Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине icon

Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине




Скачати 305.53 Kb.
НазваМетодические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине
Дата16.11.2012
Розмір305.53 Kb.
ТипМетодические указания



Министерство образования, науки, молодежи и спорта Украины


АЗОВСКИЙ МОРСКОЙ ИНСТИТУТ

Одесской национальной морской академии


Кафедра эксплуатации судовых энергетических установок


Методы химического контроля котловой и питательной воды


МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

для выполнения лабораторных работ по дисциплине

«Технология использования воды, топлив и смазок»


Утверждено

Ученым советом АМИ ОНМА

протокол № от 2012


Мариуполь - 2012


УДК 543.3: 663.6

Т М 54

ББК 39.464.4


Методы химического контроля котловой и питательной воды: методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Технология использования воды, топлива и смазок» / Сост. Е.Н.Крючкова. – Мариуполь: АМИ ОНМА, 2012. - 22 с.


Составитель: Е.Н.Крючкова, канд. хим. наук, доц. кафедры ЭСЭУ.


Изложены теоретические материалы о методах докотловой водоподготовки, водных режимах котлов, нормы качества котловой и питательной воды и экспресс методы осуществления химконтроля с помощью лабораторий Unitor, Drew Marine и других. Подробно описаны методы анализа котловой и питательной воды с помощью экспресс лаборатории водоконтроля (ЭЛВК). Разработаны для студентов 3 курса специальности «Эксплуатация судовых энергетических установок» Азовского морского института Одесской национальной морской академии.


Викладенi теоретичнi матерiали о методах докотловоi обробки води, водяних режимах котлов, норми якостi котловоi та питноi води та експрес методи здiйсненя хiмконтролю за допомогою лабораторiй Unitor, Drew Marine та iнших. Подробно описанi методи аналiза котловоi та питноi води за допомогою експрес лабораторii водоконтроля (ЕЛВК). Розроблено для студентiв 3 курсу спецiальностi «Експлуатацiя суднових енергетичних установок» Азовського морського iнституту Одеськоi нацiональноi морськоi академii.


Рецензент: А.А.Соловьев,

Канд. техн.н, доц. АМИ ОНМА


Рассмотрено и одобрено

на заседании кафедры ЭСЭУ

протокол № от 2012.


Рекомендовано метод.

советом АМИ ОНМА

протокол № от 2012.


СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………………

1.Методы докотловой и внутрикотловой водоподготовки…………………….4

1.1.Примеси, загрязняющие природную воду…………………………………..4

1.2.Докотловая водообработка…………………………………………………...5

1.2.1.Обработка воды в водоопреснительных установках……………………..5

1.2.2.Обработка воды на ионообменных фильтрах……………………………..6

1.2.3.Термическая деаэрация……………………………………………………..7

1.2.4.Обратный осмос……………………………………………………………..8

1.2.5.Магнитный метод обработки воды……………………………………….10

1.3..Внутрикотловая водообработка……………………………………………10

1.3.1.Химические методы внутрикотловой обработки воды…………………10

1.3.2.Ультразвуковой метод…………………………………………………….12

2.Эксплуатационный химический контроль на судах………………………..12

2.1.Показатели качества котловой и питательной воды……………………...12

2.2.Методы проведения анализов котловой и питательной воды при помощи лабораторий фирм Unitor и Drew Marine………………………………………14

2.3.Методы проведения анализов котловой и питательной воды при помощи ЭЛВК……………………………………………………………………………..15

3.Контрольные вопросы……………………………………………………...…19

4.Задание на лабораторные работы…………………………………………….19

4.1.Задание лабораторной работы №1«Анализ котловой воды»………….....19

4.2.Задание лабораторной работы №2 «Анализ питательной воды».. ………19

5.Список рекомендуемой литературы……...………………………………….20

Приложение А. Рекомендации по соблюдению фосфатно-нитратного

режима……………………………………………………………........................21

Приложение Б.Правила техники безопасности при выполнении

лабораторных работ……………………………………………………………..22


ВВЕДЕНИЕ

Развитие науки и техники, постоянное усовершенствование судов речного и морского флота, уровня технической эксплуатации судовых энергетических установок требуют подготовки вахтенных механиков соответствии с конвенцией ПДМНВ. В связи с этим важная роль в подготовке бакалавров судовой энергетики отводится изучению дисциплины «Технология использования воды, топлива и смазок» на судах.

Важным моментом в обслуживании судового энергетического оборудования является водоподготовка и химический контроль котловой и питательной воды паровых котлов. После окончания изучения дисциплины курсант (студент) должен уметь самостоятельно осуществить эксплуатационный химический контроль котловой и питательной воды при помощи судовых лабораторий водоконтроля. Правильно проведенные исследования позволят грамотно осуществить продувку котла и дозировать препараты для поддержания режимов судового энергетического оборудования.

Необходимые знания и умения студент получает в процессе выполнения лабораторных работ по анализу котловой и питательной воды.


^ 1.МЕТОДЫ ДОКОТЛОВОЙ И ВНУТРИКОТЛОВОЙ ВОДОПОДГОТОВКИ

1.1.Примеси, загрязняющие природную воду

Вода является прекрасным растворителем и содержит катионы жесткости кальций и магний. В пресной воде превалируют катионы кальция, в морской воде больше катионов магния. В сильно минерализованных водах морей и океанов преобладают катионы натрия. Анионы хлора присутствуют во всех водах. Большая их концентрация характерна для соленых вод морей и океанов. Соленость такой воды определяется по ее электропроводности и пересчитывается на содержание хлоридов натрия. Сульфат-анионы характерны для всех природных вод. Анионы гидрокарбонатов появляются в воде в результате растворения углекислого газа атмосферы. В дистиллированной воде, в которой отсутствует буферирующий эффект солей жесткости, растворенная угольная кислота является причиной кислой реакции среды (рН дистиллированной воды на уровне 5,6). В воде также присутствуют соединения кремния.

Соли, содержащиеся в природных водах, являются причиной образования накипей на поверхностях нагрева. Накипи, содержащие щелочноземельные металлы, образуются из карбонатов и силикатов кальция и магния, а также из сульфатов кальция. Накипи препятствуют процессам теплообмена, приводят к снижению коэффициента полезного действия энергетического оборудования, к перегреву и прогоранию котельного металла, под слоем окисных отложений протекает интенсивный процесс подшламовой коррозии.

Таким образом, техническая эксплуатация судовых энергетических установок невозможна без проведения водоконтроля и водообработки. Основными задачами водообработки являются предотвращение накипеобразования на поверхностях нагрева и коррозии конструкционных материалов.


1.2.Докотловая водообработка

Для предотвращения накипеобразования применяется предварительная очистка воды. Используется совокупность вспомогательных механизмов и систем, используемых для получения пресной воды из забортной морской. Водоопреснительные установки является составной частью вспомогательной энергетической установки. Вода, получаемая в водоопреснительных установках, называется опресненной. Цель опреснения — пополнение запасов технической воды (питательной и дистиллированной) и бытовой (питьевой и мытьевой). Обычно водоопреснительные установки для получения технической воды называются испарительными, а для бытовой — опреснительными. Существуют следующие способы опреснения воды: выпаривание (дистилляция), вымораживание (получение воды из пресного льда, который образуется при медленном замерзании соленой воды), электродиализ (перенос под действием электрического поля молекул воды через мембрану, задерживающую ионы солей) и гиперфильтрация (прокачивание воды под давлением через трубы, облицованные пленкой, пропускающей пресную воду и задерживающей ионы солей).


1.2.1.Обработка воды в водоопреснительных установках

Водоопреснительные установки, основанные на выпаривании забортной воды, пока преобладают на судах. Главными элементами этих установок являются испаритель и конденсатор. По способу обеспечения испарения забортной воды различают кипящие и пленочные испарители. В кипящих испарителях нагревательные элементы расположены непосредственно в воде, температура которой доводится до температуры кипения. К ним относятся вакуумные испарители, давление в которых обеспечивает кипение при более низких температуpax (используются на судах с 1922 г.); адиабатные испарители, в которых испарение происходит с поверхностей струй или потока, предварительно нагретых ниже температуры кипения. В таких испарителях количество прокачиваемой воды должно в 8 — 16 раз превышать производительность опреснителя (применяются на судах с 60-х гг., их производительность достигает 600 т/сут). В пленочных испарителях испарение происходит из пленки воды толщиной 0, 02 — 0, 03 мм, образующейся на поверхности нагрева, чем достигается более интенсивная теплопередача. Эти испарители в промышленности используются с 1930-х гг., а на судах — с 1964 г. Их достоинством являются малые масса и габариты. В водоопреснительных установках забортная вода может нагреваться паром, электроэнергией и за счет утилизации теплоты отходящей охлаждающей воды или выпускных газов двигателей. Для приготовления пресной питьевой воды дистиллят (выпаренную воду) дополнительно минерализуют и обеззараживают в специальных установках.

Кристаллогидратный способ основан на медленном замораживании соленой воды. В результате можно отделить замороженную пресную воду от солей.

Электродиализ основан на принципе удаления анионов и катионов из камер обессоливания под действием электрического поля.

Способ гиперфильтрации основан на применении специально обработанных пленок, которые под высоким давлением способны пропускать молекулы воды, но не пропускают гитратированные ионы растворенных солей.

Химическое опреснение основано на образовании нерастворимых соединений компонентов морской воды с добавляемыми реагентами и их последующее осаждение.


1.2.2.Обработка воды на ионообменных фильтрах.

Способом умягчения воды является докотловая обработка методом катионирования. Исходную воду сначала пропускают через кварцевый (он же солерастворитель), а затем через катионитовый фильтры. Катионитовым материаллом чаще всего служат сульфированные угли, вофатит или катионит.

При фильтрации воды через слой сульфированного угля происходит химическая реакция, в результате которой вода отдает углю соли кальция и магния, образующие в котле накипь, а получает от него соли натрия, не дающие накипи при нагреве воды. Обменная способность (регенерация) катионита восстанавливается за счет промывки его слоя 5-10% процентным раствором поваренной соли.

Катионитовый фильтр - цилиндрический резервуар, в нижней части которого находится дренажное устройство, которое предназначено для равномерного распределения подходящей воды по всей поверхности поперечного сечения фильтра.

Эксплуатация катионитового фильтра сводится к последовательному проведению работ по умягчению воды, взрыхлению катионита, его регенерации и отмывке.

Уплотненный и загрязненный сульфированный уголь взрыхляется и очищается путем промывки потоком воды из бака, который расположен выше фильтра, или с помощью центробежного насоса. Сульфоуголь взрыхляется обычно в течение 15 мин. Если же за это время сливная вода не становиться светлой, то промывку осуществляют до полного осветления. В случае появления в пробе воды быстро оседающих зерен катионита снижают интенсивность взрыхления. Из солерастворителя через слой сульфированного угля сверху вниз в течение 12-15 мин пропускают раствор поваренной соли. При регенерации расходуется 4 м3 воды на 1 м3 сульфированного угля. Фильтр отмывается чистой водой, температура которой до 50 °С, в течение 25-30 мин. Завершают отмывку, когда параметры жесткости отмывочной воды будет не больше 0,1 мг-экв/л. Из дренажного устройства фильтра вода отводится в специальный бак для питания котлов. Фильтр выводят на регенерацию при жесткости умягченной воды более 0,1 мг-экв/л.

Для непрерывного получения умягченной воды устанавливается не менее 2 катионитовых фильтров.

Производительность катионитовых фильтров зависит от площади фильтрации – от10 мэкв/ч до 100 мэкв/ч для фильтров с площадью фильтрации от 0,81 м2 до 7,1 м2 , соответственно.

1.2.3.Термическая деаэрация

В воде всегда содержатся растворенные агрессивные газы, прежде всего кислород и углекислота, которые вызывают коррозию оборудования и трубопроводов. Коррозионно-активные газы попадают в исходную воду в результате контакта с атмосферой и других процессов, например, ионном обмене. Основное коррозионное воздействие на металл оказывает кислород. Углекислота ускоряет действие кислорода, а также обладает самостоятельными коррозионными свойствами.

Для защиты от газовой коррозии применяется деаэрация (дегазация) воды. Наибольшее распространение нашла термическая деаэрация. При нагреве воды при постоянном давлении растворенные в ней газы постепенно выделяются. Когда температура повышается до температуры насыщения (кипения), концентрация газов снижается до нуля. Вода освобождается от газов.

Недогрев воды до температуры насыщения, соответствующей данному давлению, увеличивает остаточное содержание в ней газов. Влияние этого параметра весьма существенно. Недогрев воды даже на 1°С не позволит достичь требований «Правил ...» для питательной воды паровых и водогрейных котлов.

Концентрация растворенных в воде газов очень мала (порядка мг/кг), поэтому недостаточно выделять их из воды, а важно еще удалить их из деаэратора. Для этого приходится подавать в деаэратор избыточный пар или выпар, сверх количества, необходимого для нагрева воды до кипения. При общем расходе пара 15-20 кг/т обрабатываемой воды, выпар составляет 2-3 кг/т. Снижение выпара может существенно ухудшить качество деаэрированной воды. Кроме того, бак деаэратора должен иметь значительный объем, обеспечивающий пребывание в нем воды не менее 20 ... 30 минут. Длительное время необходимо не только для удаления газов, но и для разложения карбонатов.

Для деаэрации воды для паровых котлов применяются в основном термические двухступенчатые деаэраторы атмосферного типа (ДСА), работающие при давлении 0,12 МПа и температуре 104 °С. Такой деаэратор состоит из деаэрационной головки, имеющей две или более перфорированные тарелки, или другие специальные устройства, благодаря которым исходная вода, разбиваясь на капли и струи, падает в аккумуляторный бак, встречая на своем пути движущийся противотоком пар. В колонке происходит нагрев воды и первая стадия ее деаэрации.

Вакуумные деаэраторы работают при температурах воды от 40 до 90 °С. Вакуумные деаэраторы имеют множество существенных недостатков: большая металлоемкость, большое количество дополнительного вспомогательного оборудования (вакуумные насосы или эжекторы, баки, насосы), необходимость расположения на значительной высоте для обеспечения работоспособности подпиточных насосов. Главным же недостатком является наличие существенного количества оборудования и трубопроводов, находящихся под разряжением. В результате через уплотнения валов насосов и арматуры, неплотности во фланцевых соединениях и сварных стыках в воду поступает воздух. При этом эффект деаэрации полностью пропадает и даже возможен рост концентрации кислорода в подпиточной воде по сравнению с исходной.


1.2.4.Обратный осмос

Обратный осмос - технология очистки воды. В основе обратно осмотического метода очистки воды лежит явление осмоса, широко распространенное в природе. В частности, обратный осмос обеспечивает процесс обмена веществ в живых клетках.

Осмос - это самопроизвольный процесс перехода воды через полупроницаемую мембрану, из раствора с большей концентрацией соли в раствор с меньшей концентрацией соли в условиях, когда соль не проникает через мембрану. Процесс останавливается по достижении осмотического равновесия, т.е. когда разница давлений растворов будет равна разности их осмотических давлений. Если с одной стороны от мембраны поместить чистую воду, то при равновесии разница давлений воды и раствора будет равна осмотическому давлению раствора. Таким образом, осмотическое давление - это избыточное гидростатическое давление на раствор, отделенный от чистого растворителя полупроницаемой мембраной, при котором прекращается диффузия растворителя через мембрану.Величина смотического давления определяется по формуле: π= СxRxT, где: π - осмотическое давление (Па); С - молярная концентрация растворенного вещества, моль/л; R - газовая постоянная, бар/(К×моль); Т - температура, К. Зависимость осмотического давления от концентрации растворенного вещества проиллюстрирована в табл. 1 на примере раствора хлорида натрия NaCl.Чем больше концентрация раствора, тем больше создаваемое им осмотическое давление.

^ Обратный осмос - это процесс, обратный осмосу, как следует из названия, т.е. процесс перехода воды из более концентрированного раствора в менее концентрированный раствор под действием внешнего давления. Внешнее давление должно превышать разницу осмотических давлений растворов. На этом принципе основан обратно осмотический метод очистки воды.

В мембранах для обратного осмоса различия в структуре четко не определяются. На микроуровне мембраны являются однородными. Предполагается, что основным механизмом переноса вещества через мембрану обратного осмоса является диффузия или, точнее, активированная диффузия.




Рис.1.1. Схематическое изображеие процессов осмоса и обратного осмова.

Диффузия (от лат. diffusio - распространение, растекание) определяется как взаимное проникновение соприкасающихся веществ друг в друга. Диффузия происходит в направлении падения концентрации вещества и ведёт к равномерному распределению вещества по всему занимаемому им объёму. Активированная диффузия - диффузия, протекающая под действием разности давлений. 

Рабочее давление обратного осмоса складывается из двух основных составляющих: осмотическое давление исходной воды и гидродинамическое сопротивление мембраны. При этом гидродинамическое сопротивление мембраны вносит основной вклад в рабочее давление процесса в связи с отсутствием пор в мембране.

Применяемые в настоящее время композитные мембраны позволяют значительно снизить гидродинамическое сопротивление. В них тонкий селективный слой наносится химическим путем на пористую основу (подложку). Толщина селективного слоя составляет 0,1-1,0 мкм, а толщина пористой основы - 50-150 мкм. Подложка практически не создает сопротивления потоку благодаря широким порам, а сопротивление селективного слоя значительно снижается благодаря значительному сокращению его толщины. В целом композитная структура мембраны обеспечивает механическую прочность за счет толщины пористой подложки, а кроме того, позволяет снизить общее сопротивление мембраны за счет тонкости селективного слоя.

       Селективный слой мембран обратного осмоса выполнен из полиамидного материала. Рабочее давление таких мембран при минерализации исходной воды до 5 г/л составляет 10-15 бар. Стандартная рабочая температура обратного осмоса не превышает 40 ºС, хотя в настоящее время производятся полиамидные мембраны, работающие при повышенных температурах - до 90 °С. Селективность полиамидных мембран составляет 90-99,6 %.


Мембраны обратного осмоса производятся в виде рулонных мембранных элементов, которые позволяют разместить мембранное полотно с большой площадью в небольшом объеме. Это обеспечивает компактность обратно осмотических установок.

Зависимость осмотического давления от концентрации растворенного вещества на примере раствора хлорида натрия NaCl.

Таблица 1.1.

^ Концентрация соли, мг/л

Осмотическое давление, бар

100

0,1

3000

2,5

30000

25


1.2.5.Магнитный метод обработки воды

Сущность данного метода обработки питательной воды заключается в воздействии магнитного поля на растворенные в воде соли, которые теряют способность к образованию твердой плотной накипи и выпадают в виде шлама. Применяется для предотвращения накипеобразования в паровых котлах низкого давления, в зарубашечном пространстве двигателей, в испарителях и теплообменных аппаратах. Для обработки маломинерализованной воды используют постоянные магниты и электромагниты для высокоминерализованных вод. Прибор устанавливается в вертикальном положении на всасывающей магистрали насоса между теплым ящиком и питательным насосом, подающим воду в котел. Движение воды в приборе должно быть обязательно снизу вверх перпендикулярно магнитным силовым линиям. Использование магнитного метода позволяет защитить поверхность нагрева котлов от накипи.

^ 1.3.ВНУТРИКОТЛОВАЯ ВОДООБРАБОТКА

1.3.1.Химические методы внутрикотловой обработки воды.

Химические методы: фосфатно - щелочной водный режим; фосфатно - щелочной с нитратной пассивацией; фосфатно – нитратный водный режим; фосфатный режим.

Для вспомогательных паровых котлов промысловых судов (водотрубных, огнетрубных и утилизационных), имеющих давление пара менее 2 МПа (20 кгс/кв. см), наиболее эффективным является фосфатно - нитратный водный режим.

В настоящее время реализуются различные виды водно-химических режимов теплоэнергетического оборудования, подразумевающие коррекционную обработку питательной или котловой воды различными химическими реагентами. В их числе – гидразинный, гидразинно-аммиачный и аммиачно-кислородный режимы. Для барабанных котлов с естественной циркуляцией известны также режимы, ориентированные на дозирование в котловую воду фосфатов, фосфатно-щелочных составов и комплексонов.

Комплект реагентов для фосфатно-нитратной внутрикотловой обработки воды состоит из двух совместно применяемых химических препаратов: тринатрийфосфата и селитры.

Тринатрийфосфат (ТНФ) Nа3Р04 12Н2О— белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Предназначен для регулировки содержания фосфатов и щелочей в котловой воде паровых котлов низкого и среднего давления с целью предотвращения образования накипи и коррозии металла. Вводят в питательную воду или непосредственно в котел в виде концентрированного раствора с помощью дозирующего устройства периодически или непрерывно. Дозировку контролируют по показателю концентрации фосфатов в котловой воде. Препарат обладает щелочными свойствами. Поставляется в многослойных бумажных мешках массой 50 кг и в пакетах массой 0,5-1,0 кг. Меры предосторожности при работе с препаратом: защитные очки, резиновые перчатки, спецодежда.
Селитра калиевая техническая КNОз или селитра натриевая техническая NаNОз — белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Предназначена для предотвращения коррозии металла (щелочной хрупкости) в паровых котлах низкого и среднего давления (до 60 кгс/см2), работающих на питательной воде улучшенного качества с добавкой дистиллята при относительной щелочности котловой воды более 20 %. Вводят в виде концентрированного раствора параллельно с раствором тринатрийфосфата. Дозировку контролируют по показателю концентрации нитратов в котловой воде.

Многообразие используемых программ коррекционной обработки объясняется различием конструкционных материалов, особенностями конкретного теплоэнергетического оборудования, разностью теплогидравлических и тепломеханических условий эксплуатации.

В качестве реагентов для осуществления фосфатных режимов в настоящее время широкое применение получили: жидкие реагенты — щелочь

Alkalinity Control, присадки Liquitreat и AB Treat норвежской фирмы Unitor; сухой препарат этой же фирмы — Hardness Control, универсальная присадка Combitreat и другие продукты.

Использование гидразингидрата в качестве реагента для коррекционной обработки позволяет, с одной стороны, связать остаточный растворенный кислород, с другой – откорректировать значение рН котловой воды, а также осуществить антикоррозионную пассивацию внутренних поверхностей с целью увеличения ресурса теплоэнергетического оборудования. Применение аммиака позволяет корректировать в определенных пределах значения рН пара и возвратного конденсата.


1.3.2.Ультразвуковой метод

Ультразвуковой метод внутрикотловой обработки является эффективным для предотвращения образования накипи, в том числе в труднодоступных местах, в огнетрубных котлах. Метод основан на влиянии ультразвуковых колебаний на процессы накипеобразования. Вибратор и звукопровод установки возбуждаются постоянным током. Один конец звукопровода при помощи фланца соединен с котлом, а другой – с вибратором. Вибратор создает ультразвуковые колебания частотой 20 кГц. Через звукопровод колебания передаются нагревательной поверхности котла и котловой воде. Толщина накипи при обработк4е воды ультразвуковым методом не превышает 0,3мм независимо от качества питательной воды. Соли – накипеобразователи образуют шлам в толще воды, и его удаляют продувками. Ультразвуковой прибор должен работать непрерывно во время работы котла.


^ 2.ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ НА СУДАХ

2.1.Показатели качества котловой и питательной воды

Фосфатно-щелочной водный режим является одним из наиболее

распространенных способов организации внутрикотловой

водоподготовки для судовых котлов низкого давления (с рабочим

давлением пара Рк не выше 2 МПа). Ведение этого водного режима

обеспечивается при помощи добавки в котловую воду раздельно или в

виде готовых смесей реагентов, содержащих фосфаты и щелочи.

Кроме них вводятся другие соединения, выполняющие роль

поглотителей кислорода, пассиваторов металла и модификаторов

шлама.

Номенклатура и величины показателей качества котловой воды,

обеспечивающие безнакипной режим работы котла и отсутствие в нем

существенных коррозионных разрушений, устанавливаются заводом-

изготовителем. При отсутствии подобных сведений в инструкции по

эксплуатации, необходимо руководствоваться приведенными в

Правилах технической эксплуатации паровых котлов на судах «Рекомендуемыми нормами качества котловой воды».

На судне должен быть организован систематический контроль за

ведением водного режима котла. Результаты анализа проб котловой

воды должны фиксироваться в судовом журнале водоконтроля и

анализироватся. Во всех случаях нарушения водного режима состав

котловой воды должен немедленно корректироваться. Оперативными

методами регулирования качества котловой воды являются: изменение

дозировки химических реагентов и количества продуваемой из котла

воды. При исключительных обстоятельствах (чрезвычайно высокая

остаточная жесткость или большое солесодержание котловой воды в

результате грубого нарушения правил водоподготовки) должна

производится частичная или полная смена воды в котле.


Нормы качества котловой и питательной воды для водотрубных котлов с давлением 2,0 – 4,0 МПа.

Таблица 2.1.


ПОКАЗАТЕЛЬ


РАЗМЕРНОСТЬ

^ ЧИСЛЕННАЯ ВЕЛИЧИНА

КОТЛОВАЯ ВОДА

Общее солесодержание

мг/кг

менее 2000

Хлориды

мг/кг

менее 500

Щелочное число

мг NaOH/кг

100 -150

Фосфаты

мг/кг

20 - 40

Нитраты

мг /кг

50 - 75

^ ПИТАТЕЛЬНАЯ ВОДА

Общая жесткость

мэкв/кг

менее 0,02

Хлориды

мг/кг

менее 3,0

Кислород

мг /кг

менее 0,2


Контроль показателей качества котловой воды осуществляет меха-

ник, в заведовании которого находится котельная установка. В его

обязанности входит:

– своевременный контроль показателей качества;

- заполнение документации по водоконтролю;

– поддержание экспресс-лаборатории в исправном состоянии и

обеспечение ее реактивами.

Периодичность контроля устанавливается инструкцией по

эксплуатации котла, разработанной заводом-изготовителем. При

отсутствии таких сведений в заводской инструкции, следует

руководствоваться требованиями Правил технической эксплуатации

судовых котлов или инструкцией по ведению водного режима,

разработанной судовладельцем.

Пробу котловой воды отбирают через специально предназначенный для этого кран. Перед отбором пробы сосуд-пробоотборник необходимо ополоснуть котловой водой. Перед заполнением пробоотборника кран и его трубопровод необходимо промыть, спустив через них воду. Пробу отбирают через охладитель, снижающий температуру котловой воды.

В процессе эксплуатации котлов судовой механик контролирует водный режим путем непрерывного и периодического определения показателей качества котловой и питательной, добавочной воды и конденсата. Вахтенный механик следит за показаниями автоматических солемеров на линиях главного конденсата, питательной и добавочной воды. Периодический химический контроль за водным режимом котлов ведет котельный механик. Периодичность анализов составляет 1-2 раза в сутки. Для фосфатных режимов в питательной воде определяют общую жесткость в мэкв /кг; содержание хлоридов в мг/кг; электропроводность Ом-1 см-1. Щелочность и рН питательной воды определяют только для фосфатно-гидразинных режимов и в случае Na-катионирования питательной воды. Для котловой воды определяется остаточная жесткость мэкв /кг; рН; щелочное число мг/кг; содержание фосфатов мг/кг; нитратов мг/кг.


2.2.Методы проведения анализов котловой и питательной воды при помощи лабораторий фирм Unitor и Drew Marine

Экспресс-лаборатория Spektrapak 310 выпускается норвежской фирмой Unitor. Она предназначена для определения показателей качества котловой воды котлов низкого и среднего давления, работающих с использованием фосфатно-щелочного водного режима.

Лаборатория скомпонована в виде пластикового чемоданчика с откидной крышкой. В комплект экспресс-лаборатории входят:

– емкость для отбора проб с притертой крышкой;

– лопатка для размешивания пробы воды;

– упаковки с таблетками, используемыми для определения

содержания хлоридов;

– упаковки с таблетками, используемыми для определения

величины фосфатной щелочности.

Инструкция по использованию экспресс-лаборатории на английском языке прикреплена на оборотной стороне пластикового чемоданчика и на его откидной крышке.

Анализу подвергается представительная проба котловой воды. Проба всегда отбирается из одного и того же места. Перед отбором пробы необходимо промыть пробный кран, спустив через него воду. Это обеспечивает очистку трубопровода и пробного крана от накопившихся в них отложений.

1) Определение фосфатной щелочности

Отобрать пробу воды объемом 200 мл в мерную емкость. Добавить в емкость одну таблетку для определения фосфатной щелочности из сосуда, помеченного "P.Alkalinity tablets" и взболтать пробу до растворения таблетки. Если в пробе присутствуют фосфаты, то она приобретет голубой цвет. Постепенно, тщательно перемешивая пробу, добавлять по одной таблетке до перехода окраски в устойчиво желтую. Фосфатная щелочность в пересчете на CaCO3, мг/л, определяется по выражению

Щф=20n – 10,

где n — количество использованных таблеток.

Полученный результат следует сравнить с предыдущим и нормой, после чего занести его в судовой журнал водоконтроля.

2) Определение содержания хлоридов

Для котлов с рабочим давлением пара до 3,0 МПа (30 бар)отбирается проба объемом 50 мл. К пробе добавляется одна таблетка для определения содержания хлоридов (Сhloride tablets), проба перемешивается путем встряхивания до полного растворения таблетки. Если в воде присутствуют

хлориды, то она окрашивается в желтый цвет. Последовательно добавляют по одной таблетке до перехода желтой окраски в оранжево-коричневую. Содержание хлоридов равно, мг/л

[Cl] = 20n – 20,

где n — количество использованных таблеток.

Для котловой воды с высоким содержанием хлоридов объем пробы должен составлять 25 мл. В этом случае одна использованная таблетка соответствует концентрации 40 мг/л.

Полученный результат необходимо сравнить с предыдущим и рекомендованным, после чего занести его в судовой журнал водоконтроля.

Полученные результаты необходимо сравнить с рекомендациями

фирмы Unitor и требованиями Правил технической эксплуатации

паровых котлов на судах флота. Сделать выводы о необходимости корректировки водного режима котла для обоих случаев. При необходимости подобной корректировки указать способы изменения величины показателей качества котловой воды.

Определение хлоридов при помощи экспресс лаборатории Drew Marine проводится следующим образом. Отбирают 10мл питательной или 2мл котловой воды. К отобранным пробам добавляют 3 капли фенолфталеина. Если проба окрашивается в малиновый цвет, к ней прибавляют по каплям раствор серной кислоты до обесцвечивания. К нейтрализованной (обесцвеченной) пробе добавляют 6 капель калия хромовокислого и перемешивают. К окрашенной в желтый цвет пробе добавляют по каплям нитрат серебра до появления кирпичного оттенка. Содержание хлоридов мг/л для пробы 10мл

[Cl] = 10n; для пробы 2мл [Cl] = 50n, где n – число капель нитрата серебра.

^

2.3.Методы проведения анализов котловой и питательной воды при помощи ЭЛВК


Оборудование – лаборатория ЭЛВК.

Перечень показателей качества котловой и питательной воды, рекомендуемый для определения на судах.

Котловая

вода

Жесткость,



Щелочность,



Хлориды,


мг/кг

Фосфаты,


мг/кг

Нитраты,


мг/кг



Питательная


вода

Жесткость,




Щелочность,




Хлориды,


мг/л

Кислород,




Солесодер-жание,


мг/л

Масло,

нефтепро-дукты

мг/л



Подготовка проб воды к анализам.

Перед проведением анализов окрашенные и мутные пробы необходимо осветлить.

Осветление основано на способности активированного угля адсорбировать частицы, обуславливающие окраску и мутность.

Для осветления применяют активированный уголь марки БАУ и фильтровальную бумагу «белая лента», прилагаемые к лаборатории СКЛАВ-1.

В коническую колбу наливают 100 мл воды, прибавляют около 1 г угля, закрывают пробкой и энергично взбалтывают 2-3 минуты и фильтруют через фильтр. Если она недостаточно осветлилась, то ее обрабатывают углем повторно.


1)Определение жесткости котловой и питательной воды

Метод основан на свойстве трилона Б давать окрашенные комплексные соединения с солями жесткости – солями кальция и магния.

Анализ проводят в присутствии индикатора хрома темно-синего – изменение окраски от розовой до синевато-сиреневой.

Общую жесткость воды выражают в миллиграмм – эквивалентах на литр ().

Проведение испытания.

100 мл исследуемой воды помещают в коническую колбу и последовательно добавляют реактивы: 5 мл буферного раствора, щепотку хрома темно-синего. Воду с реактивами взбалтывают и медленно титруют раствором трилона Б до изменения окраски от розовой до сиреневато-сиреневой.

Расчет производят по формуле

, где

а – количество трилона Б, израсходованное на титрование, мл;

н – нормальность трилона Б;

V – объем пробы, взятой на анализ.


Раствор трилона Б и буферный раствор готовят в теплотехнической лаборатории. Нормальность указана на этикетке.

Пример.

На титрование 100 мл пробы воды пошло 4 мл 0,05н раствора трилона Б. Тогда

.

^

2) Метод определения щелочности в котловой воде и охлаждающей воде дизелей.


Метод основан на способности кислоты нейтрализовать содержащуюся в воде щелочь, которая окрашивает индикатор фенолфталеин в розовой цвет. Об окончании реакции нейтрализации судят по исчезновении окраски фенолфталеина.

Метод позволяет определить щелочность, вызванную гидролизом тринатрийфосфата и продуктов его взаимодействия с солями жесткости.

Этот метод также позволяет определять щелочность охлаждающей воды, где в качестве антикоррозионной присадки используют двухромовокислый калий и соду.

Щелочность выражают в миллиграмм - эквивалентах в литре (). Можно выражать эту величину в () – щелочное число.

Проведение испытания.

100 мл исследуемой воды помещают в коническую колбу и прибавляют 2-3 капли фенолфталеина. При щелочной реакции среды индикатор окрашивается в розовый цвет.

Затем пробу титруют 0,1н раствором серной кислоты до исчезновения окраски.

Величина щелочности численно равна количеству кислоты в миллилитрах, затраченному на титрование.

Пример.

На титрование 100 мл пробы пошло 5,0 мл серной кислоты. Следовательно, щелочность воды равна 5,0 .

Щелочное число равно величине щелочности, умноженной на 40 (эквивалент NaOH).

Щелочное число равно

5,0·40 = 200 мг/л.

Раствор кислоты 0,1н и индикатора готовят в теплотехнической лаборатории.


3) Метод определения содержания хлоридов в конденсате, дистилляте и котловой воде с помощью азотнокислого серебра

Метод основан на том, что ионы серебра осаждают ионы хлора в виде малорастворимого хлористого серебра. Содержание хлоридов выражают в миллиграммах на литр (мг/л).

Проведение испытания.

Для определения содержания хлоридов пробу воды предварительно нейтрализуют. 10 мл воды отбирают в мензурку, добавляют 40 мл конденсата (дистиллята) и 3 капли фенолфталеина, проба окрашивается в малиновый цвет; затем по каплям добавляют серную кислоту до обесцвечивания. В нейтрализованный раствор прибавляют 10 капель калия хромовокислого и окрашенную в желтый цвет пробу титруют раствором азотнокислого серебра, до появления буро-красной окраски.

Расчет производится по формуле

[Cl] = 355VТ.Р. мг/л, где

VТ.Р – количество 0,1н раствора азотнокислого серебра, израсходованного на титрование, мл.

Пример.

На анализ взято 10 мл котловой воды. На титрование израсходовано 1,3 мл 0,1н раствора азотнокислого серебра.

Содержание хлоридов

[Cl] = 355·1,3 = 461,5. мг/л.


4) Метод определения содержания фосфатов в котловой воде

В основу определения заложен визуальный калориметрический метод. Пробу воды, окрашенную в желтый цвет соединением Р2О5·V2О5·2МоО3·nН2О, образованным в результате взаимодействия фосфатов воды с добавленным реактивом, сравнивают с эталонными цветными пленками. Набор пленок имеет окраску, соответствующую 10, 20, 30, 40 и 50 мг/л фосфат - иона (мг/л ).

Проведение испытания.

10 мл воды помещают в градуированную пробирку, добавляют 2 мл реактива на фосфаты, закрывают пробкой и тщательно перемешивают. Через 5 мин содержимое пробирки переливают в кювету компаратора и подбирают наиболее близкую по интенсивности стандартную пленку.


5) Метод определения содержания нитратов в котловой воде котлов, работающих на фосфатно-нитратном режиме

В основу определения заложен визуальный колориметрический метод.

Проба испытуемой воды окрашивается в розовый цвет азоткрасителем. Окрашенную пробу воды сравнивают с эталонными цветными пленками. Набор пленок имеет окраску 10, 20, 30, 40 и 50 мг/л нитратов (мг/л NО3¯ ).

Проведение испытания.

В градуированную пробирку отбирают 6 мл котловой воды, доливают дистиллятом до метки 11 мл и перемешивают. Приливают 2 мл реактива на нитраты, закрывают пробкой, тщательно перемешивают и затем прибавляют щепотку цинкового порошка.

Пробирку оставляют на 5-10 мин. Затем отстоявшуюся часть переливают в кювету компаратора и сравнивают окраску с эталонными розовыми пленками.


6) Определение рН воды в судовых условиях.

На практике для измерения рН среды используют индикаторную бумагу, изменяющую окраску в зависимости от рН среды. Окраску затем сравнивают с эталонной разноцветной шкалой.

Для определения рН воды можно использовать растворы индикаторов. Если при добавлении 3-5 капель 1%-ного спиртового раствора фенолфталеина вода не окрасилась – рН < 8. Если при добавлении 3-5 капель 0,1%-ного водного раствора метилоранжа вода окрасится в розовый или красный цвет, значит рН воды ниже 5; если же индикатор не изменит цвет, значит рН воды выше 5.


^ 3.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Какие примеси загрязняют природную воду.

2.Почему примеси, загрязняющие воду, являются причиной накипеобразования и коррозии.

3.Какие методы докотловой водообработки вам известны.

4.Охарактнризуйте метод обработки воды в водоопреснительных установках.

5.Как проискодит процесс умягчения воды на катионообменных фильтрах.

6.Укажите причины необходимости проведения термической деаэрации питательной воды паровых котлов.

7.Охарактеризуйте принцип проведения процедуры обратного осмоса.

8.Проанализируйте преимущества магнитного метода докотловой водообработки.

9.Укажите химические методы внутрикотловой водообработки, предотвращающие процессы накипеобразования.

10.Какие режимы котловой водообработки необходимы для предупреждения процессов электрохимической коррозии.

11.В чем преимущества ультразвукового метода внутрикотловой водообработки.

12.Перечислить показатели качества котловой воды, рекомендуемые для определения на судах.

13.О чем говорит повышенная щелочность котловой воды при нормальной концентрации фосфатов? При повышенной концентрации фосфатов?

14.О чем говорит пониженное значение щелочного числа котловой воды при нормальной концентрации фосфатов? Как повысить щелочное число?

15.Перечислить показатели качества питательной воды, рекомендуемые для определения на судах.


^ 3.ЗАДАНИЕ НА ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

3.1.Задание лабораторной работы №1 «Анализ котловой воды»

1.Определить рН, жесткость, щелочное число, содержание хлоридов и фосфатов в котловой воде.

2.Сопоставить результаты анализов котловой воды с нормами качества котловой воды.

3.Сделать соответствующие выводы по корректировке состава котловой воды.


3.2.Задание лабораторной работы №2 «Анализ питательной воды»

1.Определить рН, жесткость, щелочность и содержание хлоридов в питательной воде.

2.Сопоставить результаты анализов с нормами качества питательной воды. Сделать выводы.


^ СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


1. Сурин С. М. Технологии обработки воды на морских судах: учебное пособие / С.М.Сурин. - М.: В/О «Мортехинформреклама»,1988. – 49 с.

2. Астратов Н.Я. Опреснение и деаэрация воды на судах / Н.Я.Астратов. – Л.: Гос. союз. изд-во. судостроит. пром., 1966. – 267 с.





Правила техники безопасности

при работе в лаборатории
^

технологии использования

топлива, воды и смазок





  1. Работа в лаборатории требует тишины, внимания и аккуратности.

  2. В лаборатории не допускается хранение лишних предметов, рабочие места не должны быть загромождены.

  3. В лаборатории не допускается хранение и прием пищи.

  4. Работа со стеклянной посудой и аппаратурой, едкими и сильнодействующими веществами требует осторожности. Нельзя допускать попадания едких веществ на одежду, руки, лицо.

  5. При попадании кислоты на кожу рук или лица нужно обмыть это место большим количеством воды, затем промыть слабым раствором соды.

  6. При попадании щелочи на кожу рук или лица нужно промыть это место водой, а затем слабым раствором борной кислоты.

  7. При попадании растворов кислот или щелочей в глаза необходимо промыть их большим количеством воды и обратиться в медпункт.

  8. В помещении, где находятся нефтепродукты, запрещается пользоваться открытым огнем.

  9. Разлитые нефтепродукты необходимо собрать ветошью. Промасленную ветошь хранить на рабочем месте запрещается.

  10. В лаборатории должны находится средства пожаротушения (одеяло, песок). Следует помнить, что горящие нефтепродукты нельзя тушить водой. Очаг пламени следует засыпать песком или накрыть одеялом.

  11. Химические реактивы и исследуемые вещества должны храниться в герметически закрытых банках с этикетками. Неизвестными реактивами без этикеток пользоваться запрещается.



Схожі:

Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине iconМетодические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине "Физика" для студентов всех специальностей
Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине “Физика” для студентов всех специальностей (Разделы: “Механика”,...
Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине iconМетодические указания для семинарских занятий и лабораторных работ по дисциплине «Экология и охрана окружающей среды»
Предотвращение загрязнения окружающей среды с судов: методические указания для семинарских занятий и лабораторных работ по дисциплине...
Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине iconМетодические указания для выполнения лабораторных и практических работ по дисциплинам «теория автомобиля и самоходных машин»
Методические разработки для выполнения лабораторных и практических работ по дисциплинам «Теория автомобиля и самоходных машин», «Теория...
Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине iconМетодические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине
Охватывают топлива с содержанием серы до 2%, вторые – топлива с содержанием серы от 2 до 3,5 %
Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине iconМетодические указания
Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине Водоснабжение (для студентов 4 курса всех форм обучения специальности...
Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине iconМетодические указания
Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Прикладная гидроэкология» (для студентов 3 курса дневной формы...
Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине iconГородского хозяйства методические указания
Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Языки программирования» (для студентов заочной формы обучения...
Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине iconМетодические указания для выполнения практической работы по дисциплине
Технология очистки судовых котлов от накипных отложений : методические указания для выполнения практической работы по дисциплине...
Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине iconЮ. С. Замалеев, Л. В. Нестеренко, И. А. Гавриленко, Е. В. Кузьмичёва Методические указания для самостоятельной работы и выполнения лабораторных работ по дисциплине
«Вычислительная техника и программирование» (для студентов 1 курса дневной формы обучения бакалавров направления 050702 «Электромеханика»...
Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине iconЮ. С. Замалеев, Л. В. Нестеренко, И. А. Гавриленко, Е. В. Кузьмичева Методические указания для самостоятельной работы и выполнения лабораторных работ по дисциплине
«Вычислительная техника и программирование» (для студентов 1 курса дневной формы обучения бакалавров направления 050702 «Электромеханика»...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи