даже редким в наших краях, углем.
  3. В конце концов, приходит понимание, что «котел существует для меня», а не «я для котла».
  4. После этого владелец котла начинает подыскивать в доме место под теплоаккумулятор (ТА).

Мне повезло больше чем остальным, еще в процессе проектирования дома я спланировал себе место под ТА, благополучно миновав эту начальную стадию.

В качестве теплоаккумулятора можно использовать любую емкость, которая выдержит давление в Вашей СО (у меня оно не превышает 1,5 кг/см2), либо сделать ТА косвенного нагрева (водяной контур такого ТА обменивается теплом с контуром котла через дополнительный теплообменник), тогда его будет легче вписать в пространство комнаты. Здесь можно подробнее ознакомится с моим.

Необходимо также учитывать, что температура воды в ТА нередко доходит до 94°С, поэтому материал из которого изготовлен ТА и труба подводящая в него теплоноситель должны выдерживать эти температуры.

Теплоаккумулятор не обязательно ставить в котельной рядом с ТТК (даже лучше за ее пределами), монтировать его можно в любом удобном для Вас помещении дома (можно даже так).

Также пришлось приобрести Ладдомат 21, хотя вполне можно было обойтись трехходовым смесительным клапаном и циркуляционным насосом контура котла.

Понадобились так же термостатические смесительные клапаны для контура теплого пола и контура радиаторов, хотя жизнь в последствии показала, что радиаторы в СО с ТТК и ТА бессмысленны.

Оказался не лишним в СО с ТТК и бойлер косвенного нагрева, ну и дальше уже по мелочи: расширительный бак, кран шаровый с электроприводом контура ТА, контура котла и контура бойлера. Насосы циркуляционные для контуров бойлера косвенного нагрева, теплых полов и радиаторов.


Легенда

1. Заслонка подачи воздуха
2. Привод заслонки подачи воздуха TowerPro MG996R
3. Датчик температуры воды на входе в котел ( температура обратки) — ds18b20
4. Привод заслонки дымохода
5. Дымосос
6. Датчик температуры дыма — (ТХА)
7. Кран шаровый с электроприводом контура котла
8. Датчик температуры воды на выходе из котла ( температура подачи) — ds18b20
9. Насос циркуляционный контура котла, входящий в состав Ладдомат 21
10. Датчик температуры воды нижней части ТА №1 — ds18b20
11. Теплоаккумулятор №1 — 4м3
12. Датчик температуры воды в верхнем патрубке ТА №1 — ds18b20
13. Кран шаровый с электроприводом контура ТА
14. Расширительный бак
15. Насос циркуляционный бойлера косвенного нагрева
16. Вход системы водоснабжения
17. Бойлер косвенного нагрева
18. Термостатический смесительный клапан контура радиаторов
19. Радиаторы отопления
20. Насосы циркуляционные контура теплых полов и контура радиаторов
21. Теплый пол
22. Термостатический смесительный клапан контура теплого пола
23. Датчик температуры воды нижней части ТА №2- ds18b20
24. Датчик температуры воды в верхнем патрубке ТА №2 — ds18b20
25. Кран шаровый подпитки водой системы отопления
26. Теплоаккумулятор №2 (косвенного нагрева) — 4м3
27. Показания температуры с устройства «Комнатный термостат».
28. Показания температуры с устройства «Шлагбаум»


Автоматика

По мере эксплуатации своей СО постепенно пришло понимание, что система, в том виде в котором она родилась, имела существенные недоработки.

Оказалось, что системах отопления на базе ТТК + ТА, есть смысл соблюсти ряд условий:

  1. Стремится отправлять в ТА только излишек тепла от ТТК.
  2. Отсекать ТТК от остальной системы отопления (СО) после прекращения им генерации тепла, так как после выгорание топлива нем, ТТК из генератора тепла превращается в его потребителя и начинает высасывать ранее запасенное тепло из ТА.

Поначалу приходилось вручную подключать ТТК к СО во время запуска и так же вручную его отключать от нее. Вручную делить тепловые потоки как в начале запуска ТТК, так и уже в процессе работы котла, когда формируется избыток тепла. К тому же штатный регулятор воздушной заслонки был слишком инерционен и не справлялся с поставленными перед ним задачами.

И тогда некоторые свои простые функции по управлению котлом было решено переложить на хрупкие плечи автоматики. Использование электронного блока управления (БУ), избавило меня от выполнения множества рутинных операций. Также, попутно, БУ справляется с такой тривиальной задачей как, защита ТТК от перегрева, то есть делает то, что делают подавляющее большинство фабричных БУ ТТ котлов.

Мой первый блок управления ТТК был далёк от совершенства.

Принципиальная схема

Каждый раз, когда мне нужно было подправить или изменить логику работы СО у меня пухла голова когда я смотрел на эту схему и пытался понять как же она работает.

В конце концов, при участии добрых людей, БУ приобрел тот вид, который он имеет сегодня, а также столь необходимый для меня функционал.
На экране в графическом виде отображается текущее состояние основных узлов СО, которые необходимо контролировать. При этом экран не перегружен информацией, и она легко читается.
Дополнительную информацию о том, какое оборудование в данный момент задействовано блоком управления можно получить от светодиодов блока реле.

Схемотехника

БУ моего котла собран на базе модуля Arduino Mega 2560. Выбор пал на Ардуино, потому что широко распространено, легко доступно, хорошо документировано, в сети множество уроков по его программированию, огромное дружелюбное интернет-сообщество, которое поможет, подскажет, научит.

Именно Ардуино позволяет реализовать функционал Вашего устройства, ограниченный лишь Вашей фантазией. К примеру, Ваш БУ зимой может управлять ТТК, но достаточно сменить в нем прошивку и подключить разъем силовых устройств к другой группе, и он станет управлять системой полива Вашего приусадебного участка или, к примеру, теплицей. С фабричным БУ ТТК таких фокусов не проделаешь.

Список элементов блока управления

1. Arduino Mega 2560

2. Arduino Ethernet Shield W5100

3. Графический дисплей QC12864B

4. 4-канальный реле модуль – 2 шт.

5. DC-DC конвертер понижающий 4…38В в 1.25…32В для питания блока реле и дисплея.

6. DC-DC конвертер понижающий 4.5…28 В в 0.8…20 В 3А на MP1584 для отдельного питания «бутерброда» Arduino Mega 2560 + Arduino Ethernet Shield W5100

7. Цифровой усилитель термопары MAX31855

8. Термопара ТХА

9. Датчик температуры Dallas DS18B20 – 4 шт.

10. Привод заслонки подачи воздуха TowerPro MG996R

11. Резистор металлопленочный 4.7 кОм

Для питания БУ используется 12 вольтовый аккумулятор, который в свою очередь подключён к инвертору (600Вт). Он же обеспечивает работоспособность циркуляционных насосов СО.

Программное обеспечение

Мой блок управления котла, подключён к

облачному сервису

, это позволяет удаленно контролировать состояние системы, и при необходимости, так же удаленно, вносить корректировки в работу котла и системы отопления в целом. Зачем спрашивается удаленный контроль системы отопления и в частности удаленный контроль за работой ТТК? Полагаю, что только очень смелый человек может себе позволить оставить работающий котёл только под присмотром БУ стоимостью чуть больше 100 долларов. Я же приобрел уверенность в необходимости удаленного контроля, по мере приобретения своего личного восьмилетнего опыта эксплуатации ТТК.

Этот сервис предоставляет чрезвычайно полезную возможность графического представления данных с температурных датчиков, расположенных в ключевых точках СО, что в свою очередь не только дает представление о текущем статическом состоянии СО, но и о динамике развития происходящих там процессов. Так в частности данные полученные из вкладки «Графики» дают представление о текущем состоянии СО, корректность работы отдельных ее составляющих в соответствии заданной БУ программой, и в отличие от данных полученных с монитора БУ, дают представление о динамике этих данных, скорость изменения и направления движения (рост или понижение), что особенно важно в момент пороговых (критических) значений температур.

Произошла ли подпитка ТТК холодной водой из ТА или нет, мы можем удаленно, оперативно отследить на графике «Котел вход», а имела ли эта подпитка ожидаемый результат по защите котла от перегрева можем отследить на графике «Котел выход». Если же ожидаемого снижения температуры воды на входе/выходе из котла не произошло, значит по какой-то причине не открылся кран контура ТА и владельцу котла нужно принять адекватные меры по защите ТТК.

Так же данные полученные с этих графиков позволяю оперативно заметить и устранить ошибки котельщика допущенные при управление котлом.

В частности, благодаря графику «Дымовая труба» я вовремя заметил, что забыл вернуть в рабочее положение распределительную заслонку, которая направляет продукты сгорания топлива минуя теплообменник котла в дымоход (обычно ее переводят в такое положение при догрузке топлива, для снижения дымления в помещение), что в свою очередь привело к забросу температуры в дымоходе выше 250°С.

Графики работы Ладдомата

Противофазное поведение температур на графиках «Котел выход» и «Котел вход» обусловлено особенностями работы такого узла СО как Ладдомат 21 (на схеме обозначен № 9). Дело в том, что в его обязанность входить обеспечение поддержания температуры теплоносителя (в нашем случае вода) на входе в котел выше 55°С. Эта функция обеспечивается термостатическим клапаном, который входит в состав Ладдомат 21.
Так как система ТТК + Ладдомат 21 достаточна инерционна, то мы и наблюдаем на графике противофазное колебание температур. Такое колебание температур, на графиках «Котел выход» и «Котел вход» свидетельствует о нормальной работе СО в целом.

Графики работы теплообменника

По достижении пороговой температуры на выходе из котла выше 85°С. БУ ТТК дает команду на открытие шарового крана (№13), при этом горячая вода поступает уже не только в отопительные приборы дома (теплый пол и радиаторы), но и в ТА (№12), при этом холодная вода выходящая из ТА поступает на вход в ТТК, что в свою очередь приводит к снижению температуры на выходе из котла. Другими словами, всё избыточное тепло направляется в теплоаккумулятор.

Графики защиты от перегрева

Если обычной меры (подпитки котла водой из ТА) оказалось не достаточной и температура на выходе из котла продолжает расти, то БУ ТТК даёт команду на закрытие воздушных заслонок и заслонки дымохода. Это позволяет снизить мощность котла и нормализовать температуру воды на его выходе. Таким образом происходит защита котла от перегрева.

Графики ручного регулирование воздушных заслонок

График температуры в дымовой трубе, дает представление о стадии в которой находится ТТК (розжиг, активный пиролиз или выгорание остатка топлива) и в совокупности с видео, получаемым из пиролизной камеры, позволяет сделать вывод о состоянии пиролизной камеры и при необходимости удаленно (через сайт) откорректировать положение воздушных заслонок управляющих качеством сгорания топлива.
Так к примеру через 85 минут после запуска котла, уменьшилось выделение пиролизных газов в зоне охвата средней воздушной заслонкой, что привело к снижению температуры дыма. После смены положение заслонок, верхней — с 0% на 48% и средней — с 100% на 50% (где 0 – полностью закрыта, 100% — полностью открыта) температура дымовых газов снова выросла.

Графики начала активной стадии пиролиза

На этой части графика отображено начало активной стадии пиролиза шины, это видно по стремительному росту температуры дыма и температуры теплоносителя на выходе из котла, и как следствие увеличичение мощности котла. В этот момент нужно откорректировать положение воздушный заслонок на период активной стадии пиролиза шины.


График дымохода

Глядя на этот график можно сделать вывод, что продолжительность работы котла составила примерно 20 часов 30 минут. После розжига котел перешел в активный режим (температура дыма более 110°С) примерно через 30 минут поджога дров. Еще через 30 минут температура дыма перешла границу 135°С и котел перешел в режим свободной тяги (БУ отключил дымосос и открыл заслонку дымохода). Далее котел работал на максимальной своей мощности, примерно, до 14 часов 30 минут (в это время, скорее всего, была произведена догрузка котла топливом).
В таком режиме котел доработал до 5 часов утра следующего дня и при понижении температуры в дымоходе ниже 110 град. БУ ТТК перевел котел в спящий режим (отключил циркуляционный насос («Ладдомат 21»), №9, закрыл шаровый кран контура котла №7, выключил дымосос №5, закрыл заслонку дымососа №4, открыл кран шаровый контура ТА №13).
Далее БУ снабжал дом теплом из ТА. У меня всего два ТА, каждый объемом, примерно по 4 м3. Разряжал я их поочередно, тепла накопленного в них мне хватило примерно на пять дней.

Таким образом, графики во вкладке «История» дают возможность анализировать работу всей системы за уже прошедшие периоды и прогнозировать очередной запуск ТТК в соответствии с потребностями жильцов дома. Кроме того, такой взгляд со стороны даёт понимание для дальнейшего совершенствования системы отопления.

Заключение

Иногда у меня спрашивают, почему я выбрал дровяное отопление? Я отвечаю, мне просто повезло что у меня не было рядом газовой трубы. Теперь я счастливый человек, я не знаю, сколько стоит «газ для населения», не принимаю участия в обсуждении тарифов за отопление, меня просто это не беспокоит.

Справится ли женщина или подросток с твердотопливным котлом? Думаю, да, особенно если не будет другой альтернативы. Справлялись ведь как-то раньше, пока не развилась всеобщая «газовая зависимость».

Справляются и сейчас в далеко не бедных странах, к примеру, Германии или Испании.

К слову сказать, я как-то, на всякий случай (ну там болезнь одолеет, или откровенно лень будет) установил дополнительно к ТТК еще и электрокотел на 45кВт, но за 6 лет я включал его только один раз, когда проверял после монтажа.

Мои хорошие знакомые, беспокоясь обо мне, иногда спрашивают: «Не в тягость ли тебе вся это возня? Не возникало ли желания бросить всё и переехать туда, где есть центральное отопление?». Так вот, не в тягость, наоборот, для меня это очень увлекательное занятие для реализации своих творческих потребностей. Я, видите ли, пою ужасно, танцую плохо, картины вовсе не пишу, чем спрашивается еще можно скрасить долгие зимние вечера?

Пиролизные котлы: вопросы и ответы

ВОПРОС ОТВЕТ

Можно ли переделать обычный котел в пиролизный?

Нельзя. Но можно усовершенствовать обычный котел. Три варианта:

  • Без вмешательства в конструкцию котла – установить теплоаккумулятор, система станет более эффективной.
  • С минимальным вмешательством в конструкцию котла – установить ручной регулятор температуры или вентилятор. Как правило, на теле котла достаточно заглушенных технологических отверстий, куда можно установить ручной термостат. Установка вентилятора требует минимальной доработки нижней дверцы.
  • С вмешательством в конструкцию котла – вмонтировать экономайзер.

Бывают ли пиролизные котлы на угле?

Да, бывают, причем их конструктивные отличия от дровяных – минимальны.

Пиролизный котел обязательно должен иметь ФОРСУНКУ для сжигания пиролизных газов. У дровяных она выполнена из керамики (неподвижна) – самый термостойкий и долговечный материал. У универсальных пиролизных котлов (дрова-уголь) и у угольных — форсунка подвижная, выполнена из набора чугунных пластин, смонтированных на трубе – для удобства очистки котла от шлака. В дровяных котлах шлак не образуется.

Нужно ли заземлять пиролизный котел?

Да, нужно. Котел — это составная часть системы отопления, которая по правилам должна иметь заземление.

Пиролизный котел и котел длительного горения – это одно и то же?

Только в том смысле, что пиролизные котлы «горят» в разы дольше, чем обычные. Иными словами, пиролизные котлы – это всегда котлы длительного горения. Но котлы длительного горения – это не всегда пиролизные котлы.

Котлы длительного горения – это котлы с большой продолжительностью горения на одной загрузке (от нескольких часов до нескольких дней). При этом качественные показатели горения (КПД и уровень вредных выбросов) у них такие же, как у обычных котлов, а высокая продолжительность горения обусловлена конструктивными особенностями:

  • Большой объем загрузочной камеры. Это как если в обычный автомобиль установить топливный бак в 2 раза больше обычного.
  • Конструкция камеры сгорания имеет вытянутую в вертикальном направлении форму и позволяет поддерживать горение в одной точке. Топливо горит снизу, там, где происходит подача воздуха, и все загруженное топливо опускается по мере выгорания. Или же топливо горит сверху, а рукав подачи воздуха имеет подвижную конструкцию и опускается по мере выгорания все ниже. Такой процесс сжигания топлива можно сравнить с горением бенгальского огня: чем длиннее палочка, тем дольше он горит.
  • Широкий диапазон регулировки мощности (от 20 до 100%) с помощью термостата и воздушной заслонки.

Тут надо учитывать, что длительное горение на одной загрузке не избавляет пользователя от необходимости периодически (раз в 2-4 часа) подходить к котлу для контроля и корректировки работы термостата и положения подающего рукава. Что практически сводит на нет все его достоинства.

Существуют ли энергонезависимые пиролизные котлы?

Да, существуют. Но они более требовательны к высоте и конструкции дымохода. Их мощностной ряд ограничивается 25 кВт. Иначе пиролизными их назвать нельзя.

Что случится с энергозависимым пиролизным котлом при внезапном отключения электричества?

В гравитационной системе отопления или при наличии теплоаккумулятора и Laddomat – ничего, в худшем случае он погаснет.  
Это касается любого твердотопливного котла: при отключении электричества, котел может перегреться и закипеть.

Нужен ли полноценный (выше конька) дымоход пиролизному котлу, оснащенному вентилятором?

Да, нужен. По нескольким причинам:

  • вентилятор (вытяжной или нагнетательный) очень маломощный и обеспечивает движение воздуха и дымовых газов только в теплообменнике котла, а удаление дымовых газов через дымоход происходит так же, как у обычного котла.
  • низкий дымоход не обеспечит хорошую тягу и через открытые форточки может попасть в дом.

Нужен ли пиролизному котлу теплоаккумулятор?
 

С теплоаккумулятором любой твердотопливный котел станет более эффективным.

Можно ли устанавливать пиролизный котел с большим запасом (+30-80% от номинала) мощности?
 

Можно, но только при наличии теплоаккумулятора — избыток тепла нужно куда-то «складировать».  А работа котла на пониженной мощности чревата низкотемпературной коррозией.

Утверждается, что пиролизные котлы работают намного экономичнее обычных. За счет чего достигается экономичность и в чем она заключается?
 

Экономичность заключается в экономии топлива.
КПД обычного котла 65-78%, КПД пиролизного котла — 82-91%. Это значит, что котел эффективнее сжигает топливо. Иными словами, при прочих равных условиях, топлива на отопительный сезон пиролизному котлу требуется до 26% меньше.

Газогенераторный и пиролизный котел это одно и тоже?
 

По сути, да. Но европейские производители выделяют газогенераторные котлы в отдельную категорию. Отличия таких котлов —  в конструкции пиролизной камеры: она имеет бОльшие размеры и улучшенную конструкцию. Температура генерации выше, качественный состав пиролизных газов лучше, и, как следствие, выше температура сгорания газа. Поэтому у газогенераторных котлов КПД больше 90% и класс энергоэффективности и экологической безопасности тоже выше.

На сколько хватает одной загрузки дров (котел 30 квт, «за бортом» -20°)?

В режиме поддержания системы отопления — гарантированно на 6-8 часов (80-90% нагрузки от номинала), при хорошей термоизоляции здания – на 8-10 часов.

Какую автоматику можно использовать при эксплуатации пиролизного котла?

Пиролизные котлы обычно снабжены штатной автоматикой управления. Дополнительно можно подобрать универсальную автоматику для такого типа котлов — Termoventiler, TECH, Siemens, Honeywell и др. Или в соответствии с рекомендациями производителей.

Сколько раз в сутки придется топить пиролизный котел?
 

Всё зависит от сезона – температуры на улице. В средней полосе: 1 раз в межсезонье и 1-2 раза зимой, а при наличии теплоаккумулятора —  1-1,5 раза в сутки зимой и 2-3 раза в НЕДЕЛЮ в межсезонье.

Есть ли в этих котлах защита от перегрева? Если нет, возможно ли ее установить дополнительно? В правильных пиролизных котлах защита от перегрева предусмотрена.

Будет ли функционировать котел, если лопнула форсунка (или любая другая деталь из керамической оснастки)?

Сквозные трещины керамики не влияют на работоспособность котла. Но за ними может последовать более масштабное разрушение керамики, при котором эксплуатация станет невозможна. Это значит, что менять деталь нужно, но всегда есть запас времени для ее приобретения.

Требования производителя – сухие дрова (20%), что будет, если использовать дрова с высокой влажностью или откровенно сырые?

Котел работать будет и на влажных дровах, но на пониженной мощности.

Твердотопливный пиролизный котел длительного горения ТРАЯН Т-20-2КТ (без автоматики) — Котлы твердотопливные

Траян.

На сайте представлена РРЦ (цена от Производителя), мы не можем указать её ниже, зато можем сделать Вам скидки, например, на установку — Звоните! Тел. 225-07-19 По цене и доставке договоримся.

ЕСТЬ быстрая доставка, рассрочка, честная гарантия и скидки! — просто позвоните! Тел. 225-07-19. Мы Вас ждём.

Все газогенераторные котлы серии Т-20 имеют мощность 20 кВт и эффективны в отоплении помещений площадью до 200 квадратных метров. Это универсальное решение для домов и небольших производственных помещений, магазинов, надежный котел из жаростойкой стали толщиной 5 мм. Длительность работы на одной закладке котла серии Т-20 составляет в среднем до 8 часов, что позволяет существенно экономить топливо и ваше время. Объем теплоносителя в котле 39 литра. Котлы серии Т-20 имеет диапазон регулирования мощности от 40% до 100%, в этих приделах достигается наибольший КПД котлов в районе от 82 до 85%. Цена на газогенераторные котлы серии Т-20 начинается от 49990 за базовую комплектацию.

С помощью котлов «Траян» серии Т-20 можно смонтировать систему отопления с естественной циркуляцией теплоносителя. Пиролизные котлы «Траян» просты в обслуживании и установке. При установке твердотопливных котлов «Траян» нет необходимости получения разрешений контролирующих органов (при высоте потолка не более 2,7 метров).

Двухконтурный газогенераторный котел на дровах может применяться как для нагрева горячей воды для технических нужд так и как контур аварийного охлаждения при дооснащении специальным клапаном.

  • Котел ориентирован на использование в помещениях с площадью до 150 м2: дачи, загородные дома
  • Полная гарантия завода изготовителя 30 месяцев со дня продажи
  • Допускается использовать воду или антифриз для систем отопления (при использовании антифриза нужен циркуляционый насос)
  • Расчетная продолжительность горения от одной закладки сухого топлива 8-10 часов при условии соблюдения правильности эксплуатации
  • котлы серии Т дополнительно комплектуются автоматическим регулятором тяги с термоманометром.

В комплект с твердотопливным пиролизным котлом длительного горения ТБ-20-2КТ входит:

  • паспорт,
  • комплект документов,
  • шибер,
  • зольный ящик,
  • колосниковую решетку,
  • заглушка ТЭН,
  • котлы серии Т дополнительно комплектуются автоматическим регулятором тяги с термоманометром.

Технические характеристики

Тип камеры сгорания открытая
Тепловая мощность, кВт 20,0
КПД, % 85
Отпаливаемая площадь, м2 до 150
Диаметр дымохода, мм 150
Вес, кг 260
Производительность по ГВС при ∆25°C, л/мин
Габаритные размеры (ШхВхГ), мм  500x1080x790

Пиролизный котел DAKON KP PYRO F 21

Пиролизные водогрейные котлы DAKON KP PYRO (стальные) предназначены для сжигания дров с максимальной влажностью до 20%. Пиролизное сжигание в камере твердотопливного котла со специальной керамической форсункой гарантирует экономную и экологичную эксплуатацию с КПД — до 78%.

Преимущества котлов DAKON KP PYRO

  • большая камера загрузки топлива обеспечивает долговременный режим работы;
  • в котле можно сжигать поленья дров диаметром до 130мм, длина зависит от размеров камеры сгорания котла;
  • керамическая форсунка с горячей камерой сгорания обеспечивает идеальное сжигание;
  • простая регулировка первичного воздуха;
  • устранение золы один раз в 3-7дней;
  • современный дизайн.

Характеристики пиролизного котла DAKON KP PYRO F 21

Параметр KP PYRO F 21
Диапазон мощности, кВт 8-21
Объем загрузочной камеры, л 66
Топливо дрова
Потребление древесины при номинальной мощности (влажность 20%), кг/час 6,7
Объем воды в котле, л 76
Температура теплоносителя, С 70-90
Минимальная температура возвратной воды, С 65
КПД, % 78
Максимальное давление рабочее/испытательное, бар 3/4,5
Присоединение отопительной воды R 1 1/2″
Диаметр дымохода, мм 150
Необходимая тяга дымохода, мбар 0,20
Потребляемая мощность, Вт 80
Максимальная длина поленьев, мм 400
Общая высота, мм 1257
Ширина котла, мм 623
Глубина котла, мм 753
Масса нетто, кг 310

Что почитать: Для тех, кто не определился в выборе твердотопливного котла, рекомендуем почитать обзорную статью «Котлы на твердом топливе — котлы отопления нового поколения».
А также «Твердотопливные котлы длительного горения — современное отопление частных домов».

Справочник по воде – Отложения в котлах: возникновение и контроль

Отложения являются серьезной проблемой при эксплуатации парогенерирующего оборудования. Накопление материала на поверхностях котла может вызвать перегрев и/или коррозию. Оба этих условия часто приводят к незапланированным простоям.

Системы предварительной обработки питательной воды котлов достигли такого уровня, что теперь можно обеспечивать котлы сверхчистой водой. Однако такая степень очистки требует использования сложных систем предварительной обработки.Капитальные затраты на такие линии оборудования для предварительной обработки могут быть значительными и часто неоправданными, если сравнивать их с возможностями внутренней обработки.

Необходимость обеспечения котлов высококачественной питательной водой является естественным результатом повышения производительности котлов. Отношение поверхности нагрева к испарению уменьшилось. Следовательно, скорость теплопередачи через трубы с излучающими водяными стенками увеличилась, иногда превышая 200 000 БТЕ/фут²/час. Устойчивость к отложениям в этих системах очень низкая.

Требуемое качество питательной воды зависит от рабочего давления котла, конструкции, скорости теплопередачи и использования пара. Большинство котельных систем используют умягченную или деминерализованную подпиточную воду на основе цеолита натрия. Жесткость питательной воды обычно составляет от 0,01 до 2,0 промилле, но даже вода такой чистоты не обеспечивает работу без отложений. Поэтому необходимы хорошие программы внутренней очистки котловой воды.

ДЕПОЗИТЫ

Обычные загрязнители питательной воды, которые могут образовывать отложения в котлах, включают кальций, магний, железо, медь, алюминий, кремнезем и (в меньшей степени) ил и масло.Большинство месторождений можно отнести к одному из двух типов (рис. 12-1):

  • накипь, которая кристаллизовалась непосредственно на поверхности пробирки
  • шламовые отложения, которые осаждались в других местах и ​​переносились на поверхность металла проточной водой

Накипь образуется из-за солей, которые имеют ограниченную растворимость, но не являются полностью нерастворимыми в котловой воде. Эти соли достигают места отложения в растворимой форме и осаждаются при концентрировании путем выпаривания. Образовавшиеся осадки обычно имеют достаточно однородный состав и кристаллическую структуру.

Высокие скорости теплопередачи вызывают высокие скорости испарения, которые концентрируют оставшуюся воду в области испарения. Ряд различных соединений, образующих накипь, может осаждаться из концентрированной воды. Характер образующейся накипи зависит от химического состава концентрированной воды. Обычными составляющими отложений являются кальций, магний, кремнезем, алюминий, железо и (в некоторых случаях) натрий.

Точные комбинации, в которых они существуют, варьируются от котла к котлу и от места к месту внутри котла (Таблица 12-1).Накипь может образовываться в виде силиката кальция в одном котле и в виде силиката натрия и железа в другом.

По сравнению с некоторыми другими реакциями осаждения, такими как образование фосфата кальция, кристаллизация накипи является медленным процессом. В результате образуются четко очерченные кристаллы, а на металле трубки образуется твердый, плотный материал с высокими изоляционными свойствами. Некоторые формы накипи настолько устойчивы, что сопротивляются любому типу удаления — механическому или химическому.

Шлам – это скопление твердых частиц, которые осаждаются в котельной воде или попадают в котел в виде взвешенных частиц.Отложения ила могут быть твердыми, плотными и вязкими. При воздействии высоких уровней тепла (например, при опорожнении горячего котла) отложения ила часто запекаются на месте. Отложения шлама, затвердевшие таким образом, могут быть такими же неприятными, как и накипь.

Как только начинается отложение, частицы, присутствующие в циркулирующей воде, могут связываться с отложением. Не обязательно, чтобы внутричастичное связывание происходило между каждой частицей в массе отложений. Некоторые несвязанные частицы могут быть захвачены сетью связанных частиц.

Таблица 12-1. Составляющие кристаллической шкалы, идентифицированные с помощью рентгеновской дифракции.

Имя Формула
Акмит Na 2 OFe 2 O 3 4SiO 2
Анальцит Na 2 OAl 2 O 3 4SiO 2 2H 2 O
Ангидрит CaSO 4
Арагонит CaCO 3
Брусит Мг(ОН) 2
Кальцит CaCO 3
Канкринит 4Na 2 OCaO4Al 2 O 3 2CO 2 9SiO 2 3H 2 O
Гематит Fe 2 О 3
Гидроксиапатит Ca 10 (OH) 2 (PO 4 ) 6
Магнетит Fe 3 О 4
Нозелит 4Na 2 O3Al 2 O 3 6SiO 2 SO 4
Пектолит Na 2 O4CaO6SiO 2 H 2 O
Кварц SiO 2
Серпантин 3MgO2SiO 2 2H 2 O
Тенардит Нет 2 SO 4
Валластонит CaSiO 3
Ксонотлайт 5CaO5SiO 2 H 2 O

Связывание часто является функцией поверхностного заряда и потери воды при гидратации.Оксид железа, который существует во многих гидратированных и оксидных формах, особенно склонен к связыванию. Некоторые силикаты делают то же самое, и многие нефтяные загрязнители являются печально известными связующими для отложений из-за реакций полимеризации и разложения.

Помимо причинения материального ущерба за счет изоляции пути теплопередачи от пламени котла к воде (рис. 12-2), отложения ограничивают циркуляцию котловой воды. Они делают поверхность трубы шероховатой и увеличивают коэффициент сопротивления в контуре котла.Уменьшенная циркуляция в генераторной трубе способствует ускоренному осаждению, перегреву и преждевременному пароводяному разделению.

БОЙЛЕР ЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ

На рисунках 12-3 и 12-4 показан процесс циркуляции котла. Левые части U-образных трубок представляют собой сливные трубы и заполнены относительно прохладной водой. Правые ножки представляют собой генераторные трубки и нагреваются. Тепло генерирует пузырьки пара, а конвекционные потоки создают циркуляцию. Чем больше применяется тепла, тем больше вырабатывается пара и увеличивается скорость циркуляции.

При образовании отложений (Рисунок 12-4) шероховатая поверхность и частично суженное отверстие препятствуют потоку, уменьшая циркуляцию. При постоянном подводе тепла образуется одинаковое количество пара, поэтому пароводяной фактор в генерирующей трубе увеличивается. Вода в трубе становится более концентрированной, что повышает возможность отложения солей в котловой воде.

В экстремальных случаях отложения становятся достаточно сильными, чтобы уменьшить циркуляцию до уровня, при котором происходит преждевременное разделение пара и воды.Когда это происходит в печной трубе, отказ из-за перегрева происходит быстро. Когда отложения легкие, они могут не вызывать поломки труб, но снижают запас прочности конструкции котла.

Вплоть до преждевременного пароводяного разделения скорость циркуляции котла увеличивается при увеличении подводимой теплоты. Часто, как показано на рис. 12-5, точка перегиба (А) находится выше номинальной мощности котла. Когда контур грязный, точка перегиба кривой циркуляции в тепловводе смещается влево, и общая циркуляция воды уменьшается.Это представлено нижней ломаной линией.

Обращение и депонирование тесно связаны. Осаждение частиц является функцией подметания воды, а также поверхностного заряда (рис. 12-6). Если поверхностный заряд на частице относительно нейтрален в своей тенденции заставлять частицу либо прилипать к стенке трубки, либо оставаться во взвешенном состоянии, адекватная промывка водой удержит ее от трубки. Если циркуляция в контуре недостаточна для обеспечения достаточного охвата воды, нейтральная частица может прилипнуть к трубке.В случаях чрезвычайно низкой циркуляции может произойти полное испарение и отложение нормально растворимых солей натрия.

ХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА

Обработка карбонатом натрия была оригинальным методом борьбы с отложениями сульфата кальция. Современные методы основаны на использовании фосфатов и хелантов. Первая представляет собой осаждающую программу, вторая — солюбилизирующую программу.

Контроль карбонатов

До того, как в 1930-х годах была принята обработка фосфатами, образование накипи из сульфата кальция было серьезной проблемой котлов.Обработку карбонатом натрия использовали для осаждения кальция в виде карбоната кальция, чтобы предотвратить образование сульфата кальция. Движущей силой образования карбоната кальция было поддержание высокой концентрации карбонат-иона в котловой воде. Даже там, где это было достигнуто, широкое образование отложений карбонатом кальция было обычным явлением. По мере того, как давление в котле и скорость теплопередачи медленно росли, отложения карбоната кальция становились неприемлемыми, поскольку это приводило к перегреву и выходу из строя труб.

Контроль фосфатов

Фосфат кальция практически нерастворим в котловой воде.Можно поддерживать даже небольшой уровень фосфата, чтобы обеспечить осаждение фосфата кальция в воде бойлера вдали от поверхностей нагрева. Таким образом, введение фосфатной обработки устранило проблему отложений карбоната кальция. При образовании фосфата кальция в котловой воде достаточной щелочности (pH 11,0-12,0) образуются частицы с относительно нелипким поверхностным зарядом. Это не препятствует развитию скоплений отложений с течением времени, но отложения можно достаточно хорошо контролировать с помощью продувки.

В программе обработки осаждением фосфатов магниевая часть загрязнителей жесткости осаждается предпочтительно в виде силиката магния. Если диоксид кремния отсутствует, магний будет осаждаться в виде гидроксида магния. Если поддерживается недостаточная щелочность котловой воды, магний может соединиться с фосфатом. Фосфат магния имеет поверхностный заряд, из-за которого он прилипает к поверхности пробирки, а затем собирает другие твердые частицы. По этой причине щелочность является важной частью программы осаждения фосфатов.

Силикат магния, образованный в программе осаждения, не обладает особой адгезией. Однако он способствует накоплению отложений наравне с другими загрязняющими веществами. Анализ типичных отложений в котлах показывает, что силикат магния присутствует примерно в таком же соотношении к фосфату кальция, как магний к кальцию в питательной воде котла.

Контроль фосфатов/полимеров

Результаты обработки фосфатами улучшаются органическими добавками. Природные органические вещества, такие как лигнины, дубильные вещества и крахмалы, были первыми используемыми добавками.Органические вещества были добавлены, чтобы стимулировать образование жидкого шлама, который оседал в буровом барабане. Продувка дна из грязевого барабана удалила шлам.

В органической обработке достигнуто много успехов (рис. 12-7). В настоящее время широко используются синтетические полимеры, и упор делается на дисперсию частиц, а не на образование жидкого шлама. Хотя этот механизм довольно сложен, полимеры изменяют площадь поверхности и отношение поверхностного заряда к массе типичных твердых частиц котла. При правильном выборе и применении полимера можно изменить поверхностный заряд частицы (рис. 12-8).

Многие синтетические полимеры используются в программах осаждения фосфатов. Большинство из них эффективны для диспергирования силиката и гидроксида магния, а также фосфата кальция. Полимеры обычно имеют низкую молекулярную массу и имеют многочисленные активные центры. Некоторые полимеры используются специально для получения солей жесткости или железа; некоторые эффективны для широкого спектра ионов. На рис. 12-9 показаны относительные характеристики различных полимеров, используемых для обработки котловой воды.

Таблица 12-2.Эффективность фосфат/полимер можно поддерживать при высоких скоростях теплопередачи путем выбора подходящего полимера.

Хелант Контроль

Хеланты являются основными добавками в программе солюбилизирующей обработки котловой воды. Хеланты обладают способностью образовывать комплексы со многими катионами (жесткость и тяжелые металлы в условиях котловой воды). Они достигают этого, связывая металлы в растворимую органическую кольцевую структуру. Хелатированные катионы не осаждаются в котле.При применении с диспергатором хелатирующие агенты создают чистые поверхности у воды.

Поставщики и потребители хелатирующих агентов многое узнали об их успешном применении с момента их внедрения в качестве метода обработки питательной воды котлов в начале 1960-х годов. Хеланты были провозглашены добавками для «чудесного лечения». Однако, как и в случае с любым другим материалом, самой большой проблемой было правильное применение.

Хеланты представляют собой слабые органические кислоты, которые вводят в питательную воду котла в виде нейтрализованной натриевой соли.Вода гидролизует хелатирующий агент с образованием органического аниона. Степень гидролиза зависит от рН; полный гидролиз требует относительно высокого pH.

Анионный хелатирующий агент имеет реактивные центры, которые притягивают координационные центры на катионах (загрязнения жесткости и тяжелых металлов). Координационные центры — это области иона, восприимчивые к химической связи. Например, железо имеет шесть координационных центров, как и ЭДТА (этилендиаминтетрауксусная кислота). Ионы железа, поступающие в котел (т.г., как загрязнение из системы конденсата) в сочетании с ЭДТА. Все координационные центры иона железа используются ЭДТА, и образуется стабильный хелат металла (рис. 12-10).

NTA (нитрилотриуксусная кислота), еще один хелатирующий агент, применяемый для питательной воды котлов, имеет четыре координационных центра и не образует столь устойчивый комплекс, как ЭДТА. В случае NTA неиспользуемые координационные центры катиона подвержены реакциям с конкурирующими анионами.

Хеланты сочетаются с катионами, образующими отложения, такими как кальций, магний, железо и медь.Образовавшийся хелат металла растворим в воде. Когда хелат стабилен, осаждения не происходит. Хотя существует множество веществ, обладающих хелатирующими свойствами, ЭДТА и NTA на сегодняшний день являются наиболее подходящими хелатирующими агентами для обработки питательной воды котлов.

Логарифм константы равновесия реакции хелант-ион металла, часто называемой константой стабильности (Ks), можно использовать для оценки химической стабильности образовавшегося комплекса. Для реакции кальций-ЭДТА:

(Ca) 2+ (ЭДТА) 4

 

В таблице 12-3 перечислены константы стабильности для ЭДТА и НТА с обычными загрязнителями питательной воды.

 

Таблица 12-3. Константы стабильности обеспечивают меру химической стабильности комплексов хелант-ион металла.

 

Металл-ион

ЭДТА

НТА

Ca+2 10,59 6,41
Мг+2 8,69 5,41
Fe+2 14.33 8,82
Fe+3 25,1 15,9

Эффективность программы хелатирования ограничена концентрацией конкурирующих анионов. За исключением фосфата, конкурирующие анионы, ограничивающие хелатирование ЭДТА, обычно не являются серьезными. Щелочность и диоксид кремния, в дополнение к фосфатам, ограничивают использование NTA.

Хелант/полимерный контроль

Оксид железа вызывает особую озабоченность в современных программах очистки котловой воды.Отложения из питательной воды котла с низкой (менее 1,0 ppm) жесткостью устраняются с помощью программ хелатирования и могут быть уменьшены до 95% с помощью хорошей программы обработки полимерами/фосфатами. Оксид железа вносит все больший вклад в отложения в котлах из-за фактического устранения отложений жесткости во многих системах и потому, что высокая скорость теплопередачи многих котлов способствует отложению железа.

Хеланты с высокими показателями стабильности, такие как ЭДТА, могут образовывать комплексы отложений железа.Однако эта способность ограничена конкуренцией с гидрат-ионами. Опыт показал, что полагаться только на ЭДТА или другие хелатирующие агенты — не самый удовлетворительный метод контроля уровня железа.

При нормальных скоростях подачи хелатирующего агента происходит ограниченное хелатирование поступающего железа в виде частиц. Обычно этого достаточно, чтобы растворить некоторое количество примесей железа в конденсате. Хелатирование магнетита (оксид, образующийся в условиях котла — смесь Fe2O3 и FeO) возможно, потому что хелатирующий агент соединяется с железистой (FeO) частью магнетита.

Избыток (высокий уровень) хелатирующего агента может удалить большое количество оксида железа. Однако это нежелательно, поскольку высокий избыток хелатирующего агента не может отличить оксид железа, образующий защитное магнетитовое покрытие, от оксида железа, образующего отложения.

Комбинация хелатирующего агента/полимера является эффективным подходом к контролю оксида железа. Адекватное количество хелатирующего агента подается для комплексной жесткости и растворимого железа с небольшим избытком для растворения примесей железа. Затем добавляются полимеры для придания кондиционированности и диспергирования любых оставшихся загрязнений оксидом железа (рис. 12-11).

Программа хелатообразователя/полимера может производить чистые поверхности воды, способствуя гораздо более надежной работе котла (Рисунок 12-12). Графики очистки неработающих котлов могут быть продлены, а в некоторых случаях и вовсе исключены. Это зависит от оперативного контроля и качества питательной воды. Хеланты с высокой комплексообразующей стабильностью являются «прощающими» обработками — они могут удалять отложения, которые образуются, когда качество питательной воды или контроль обработки периодически отклоняются от стандарта.

Котлы с умеренными отложениями в виде карбоната кальция и фосфата кальция можно эффективно очистить с помощью программы очистки от хелатирующего агента в процессе эксплуатации.Программы очистки хелатирующего агента в процессе эксплуатации должны контролироваться и не должны применяться на сильно отложенных котлах или применяться в слишком быстром темпе. Хеланты могут вызвать отслоение больших скоплений отложений за короткий период времени. Эти скопления могут закупорить коллекторы или повторно отложиться в критических зонах циркуляции, таких как трубы стен печи.

В программе очистки от хелатирующего агента добавляется достаточное количество хелатирующего агента для растворения жесткости поступающей питательной воды и железа. Затем следует рекомендованный избыток хелантного корма.Настоятельно рекомендуется проводить регулярные осмотры (обычно каждые 90 дней), чтобы можно было контролировать ход лечения.

Уровень полимера в котле также должен быть увеличен выше нормальной концентрации. Это максимально удерживает частицы в объемной воде до тех пор, пока они не осядут в грязевом барабане. Для удаления частиц из котла необходимо увеличить количество «ударов» бурового барабана.

Программы очистки от хелатирующих агентов в процессе эксплуатации не рекомендуются, если анализы отложений показывают, что основные компоненты состоят из силикатов, оксида железа или любых других отложений, которые кажутся твердыми, прочно связанными или лишенными пористости.Поскольку в большинстве случаев такие отложения не удаляются успешно, очистка от хелатирующего агента в процессе эксплуатации в этих ситуациях не может быть оправдана.

Комбинации фосфат/хелат/полимер

Комбинации полимера, фосфата и хелатирующего агента обычно используются для получения результатов, сравнимых с обработкой хелатирующим агентом/полимером в котлах низкого и среднего давления. Чистота котла улучшается по сравнению с обработкой фосфатом, а присутствие фосфата обеспечивает простой способ проверки, подтверждающий наличие обработки в котловой воде.

Обработка только полимером

Программы обработки только полимерами также используются с определенным успехом. При такой обработке полимер обычно используется в качестве слабого хелатирующего агента для комплексирования жесткости питательной воды. Эти обработки наиболее эффективны, когда жесткость питательной воды постоянно очень низкая.

Очистка котловой воды высокого давления

Котлы высокого давления обычно имеют участки с высоким тепловым потоком и питательной водой, состоящей из деминерализованной подпиточной воды и высокого процента возврата конденсата.Из-за этих условий котлы высокого давления подвержены щелочному воздействию. Котлы низкого давления, в которых в качестве питательной воды используется деминерализованная вода и конденсат, также подвержены щелочному воздействию.

Существует несколько способов повышения концентрации котловой воды. Одним из наиболее распространенных является отложение оксида железа на трубах излучающих стенок. Отложения оксида железа часто довольно пористые и действуют как миниатюрные котлы. Вода втягивается в месторождение оксида железа. Тепло, подводимое к осадку от стенки трубы, генерирует пар, который проходит через осадок.На место пара поступает больше воды. Этот цикл повторяется, и вода под залежами концентрируется до чрезвычайно высокого уровня. Под отложениями может находиться 100 000 частей на миллион каустика, в то время как основная вода содержит только около 5-10 частей на миллион каустика (рис. 12-13).

Парогенераторы, поставляемые с деминерализованной или испаренной подпиточной водой или чистым конденсатом, могут быть защищены от щелочной коррозии с помощью обработки, известной под общим термином «координированный контроль фосфатов/рН».» Фосфат является буфером pH в этой программе и ограничивает локализованную концентрацию щелочи. Подробное обсуждение этой обработки включено в главу 11.

Если отложения сведены к минимуму, площади, где может скапливаться щелочь, уменьшаются. Чтобы свести к минимуму отложение железа в котлах высокого давления (1000-1750 фунтов на квадратный дюйм) были разработаны специальные полимеры, которые диспергируют железо и удерживают его в объемной воде.

Как и в случае с программами осаждения фосфатов и контроля образования хелатирующих агентов, использование этих полимеров с координированной обработкой фосфатом/pH улучшает контроль над отложениями.Рисунок 12-14 иллюстрирует эффективность диспергаторов в борьбе с отложением оксида железа. Условия испытаний: манометрическое давление 1500 фунтов на кв. дюйм (590 °F), тепловой поток 240 000 БТЕ/фут²/ч и скоординированный химический состав воды по программе фосфат/pH. Сравнение необработанной поверхности теплопередачи (показана слева) с условиями обработки полимерными диспергаторами (показаны справа) дает графическую иллюстрацию ценности диспергаторов в предотвращении отложений в парогенераторе. Способность уменьшать накопление оксидов железа является важным требованием при очистке котельных систем, работающих при высоком давлении и с питательной водой высокой чистоты.

В котлах сверхкритического давления используются все летучие вещества, обычно состоящие из аммиака и гидразина. Из-за чрезвычайно высокой вероятности образования отложений и загрязнения паром в сверхкритической прямоточной котловой воде недопустимы никакие твердые частицы, включая твердые вещества для обработки.

 

Рис. 12-1. Классификация депозитов.

Икс

Рис. 12-2. Отложения снижают передачу тепла от котельной трубы к котловой воде, повышая температуру металла трубы.Может произойти перегрев металла трубы и выход из строя.

Икс

Рис. 12-4. U-образная трубка иллюстрирует циркуляцию воды и образование пара с отложениями.

Икс

Рис. 12-5. Циркуляция в зависимости от подводимой теплоты в котловом контуре.

Икс

Рис. 12-6. На переносимые водой частицы действуют противоположные силы. Поверхностные заряды могут притягивать частицы к осадку. Поток воды «увлекает» частицу за собой.

Икс

Рис. 12-7.Экспериментальные котлы используются для оценки программ химической обработки в жестких условиях.

Икс

Рис. 12-8. (Слева) Сканирующая электронная микрофотография (увеличение в 4000 раз) кристаллов фосфата кальция и силиката магния, образовавшихся в котловой воде, не обработанной диспергатором. (Справа) При использовании сульфированного полимера рост кристаллов контролируется.

Икс

Рис. 12-9. Хотя многие полимеры доступны для обработки котловой воды, уровни производительности различаются.

Икс

Рис. 12-10. Большинство металлов имеют шесть реакционноспособных координационных центров. ЭДТА может эффективно связываться с каждым центром координации и образовывать стабильный комплекс.

Икс

Рис. 12-11. Хелант/полимер может обеспечить высокую степень защиты от отложений железа при условии, что используется соответствующий полимер. Даже члены одного и того же семейства полимеров, такие как полиметакрилат (ПМА), могут сильно различаться по своим характеристикам.

Икс

Таблица 12-2.Эффективность фосфата/полимера можно поддерживать при высокой скорости теплопередачи путем выбора подходящего полимера.

Икс
Тип обработки Концентрация для обработки котлов (частей на миллион) Скорость теплопередачи (БТЕ/фут 2 /ч) Рабочее давление (psig) % Уменьшение масштаба
Синтетический полимер А 10 185 000 300 44
Синтетический полимер B 10 185 000 300 93
Синтетический полимер C 10 185 000 300 94
Синтетический полимер B 5 185 000 300 56
Синтетический полимер C 5 185 000 300 94
Синтетический полимер B 10 185 000 900 64
Синтетический полимер C 10 185 000 900 92
Синтетический полимер B 10 300 000 900 44
Синтетический полимер C 10 300 000 900 86
Синтетический полимер B 10 300 000 1200 30
Синтетический полимер C 10 240 000 1200 90
Синтетический полимер C 10 300 000 1200 83

Рис. 12-12.Хелант/полимер обеспечивает наиболее безотходный способ внутреннего контроля обработки. Условия испытаний: 600 фунтов на кв. дюйм изб.; 60 000 (большой зонд) + 180 000 (малый зонд) БТЕ/фут2/ч питательной воды, постоянная подпитки.

Икс

Фосфатный цикл — без обработки

Цикл фосфатов — натуральный кондиционер

Цикл фосфатов — кондиционер лигнина

Цикл фосфатов — полимерные диспергаторы

Фосфатный цикл — смесь хелатирующих и полимерных диспергаторов

Цикл хелатирования — смесь хелатного агента и полимерного диспергатора

Рис. 12-13.Пористые отложения создают условия, способствующие образованию высоких концентраций твердых частиц в котловой воде, таких как гидроксид натрия (NaOH).

Икс

Рис. 12-14. Экспериментальные поверхности теплопередачи котла (увеличение 800X), подвергшиеся воздействию загрязнения питательной воды железом. Отложение сильного оксида железа происходило (слева), когда полимер не использовался. Практически чистая поверхность была достигнута с помощью специальной программы полимеризации железа (справа).

Икс

Последствия коррозии в котле

Содержание

Коррозия котлов вызывает серьезные последствия, являясь причиной половины отключений и почти всех отказов труб котлов на электростанциях.Коррозии и выходу из строя котлов подвержены не только электростанции. Любое предприятие, использующее паровые котлы, может столкнуться с нарушениями из-за коррозионных повреждений.

Устранение последствий коррозии является дорогостоящим и сложным делом. Чтобы сэкономить на этих затратах на ремонт и замену, вы должны сделать все возможное для предотвращения эрозии. Хотя защита котла от коррозии может показаться тяжелой битвой, это сэкономит деньги и время простоя вашего предприятия.

Причины коррозии

Коррозия имеет несколько причин, но многие из них связаны с химическим составом воды.Кислотность, растворенный кислород и твердые вещества могут способствовать коррозии котла. Поддержание баланса этих веществ может предотвратить повреждение системы, если вы понимаете, почему уровни, выходящие за пределы допустимого диапазона, могут привести к точечной коррозии металла.

1. Растворенный кислород

В присутствии кислорода сталь распадается на нерастворимые или растворимые соединения железа. Кислород вызовет точечную коррозию в секции предварительного котла и в трубах. Удаление кислорода с помощью катализируемого сульфита натрия или гидразина приводит к химическому удалению кислорода.Этот процесс помогает либо вместо механической деаэрации, либо после процесса.

2. Кислотность

Кислотность также влияет на коррозию материала котла. Кислотная коррозия часто возникает в части возврата конденсата в системе. Низкий уровень pH, указывающий на более кислую воду, входит в число трех основных причин коррозии, наряду с растворенным кислородом и ослабленными участками металла. Хотя вода кажется безвредной, растворенные в ней газы могут влиять на уровень pH, что приводит к износу поверхностей внутри вашего котла.Например, углекислый газ может сделать воду кислой, что способствует точечной коррозии металла.

Кислотные атаки могут быть вызваны другими химическими веществами, кроме углекислого газа. В котлах высокого давления растворимые соли никеля или магния могут гидролизоваться в кислоты. Эти кислоты воздействуют на поверхности внутри котла, что приводит к дальнейшей точечной коррозии.

3. Растворенные твердые вещества

Твердые частицы в воде также могут способствовать образованию коррозии. Например, соли кальция и магния, кремнезем, марганец и железо могут образовывать накипь в котле.Когда они оседают на металле, эти образующие накипь минералы могут удерживать под собой соли натрия. Хотя соли натрия не вызывают отложений, они могут вызвать точечную коррозию и коррозию под накипью, которые останутся незаметными, пока вы не удалите накипь.

Хотя натрий вызывает проблемы с образованием накипи, он также может способствовать возникновению других проблем с коррозией в системе. Карбонат натрия может превращаться в гидроксид натрия посредством гидролиза. Последнее соединение реагирует с железом в котле, растворяя его и образуя феррат натрия.Затем этот продукт снова подвергается гидролизу, превращаясь обратно в гидроксид натрия, продолжая процесс. Суставы и изгибы особенно подвержены этому типу повреждений от натрия в воде.

Хотя повторное использование как можно большего количества конденсата для экономии затрат на топливо становится все более популярным вариантом, это может привести к большему количеству проблем, чем решить. Другая причина коррозии может возникнуть, когда неочищенный конденсат возвращается в систему, принося с собой растворенные оксиды железа и меди обратно в котел.Чтобы предотвратить этот тип коррозии, заводы часто используют летучие амины в виде нейтрализующей или пленкообразующей обработки, которые предотвращают повреждение загрязняющих веществ в конденсате.

Нейтрализаторы превращаются в пар, где они могут реагировать с углекислым газом и нейтрализовать его, что снижает кислотность за счет повышения pH конденсации. Пленкообразователи превращаются в пар, но конденсируются в защитную пленку, которая не дает коррозии повредить металл.

Последствия коррозии котла

Коррозия может повредить внутреннюю часть вашего котла двумя способами — общим и точечной.Общая коррозия приводит к повреждению всей системы. Однако точечная коррозия вызывает локальную эрозию мелких частей котла, например, труб.

Хотя вы должны следить за коррозией при минимальном использовании котла, повреждение может произойти в любое время. Поддержание химического состава воды и регулярная очистка системы предотвратят коррозию, которая может привести к отключению вашей системы или снижению ее эффективности.

1. Потеря эффективности

Коррозия и отложения накипи снижают эффективность системы.Продукты коррозии также способствуют образованию накипи. Таким образом, даже если у вас еще нет накипи, чем больше коррозии, тем больше вероятность того, что вытащенный металл вызовет отложения, снижающие эффективность. Даже образование накипи размером всего в одну восьмую дюйма может значительно снизить эффективность.

Циклическое образование накипи способствует усилению коррозии. Он может удерживать натрий под накипью, которая образует ямки на внутренней поверхности, что приводит к дальнейшему повреждению внутри котла и его труб.

Коррозия, разъедающая металл, также снижает эффективность системы.Отверстия в металле вызывают протечки, которые могут привести к серьезным проблемам в работе и остановке котла либо для устранения повреждений, либо к неожиданному отказу системы.

2. Сокращение срока службы системы

Неспособность контролировать коррозию сокращает срок службы всей системы. Коррозия со временем усугубится, особенно если не уделять должного внимания водно-химическому режиму. Потеря эффективности, которую вы испытываете, будет продолжать ухудшаться до тех пор, пока система не отключится.

Например, коррозия, вызванная оксидами железа или меди из конденсата, может уменьшить циркуляцию воды, что может привести к голоданию трубки.Это событие может серьезно повредить трубы и другие части котловой системы. Чем больше частей котла необходимо заменить, тем более целесообразной будет замена системы. Однако такая покупка больше сократит прибыль вашего предприятия, чем предотвратит коррозию.

3. Более высокие затраты

Коррозия может привести к чрезмерным затратам на ремонт системы или замену поврежденных деталей. Во многих случаях поврежденные трубы или детали требуют замены, а не ремонта. Чтобы исправить ущерб, вам нужно будет отключить вашу систему, что снизит производительность вашего объекта.Чем чаще вам нужно делать ремонт, тем менее эффективным становится ваше предприятие, что приводит к упущенной выгоде из-за невозможности эксплуатировать ваши котлы в пиковую нагрузку.

Кроме того, время простоя сокращает ваши операции и прибыль. Например, за пять лет косвенные затраты на коррозию компании Pacific Gas and Electric Co. составили 80 миллионов долларов. Другой пример, показывающий серьезность затрат, понесенных из-за несоблюдения надлежащего химического состава котловой воды, — это перебои в подаче электроэнергии, которые могут составлять более 1 миллиона долларов в день.

Потеря производительности и затраты на ремонт складываются. Если вам придется заменить всю систему из-за коррозионного повреждения, ваша небрежность будет стоить еще дороже.

4. Отверстия

Дыры возникают, когда вы продолжаете эксплуатировать систему, в которой уже имеется серьезная точечная коррозия. Ямы не восстанавливаются сами по себе и не меняют свою тяжесть. Вместо этого они ухудшаются, поскольку химическая реакция, вызвавшая их эрозию, продолжается до тех пор, пока металл не станет казенным.

5. Питтинг

Точечная коррозия — это больше, чем незначительная проблема.В зонах котла с высоким содержанием кислорода кислород вступает в реакцию с металлом, образуя ямки на поверхности. Оставленные без внимания, эти ямы продолжают углубляться, пока не образуют дыры в металле. Как уже отмечалось, дыры могут привести к отказу системы.

Точечная коррозия, возникающая под накипью, называется «коррозией под отложениями». Этот тип коррозии в сочетании с накипью приводит к серьезному повреждению системы. На заводе со скоростью отложений 7,8 г/фут 2 /год и 8,9 г/фут 2 /год отложения вызвали сильное образование накипи на поверхности труб.Дополнительный слой повысил температуру в этом районе и задержал минералы под окалиной. Совместное действие дополнительных напряжений и подотложенной коррозии привело к полному выходу из строя котельной трубы при ее растрескивании. Если бы предприятие сохраняло нормы депозитов ниже 1–2 г/фут 2 /год, оно не понесло бы такого серьезного ущерба.

Как предотвратить коррозию котла

Какими бы серьезными ни были последствия коррозии, вы можете предотвратить их путем надлежащего контроля и обработки воды в системе.Мониторинг pH и регулировка подачи воды являются жизненно важными компонентами программы предотвращения коррозии. Они оба предотвращают повреждение металлических компонентов котла и его труб кислотой и растворенными газами.

1. Мониторинг системы

Контроль кислотно-щелочного баланса воды является важным шагом для предотвращения повреждения котла кислотностью. Даже при точной регулировке питательной воды у вас могут быть загрязнения в самом котле. Когда вы выпариваете воду, загрязняющие вещества остаются, со временем концентрируясь, где они могут вызвать отложения накипи и коррозию.Мониторинг pH поможет вам определить, когда необходимо промыть систему, чтобы удалить часть загрязненной воды и уменьшить воздействие этих продуктов.

Идеальный рН питательной воды составляет от 7 до 9, слегка щелочной. Чтобы вода оставалась в пределах этого диапазона, вам нужно будет добавить либо соли фосфата натрия, либо гидроксид натрия. К сожалению, вы не можете напрямую контролировать рН внутри тепла котла. Скорее, вы должны измерять pH в более прохладном боковом потоке с более низким давлением.

Мониторинг воды и пара на наличие натрия также поможет вам предотвратить коррозию, выяснив, нужно ли вам контролировать присутствие минералов в системе.

Измерение количества железа в воде позволит определить, присутствуют ли чрезмерные количества железа, которые могут откладываться в системе и снижать ее эффективность.

2. Отрегулировать питательную воду

Регулировка питательной воды

предотвращает воздействие растворенного кислорода на металлические поверхности системы. В зависимости от результатов мониторинга вам может понадобиться добавить очищающие агенты или использовать деаэратор для удаления кислорода.

Для очистки от кислорода используются три химических вещества, в зависимости от системы.

  • Сульфит натрия: Обычно используется в системах среднего или низкого давления
  • Гидразин: Предпочтительно для котлов высокого давления
  • Эриторбат натрия:  Нетоксичен и может заменить два других химических вещества для использования на предприятиях пищевой промышленности

Давление в системе имеет значение. При использовании в системах с давлением более 1000 фунтов на квадратный дюйм сульфит натрия преобразуется в сероводород или диоксид серы, которые вызывают коррозию.Дополнительное давление заставляет сульфит натрия увеличивать содержание твердых веществ в воде, поэтому это химическое вещество лучше всего работает в системах, работающих под давлением 1000 фунтов на квадратный дюйм.

В системах с более высоким давлением гидразин хорошо подходит для превращения кислорода в воду и азот. Однако Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов запрещает использование этого продукта на предприятиях пищевой промышленности.

Эриторбат натрия является нетоксичной альтернативой любому вышеперечисленному поглотителю, что делает его безопасным для использования на предприятиях пищевой промышленности.

Механические деаэраторы также могут удалять кислород, но не устранять его.Эти механизмы используют обратный процесс, который приводит к попаданию растворенных газов в воду. Многие механические устройства для удаления кислорода уменьшают количество до 7 частей на миллиард, но они могут удалять из воды свободный углекислый газ. Снижение уровня кислорода ниже этого значения не приведет к улучшению работы системы.

Метод получения кислорода начинается с нагревания воды и использования воздуха с низким содержанием кислорода над деаэратором. Нагрев воды уменьшает количество кислорода, которое она может удерживать, в то время как воздух с низким содержанием кислорода над водой дает кислороду место для выхода.

Чем могут помочь Chardon Laboratories

Вы не одиноки в защите от коррозии. В Chardon Laboratories у нас есть химикаты, необходимые для поддержания pH воды, и детали для замены любых поврежденных компонентов. Кроме того, вы найдете детали, необходимые для поддержания надлежащего химического состава вашей воды для уменьшения коррозии. Некоторое котельное оборудование, которое у нас есть, включает следующее:

  • Соленоид продувки
  • Резервуары для химических смесей с мешалками
  • Химические насосы
  • Контактные счетчики напора
  • Контроллеры
  • Пакет купонов на коррозию
  • Датчики

В дополнение к оборудованию, которое поможет вам поддерживать химический состав воды, мы также обработаем воду и запланируем регулярные повторные визиты, чтобы помочь вам поддерживать надлежащий баланс химических веществ.Для поглощения растворенного кислорода мы используем сульфит. Кроме того, наш процесс смешивания предотвращает оседание отложений, что может привести к питтингу в будущем.

Мы признаем важность предотвращения отложений, которые способствуют образованию накипи. Увеличение накипи на внутренних поверхностях стоит вам денег из-за потраченного впустую топлива. Толщина окалины всего 0,03 дюйма требует на 7 % больше топлива для достижения того же тепла, что и устройство без окалины. В то время как потраченное впустую топливо стоит вам денег, накипь также может способствовать коррозии.Предотвращение образования отложений и защита устройства от коррозии сэкономит вам деньги.

Поиск правильного баланса химикатов для вашего котла требует опыта и знаний. Доверьтесь нашим специалистам и процедурам, сертифицированным по стандарту ISO, чтобы получить устойчивый к коррозии водный баланс, необходимый для увеличения срока службы вашей системы.

Защитите свой котел от разрушительного воздействия коррозии с помощью превентивных мер, которые со временем сэкономят ваши деньги. Позвольте команде Chardon Laboratories помочь.Вы можете доверять всем нашим процессам и специалистам, каждый из которых имеет сертификат ISO. Кроме того, мы гарантируем результат и устанавливаем необходимое оборудование. Мы не просто продаем химикаты. Мы продаем чистые системы.

Если вы хотите предотвратить вред, наносимый газами или минералами в вашей котловой воде, свяжитесь с нами в Chardon Laboratories.

Коррозия в котлах — Lenntech

Коррозия – это превращение металла в его рудную форму. Железо, например, в результате коррозии превращается в оксид железа.Однако процесс коррозии представляет собой сложную электрохимическую реакцию и принимает множество форм. Коррозия может вызвать общее прилипание к большой металлической поверхности или привести к точечному проникновению металла. Коррозия является актуальной проблемой, вызываемой водой в котлах. Коррозия может быть самого разного происхождения и природы из-за действия растворенного кислорода, коррозионных токов, возникающих в результате неоднородностей на металлических поверхностях, или из-за прямого воздействия воды на железо.
В то время как основная коррозия в котлах может быть в первую очередь вызвана реакцией металла с кислородом, другие факторы, такие как напряжения, кислотные условия и определенные химические коррозионные вещества, могут иметь важное влияние и вызывать различные формы коррозии.Необходимо учитывать количество различных вредных веществ, которое можно допустить в котловую воду без риска повреждения котла. В системе питательная вода может возникнуть коррозия из-за воды с низким pH и присутствия растворенного кислорода и двуокиси углерода.
Исходя из этих цифр и учитывая объем, который может быть продут, определяется допустимая концентрация в подпиточной воде.


Растрескивание металла котла может происходить по двум различным механизмам.В первом механизме циклические напряжения создаются быстрым нагревом и охлаждением и концентрируются в точках, где коррозия сделала поверхность металла шероховатой или ямочной. Обычно это связано с неправильной защитой от коррозии. Второй тип коррозионно-усталостного растрескивания возникает в котлах с надлежащим образом очищенной водой. В этих случаях коррозионная усталость, вероятно, является неправильным термином. Эти трещины часто возникают там, где на металлических поверхностях покрывается плотная защитная оксидная пленка, а растрескивание происходит под действием приложенных циклических напряжений.Коррозионно-усталостные трещины обычно толстые, тупые и пересекают зерна металла. Они обычно начинаются на внутренней поверхности трубы и чаще всего располагаются по окружности трубы.

Методы борьбы с коррозией различаются в зависимости от типа коррозии. Основные методы включают поддержание надлежащего pH, контроль кислорода, контроль отложений и снижение стресса за счет проектирования и методов эксплуатации.
Деаэрация и в последнее время использование мембранных уплотнителей являются лучшими и наиболее распространенными способами предотвращения коррозии путем удаления растворенных газов (в основном O 2 и CO 2 ).

Для получения дополнительной информации о различных типах коррозии посетите следующие веб-страницы:

Защита стали в котельной системе зависит от температуры, pH и содержания кислорода. Как правило, более высокие температуры, высокие или низкие уровни pH и более высокие концентрации кислорода увеличивают скорость коррозии стали. Механические и эксплуатационные факторы, такие как скорости, напряжения металла и условия эксплуатации, могут сильно влиять на скорость коррозии. Системы различаются по склонности к коррозии и должны оцениваться индивидуально.

Найдите информацию о других основных проблемах, возникающих в котлах: образование накипи, пенообразование и заливка. Для описания характеристик идеальной котловой воды нажмите здесь.
Ознакомьтесь также с нашей веб-страницей о питательной воде для котлов и обработке котловой воды.

Сопутствующая тема:

Индекс Ланжелье

Ссылки
« Справочник по обработке воды» Vol. 1-2, Degremont, 1991
«Промышленное кондиционирование воды», BeltsDearborn, 1991
http://www.thermidaire.on.ca/boiler-feed.html

Прогрев до термогидролиза

Грег Найт, Скотт Карр и Эндрю Шоу

Термический гидролиз — это инновационный процесс очистки сточных вод от твердых частиц, обладающий многими преимуществами — финансовыми, экологическими и другими. Является ли ваш завод хорошим кандидатом?

Процесс термического гидролиза (THP) сравнивают с скороваркой. Он кондиционирует твердые вещества сточных вод при высокой температуре и давлении для улучшения усвояемости.Впрыскиваемый пар нагревает твердые вещества и поддерживает их при температуре приблизительно 165°C и манометрическом давлении 600 кПа (кПа) или 87 фунтов на квадратный дюйм в течение 20–30 минут, после чего давление сбрасывается. Сочетание высокой температуры и быстрого сброса давления делает материал более биоразлагаемым для последующего анаэробного сбраживания. Дополнительным преимуществом является то, что полученные твердые биологические вещества не содержат патогенов, что соответствует статусу «класса А».

Доступен ряд конфигураций, включая периодические и непрерывные процессы.Cambi Group AS разработала технологию THP примерно 20 лет назад, но другие европейские и американские поставщики теперь также предлагают версии этой технологии.

Преимущества THP
Повышенная биоразлагаемость остатков сточных вод приводит к увеличению загрузки варочного котла, производству кека с более высоким содержанием твердых веществ, продукту с твердыми биологическими веществами, который соответствует высшим стандартам для применения в земле, и увеличению производства биогаза. Поскольку это улучшает усвояемость, а твердые вещества легче смешивать и перекачивать при более высоких концентрациях твердых веществ, THP можно использовать для увеличения скорости загрузки варочного котла.Это делает его привлекательным для объектов, которым необходимо перерабатывать больше твердых веществ в существующих системах или минимизировать размер и количество новых метантенков.

Улучшенная конверсия летучих твердых веществ в процессе сбраживания приводит к другим преимуществам, включая лучшую обезвоживаемость и более сухой осадок. Обработка твердых веществ при высокой температуре также дает твердые биологические вещества класса А для использования в качестве удобрений в соответствии с правилами Агентства по охране окружающей среды США для внесения в почву. Жмых, полученный на предприятиях THP, также имеет меньше запахов, чем на обычных установках для пищеварения, что делает его более привлекательным для полезного повторного использования.

Фермеры тратят много денег на удобрения, богатые азотом и фосфором. Твердые биологические вещества также богаты азотом и фосфором, поэтому повторное использование очень стабильных твердых биологических веществ в качестве удобрения снижает затраты фермеров на удобрения, снижает затраты на управление для коммунальных служб и обеспечивает очень реальную экологическую выгоду за счет устойчивого повторного использования. Мы также знаем, что в глобальном масштабе наши ресурсы фосфора ограничены, поэтому повторное использование фосфора путем внесения в почву твердых биологических веществ является экологически устойчивой практикой.

Коммунальные предприятия с относительно высокими затратами на управление остатками могут извлечь выгоду из процесса, который уменьшает массу и объем твердых биологических веществ.

Важно понимать, что THP не обязательно увеличивает рекуперацию энергии из заданного количества твердых веществ из-за необходимости обеспечения технологического пара. Однако добавление THP позволяет объектам с существующими метантенками более чем удвоить их пропускную способность, что приводит к значительному увеличению чистого производства биогаза. Это может привести к эквивалентному увеличению производства энергии для объектов с комбинированным производством тепла и электроэнергии (ТЭЦ) или для объектов, производящих возобновляемый природный газ (RNG).

Включение THP — не панацея, и не во всех случаях это правильно. Но там, где заводы работают на полную мощность и нуждаются в будущем росте, THP позволяет владельцам и операторам увеличить мощность очистки существующих анаэробных варочных котлов. Коммунальные предприятия с относительно высокими затратами на управление остатками могут извлечь выгоду из процесса, который уменьшает массу и объем твердых биологических отходов. А создание лучшего и более ценного конечного продукта может повысить эффективность повторного использования и снизить затраты на управление.

Более глубокое погружение
Опыт работы с THP в Великобритании и США.С. выявил некоторые важные соображения по модернизации ТЭЦ на существующих объектах. Во-первых, твердые частицы должны быть проверены перед поступлением на объекты THP. Для предотвращения проблем со скоплением ветоши и другого мусора в последующем оборудовании требуется примерно 5-миллиметровое сито.

В то время как обычное сбраживание требует сгущения перед процессом, термический гидролиз требует предшествующего обезвоживания; Таким образом, ТНР требует двух стадий обезвоживания — одну стадию перед ТНР и разложением, а другую — после нее.Хранилище жмыха также необходимо перед THP, чтобы обеспечить стабильную пропускную способность и эксплуатационную гибкость.

Поскольку для термического гидролиза требуется пар, заводы, добавляющие ТНР, обычно должны заменять свои водогрейные котлы паровыми котлами. Те, у кого есть ТЭЦ, захотят производить пар, а не горячую воду, из отработанного тепла ТЭЦ для обеспечения работы ТТЭ.

Необходимо охладить материал твердых биологических веществ после термического гидролиза и перед разложением. Еще одно соображение при модернизации существующих метантенков заключается в том, что размер газопровода может быть недостаточно большим для увеличения производства биогаза на метантенк с THP.

Добавление THP улучшает производство газа за счет улучшения преобразования энергии твердых биологических веществ в биогаз. Однако для этого процесса требуется пар, поэтому часть образующегося биогаза обычно используется для производства пара.

Хотя на многих существующих объектах THP также есть ТЭЦ, эта технология не всегда идет рука об руку с THP. Там, где стоимость электроэнергии высока и доступны кредиты на экологически чистую энергию — как в Европе и некоторых регионах США — производство дополнительного биогаза дает значительную выгоду.ТЭЦ может очень хорошо подходить для ТТЭ, потому что ТЭЦ генерирует горячий выхлопной газ, который можно использовать для производства пара. По этой причине в Европе довольно распространено использование ТЭЦ с ТТЭ, где средняя цена на электроэнергию выше, чем в США. В последнее время производство ГСЧ также тщательно рассматривается как альтернативное использование биогаза (например, для трубопроводный впрыск или для автомобильного топлива). Важно изучить экономические аспекты вариантов использования биогаза в каждом конкретном случае, чтобы разработать наилучшее и наиболее эффективное использование газа в данной ситуации.

Последние инновации THP
Сегодня в большинстве применений термический гидролиз используется до анаэробного сбраживания, но в настоящее время существует процесс, который позволяет использовать термический гидролиз после анаэробного сбраживания. Солюбилизированный материал, выходящий из THP, обезвоживается до концентрации твердых частиц 40 процентов или выше. Побочный поток от обезвоживания, который имеет высокую биоразлагаемую химическую потребность в кислороде, направляется обратно в метантенки, что приводит к повышению производства газа и улучшению конверсии летучих твердых веществ.Подобная система предлагает возможность более простой модернизации THP для существующих процессов.

Еще одним новым вариантом является промежуточный термический гидролиз. Это влечет за собой включение термического гидролиза между двумя стадиями пищеварения. Владельцы будут перерабатывать остатки посредством обычного сбраживания, затем THP, а затем еще одного этапа сбраживания, чтобы максимизировать преобразование твердых веществ и рекуперацию энергии.

Оба этих появляющихся подхода потенциально могут быть благоприятны для предприятий с большим объемом существующих метантенков.В таких ситуациях владельцы не стремятся получать больше твердых веществ с помощью ограниченного количества варочных котлов, а могут воспользоваться другими преимуществами. Они могут извлечь выгоду из улучшенной производительности сбраживания за счет лучшей конверсии твердых веществ и увеличения производства газа, строительства и технического обслуживания меньшего объекта THP, а также производства кека более высокого качества для полезного использования.


Об авторах

Грег Найт является техническим руководителем компании Black & Veatch по термическому гидролизу в США.С. и руководил разработкой технологических процессов для анаэробного сбраживания и проектов THP по обе стороны Атлантики. Он имеет 14-летний опыт работы в сфере управления водными ресурсами, сточными водами и биологическими твердыми веществами.

Скотт Карр (Scott Carr) — руководитель международной практики и технологий Black & Veatch в области управления твердыми биологическими веществами и остатками. Имея 30-летний опыт работы, он сосредоточил свою карьеру на всех аспектах управления твердыми биологическими веществами и остатками, включая переработку и полезное использование твердых биологических веществ.

Эндрю Шоу (Andrew Shaw) — руководитель международной практики и технологий в области очистки сточных вод и устойчивого развития компании Black & Veatch, а также заместитель вице-президента.Он имеет докторскую степень в области инженерии-эколога и имеет 20-летний опыт очистки сточных вод по всему миру.

 

Что такое гидролиз? — Определение из Corrosionpedia

Что означает гидролиз?

Гидролиз – это химический процесс разложения или изменения химического вещества водой. Это реакция разрыва связи в молекуле с использованием воды. Реакция в основном происходит между ионом и молекулами воды и часто изменяет рН раствора.Это может вызвать коррозию металлов из-за окисления металлов.

В водных растворах электролитов образует слабое основание в результате реакции катионов с водой или слабую кислоту в результате реакции анионов с водой, что может привести к коррозии.

Corrosionpedia объясняет гидролиз

Гидролиз – это химический процесс, при котором определенная молекула расщепляется на две части путем добавления молекулы воды.Один фрагмент исходной молекулы получает ион водорода (H + ) от дополнительной молекулы воды. Другая группа собирает оставшуюся гидроксильную группу (ОН ). Реагенты, отличные от воды, и продукты гидролиза могут быть нейтральными молекулами — как в большинстве гидролизов с участием органических соединений — или ионными молекулами, как при гидролизе солей, кислот и оснований.

Чаще всего гидролиз происходит при растворении в воде соли слабой кислоты или слабого основания (или того и другого).Вода автоматически ионизируется на отрицательные гидроксильные ионы и положительные ионы водорода.

Гидролиз может вызвать коррозию металлов, что может привести к образованию очень агрессивных сред в результате химического превращения воды в кислоту. Это явление особенно заметно, когда окружающая среда ограничена, например, при большинстве форм локальной коррозии (точечная коррозия, щели, растрескивание под воздействием окружающей среды). Рассматриваемое химическое изменение характерно для большинства металлов, поскольку ионы металлов, образующиеся в результате процессов коррозии, нерастворимы в своих ионных формах.Затем эти ионы реагируют и образуют более стабильные частицы, такие как оксиды и гидроксиды. Например, гидролиз ионов алюминия в алюминиевом окне вызывает коррозию алюминия из-за подкисления щели.

Прикладные науки | Бесплатный полнотекстовый | Термический гидролиз осадка сточных вод: пример очистных сооружений в Бургосе, Испания

Приложение A. Массовый и энергетический баланс установки термического гидролиза

Массовый и энергетический балансы представлены в уравнениях (A1) и (A2) для THP .Эти уравнения соответствуют «внешним уравнениям» ТВД, связанным с контрольным объемом, обозначенным пунктирными линиями на рис. 2. Эти уравнения использовались для расчета значений среднего цикла. ТВД считался единым целым и в этих уравнениях указывались только те потоки, которые взаимодействуют с рулем.

MTS-pt+ Mwater-pt+ Mls = MTS-flash-tank + Mwater-flash-tank + Mpg

(А1)

(МТС-pt* Cp-TS + Mвода-pt* Cp-вода) ∗ T0 + Mls* hls= (MTS-flash-tank* Cp-TS +Mwater-flash-tank* Cp-water) ∗ Tflash-tank + Миль на галлон* л.с.

(А2)

Поток на входе в УВД соответствует сгущенному шламу, поступающему из секции доуплотнения.Предполагалось, что потоки состоят из общего количества твердых веществ (TS) и воды, используя эту номенклатуру в качестве суффикса. Для массового баланса M представляет собой массовый расход, M TS-pt , следовательно, представляет собой массовый расход TS потока шлама, поступающего в гидроразбиватель (который поступает из секции постсгущения (используется суффикс pt)) и M TS-flash- бак – поток ила на выходе из расширительного бака (кг/ч). Аналогичным образом, для содержания воды в этих потоках (M водораспределитель и M испаритель ), M ls представляет собой массовый расход острого пара, вводимого в реактор (кг/ч), и М пг — массовый расход технологических газов (кг/ч).

T 0 и T расширительный бак представляют собой температуры потока ила, поступающего в гидроразбиватель (температура окружающей среды), и температуры потока на выходе из расширительного бака (°C). h ls и h pg – удельные энтальпии свежего пара и технологических газов соответственно (кДж/кг). Эти уравнения позволяют рассчитать M ls и M испаритель воды , учитывая, что другие переменные являются известными параметрами, связанными с процессом гидролиза. Удельная теплоемкость воды и твердых биологических веществ представлена ​​C p-water и C p-TS (кДж/кг°C).Уравнения (A3) и (A4) представляют собой балансы массы и энергии для расширительного бака.

MTS-reactor+ Mwater-reactor= MTS-flash-tank+ Mwater-flash-tank+ Mfs-flash-tank

(А3)

(МТС-реактор∗ Cp-TS+ Mвода-реактор* Cp-вода) ∗ Treactor= (MTS-расширитель-резервуар* Cp-TS + Mвода-расширитель-резервуар* Cp-вода) ∗ Tрасширитель + Mfs-расширитель * hfs-flash-tank

(А4)

Номенклатура

аналогична номенклатуре предыдущего баланса, с использованием M TS и M вода для представления TS и массового расхода воды.Суффикс представляет либо оцениваемое оборудование, либо источник входящего потока. Суффикс fs обозначает пар мгновенного испарения. Неизвестными переменными, подлежащими расчету, в данном случае являются M водный реактор и M fs-fs-fs-fs-trac .

Массовый и энергетический балансы реактора представлены в уравнениях (А5) и (А6). Переменные обозначаются с использованием той же номенклатуры, что и в предыдущих балансах. Неизвестными переменными являются гидроразбиватель M и гидроразбиватель T ; таким образом, необходимо учитывать влияние технологических газов на основе уравнений (A10) и (A11) для оценки значений для M fs-реактора .Этот последний поток содержит в качестве основных компонентов VS и воду.

МТС-пульпер+ Mводяной гидроразбиватель+ Mls = МТС-реактор+ Mводяной-реактор+ Mfs-реактор

(А5)

(МТС-распылитель* Цп-ТС+Мвода-пульпер* Цп-вода) ∗ Тпульпер+ Млс* глс=(МТС-реактор* Цп-ТС+Мвода-реактор* Цп-вода) ∗ Треактор+ МЖС-реактор* ВЧ-реактор

(А6)

Уравнения (А7) и (А8) показывают массовый баланс реактора при периодическом цикле и содержание TS шлама, поступающего в реактор (TS реактора — %, %).Это значение совпадает с содержанием TS внутри гидроразбивателя (TS гидроразбиватель , %). Путем круговой перестановки того же уравнения также можно рассчитать содержание TS в потоке ила, выходящем из расширительного бака (TS расширительный бак , %). Строчные буквы используются, чтобы отличить эти расчеты от вычислений среднего цикла, в котором в качестве номенклатуры используются заглавные буквы. Общая масса шлама, поступающего в реактор (м шлам-реактор ), получается суммированием массовых расходов общего содержания твердых частиц и воды, содержащихся в шламе, выходящем из гидроразбивателя (м ТС-пульпер и м водо- гидроразбиватель ) и масса свежего пара, вводимого в реактор (m ls ).

mTS-pulper+ mwater-pulper+ mls= msludge-reactor-in

(А7)

TSреактор-вход = 1 −1 − 4 ∗ 0,2857 ∗ mTS-пульпер(mTS-пульпер + mвода-пульпер)2 ∗ 0,2857 

(А8)

Уравнения (A9)-(A11) выражают массовый баланс TS и воды для реактора и концентрацию TS ила в потоке на выходе из реактора (TS реактор-выход , %). Пакетный цикл представлен в этих уравнениях, поэтому используется строчная буква m. Предполагалось, что технологические газы состоят из ВС, полученных из шлама.Эти газы направляются в гидроразбиватель вместе с паром мгновенного испарения из реактора.

mTS-pulper – миль на галлон = mTS-реактор

(А9)

mwater-pulper- (mfs-reactor — mpg) = mwater-reactor

(А10)

TS-реактор-выход = 1 − 1 − 4 ∗ 0,2857 · mTS-реактор(mTS-реактор + mвода-реактор)2 ∗ 0,2875

(А11)

Неизвестные: m гидроразбиватель и T гидроразбиватель . Из уравнений (A9) и (A10) можно получить значения переменных m TS-распылитель и m водоразбиватель , поскольку m fs-реактор , m шламовый реактор-in и TS реактор-в значения, полученные из производительности процесса гидролиза.

Баланс массы и энергии гидроразбивателя представлен в уравнениях (A12) и (A13).

MTS-pt+Mwater-pt+Mfs-flash-tank+ Mfs-reactor= MTS-pulper+ Mwater-pulper+ Mpg

(А12)

(МТС-pt* Cp-TS+ Mвода-pt* Cp-вода) ∗ T0+Mfs-flash-tank* hfs-flash-tank+Mfs-reactor* hfs-reactor* hfs-reactor =       (MTS-pulper* Cp-TS+Mwater- гидроразбиватель∗ Cp-вода) ∗ Tpulper+ Mpg∗ л.с. на галлон

(А13)

В этом случае все переменные и параметры уже известны, так как эти два уравнения соответствуют линейным комбинациям предыдущих.Уравнение (A14) используется для преобразования любого из параметров массового расхода из среднего цикла в периодический цикл, тогда как уравнение (A15) рассчитывает время рабочего цикла реактора.

mcycle-batch = tcycle ∗ Mcycle-averageNreactor ∗ 60

(А14)

tcycle=mTS-pulper ∗ Nreactor∗ 60MTS-pulper

(А15)

где M цикл-средний и m цикл-партия обозначают массовый расход среднего циклового потока (кг/ч) и общую массу периодического цикла (кг/партия), m TS-пульпер — масса TS поток, подаваемый на партию в реактор (кг/партию), N реактор — количество работающих реакторов и t цикл — продолжительность цикла реактора (мин).Время подачи острого пара в каждый реактор (t inj , мин) рассчитывается по уравнению (A16). Коэффициент впрыска (k i , %) представляет собой отношение между временем подачи и общим временем цикла каждого реактора (см. уравнение (A17)). Средний расход острого пара для реакторов (M ls , кг/ч) также можно получить из уравнения (A18).

tinj = mls∗ 60Mls-номинал 

(А16)

ki = Nreactor∗ tinjtcycle ∗ 100

(А17)

Mls= Mls-номинал* ki

(А18)

где m ls (кг/партия) – масса острого пара, вводимого в реактор на партию, а M ls-номинал (кг/партия) – номинальный массовый расход острого пара, вырабатываемого котлом.Количество TS и VS, выброшенных из реактора с технологическими газами, рассчитывают по уравнениям (A19) и (A20) с коэффициентами эффективности η TS-pg и η VS-pg , выраженными в % единиц. Уравнение (A21) представляет средний массовый расход технологических газов (M pg , кг/ч) и рассчитывается с использованием массы технологических газов, произведенных за партию.

ηTS-pg= МТС-реакторМТС-пульпер*100

(А19)

ηВС-пг= МВС-реакторМВС-пульпер*100

(А20)

Миля на галлон = миль на галлон * Nreactor * 60 циклов

(А21)

Уравнение (A22) представляет средний расход удельного свежего пара (M ls-удельный , кг/т TS).

Mls-specific= MlsMTS-пульпер ∗ 10−3

(А22)

Вода добавляется для регулирования содержания твердых веществ в гидролизованном иле в конце предварительной обработки для достижения требуемой концентрации твердых веществ перед подачей в метантенк. Массовый расход добавляемой разбавляющей воды (M разбавляющая вода , кг/ч) рассчитывают по уравнению (A23). Предполагается, что масса TS в потоке, выходящем из расширительного резервуара, остается постоянной после добавления разбавляющей воды (TS разбавленный ил , %).

TS разбавленного ила = 1 − 1 − 4 ∗ 0,2857 ∗ МТС-накопительный бак (МТС-накопительный бак + Mводный расширительный бак + Mразбавляющая вода)2 ∗ 0,2857 

(А23)

Уравнения (A24) и (A25) представляют массовый и энергетический балансы, связанные с добавлением разбавляющей воды.

MTS-расширитель+ Mвода-расширитель+Mвода для разбавления = MTS-разбавленный ил+ Mвода-разбавленный ил

(А24)

(МТС-расширитель*Cp-TS+Mвода-расширитель*Cp-вода)∗Tрасширитель+Mразбавляющая вода*Cp-вода*T0=(MTS-разбавленный ил*Cp-TS+Mвода-разбавленный ил*Cp -вода)∗Tразбавленный ил

(А25)

где M TS-разбавленный ил, M водоразбавленный ил – массовый расход (кг/ч), а вода, содержащаяся в потоке, обозначается как разбавленный ил (кг/ч).T разбавленный осадок – температура осадка после добавления разбавляющей воды (°C). Неизвестными величинами, подлежащими расчету, являются M разбавляющая вода , M разбавленный водой ил и T разбавленный водой ил . А27). Нет прямого контакта между потоком ила и охлаждающей водой; таким образом, массовые потоки на входе и выходе не изменяются. Оцениваемый здесь теплообменник относится к водошламовому типу с противоточной циркуляцией жидкости.Поток шлама, представленный здесь как M ил-подача , станет питающим потоком метантенка. Этот поток состоит из шлама после добавления воды для установки содержания TS в потоке питающего варочного котла.

MTS-разбавленный ил+Mводоразбавленный ил=Msludge-feed= константа

(А26)

(MTS-разбавленный ил* Cp-TS + Mвода-разбавленный ил* Cp-вода) ∗ Tразбавленный ил3600=(MTS-разбавленный ил* Cp-TS+ Mвода-разбавленный ил* Cp-вода) ∗ THSE 3600+ TPHSE

(А27)

где T HSE — температура шлама на выходе из теплообменника (°C), а TP HSE — тепловая мощность, извлекаемая для снижения температуры до температуры на входе в метантенк.Этой температуры достаточно, чтобы компенсировать тепловые потери за счет теплопередачи стенок реактора, тепловых потерь в трубах и тепловых потерь биогаза (кВт). Неизвестными переменными, подлежащими расчету, являются T HSE и TP HSE , но последняя величина не может быть рассчитана, если предварительно не установлены тепловые потери метантенка. Эти потери происходят в трубах и теплообменниках, и было принято значение 10% от общей тепловой мощности, поступающей в метантенк (СОСВ, 2017). Потери тепла за счет передачи через стены, потолок и пол равны 0.0105 кВт/м 3 для сценария 1, 0,0122 кВт/м 3 для сценариев 2 и 3, 0,0105 и 0,0122 кВт/м 3 для сценария 4 и 0,0182 кВт/м 5

9 3 для сценария 9030] .

Основные проблемы, которые могут вызвать проблемы в котлах – Thermodyne Engineering Systems

Большинство котлов имеют гарантию производителя. Но через несколько лет мы сталкиваемся с некоторыми распространенными проблемами с котлами. Такие проблемы можно решить без вызова теплотехника; другим потребуются услуги квалифицированного и опытного специалиста.

Если питательная вода котла содержит примеси выше установленных пределов, это приводит к следующим проблемам.

1. (a) грунтование (b) вспенивание (c) перенос
2. Коррозия котла
3. Накипь и образование накипи
4. Едкая горечь

1. Первичное вспенивание и перенос : при быстром образовании пара в котле вместе с паром уносятся небольшие капли жидкой воды. Пар с небольшим количеством капель воды называется «влажным паром».
(a) Заливка : Процесс образования влажного пара называется заливкой. Заливка также начинается при повышении уровня воды из-за пенообразования. Таким образом, грунтование обычно связано с вспениванием.
(b) Пенообразование: Образование пены или пузырей на поверхности воды в котлах называется вспениванием, которое трудно разрушается.
(c) Перенос : Явление переноса воды вместе с примесями паром называется «переносом». В основном это связано с грунтовкой и вспениванием.Грунтование и вспенивание в основном происходят вместе.

2. Коррозия котла : «Распад» или «распад» материала котла в результате химической или электрохимической реакции с окружающей средой известен как «коррозия котла».

3. Образование шлама и накипи : Котлы используются для образования пара. При постоянном испарении жесткой воды в котлах непрерывное испарение воды увеличивает концентрацию растворенных солей до тех пор, пока вода не станет насыщенной.Затем соли Ca++ и Mg++ вместе с другими растворимыми примесями осаждаются на внутренних стенках котлов. Когда образуется мягкий, слизистый и рыхлый осадок, известный как шлам, и твердый и прочно прилипший к внутренним стенкам котлов, известный как накипь.

4. Едкое охрупчивание : Это явление, при котором материал котла становится хрупким из-за накопления едких веществ. Это форма коррозии, вызванная высокой концентрацией гидроксида натрия в котловой воде.Чаще всего это происходит в котлах, работающих при высоком давлении, где NaOH производится в котле путем гидролиза некоторого количества остаточного Na2CO3, полученного в процессе умягчения воды, например, известково-содовой.

 Na2CO3 + h3O = 2NaOH + CO2

Образование NaOH делает котельную воду едкой. Эта едкая вода проникает в мельчайшие щели, имеющиеся на внутренней стороне котла, за счет капиллярного действия. Когда вода испаряется, концентрация растворенного NaOH постепенно увеличивается, что притягивает окружающую среду, тем самым растворяя железо котла в виде феррата натрия.

Гидролизный котел: Гидролизный котел отопления — характеристики, особенности и производительность

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.