Водно-химический режим в котельной
15.05.2024
Эксплуатация котельных – многогранная штука. Тут вам и контроль за работой оборудования, и мониторинг технического состояния. И обслуживание, и ремонт, и масса других приятных и полезных телодвижений. А в дополнение ко всему… «эксплуатирующая организация должна обеспечить ведение водно-химического режима» (ВХР) горячо любимой системы.
Зачем нужно это мероприятие? Как минимум, для соблюдения обязательных требований. А так… чтобы не допустить повреждений котельного оборудования, которые могут возникнуть из-за отложений накипи и шлама, из-за «повышения относительной щелочности котловой воды до опасных пределов» или коррозии металла.
Параметры ВХР закладывают аж на стадии проектирования. И «тонко настраивают» при пуско-наладочных работах. А потом еще проверяют на соответствие ФНП ОРПД, когда оценивают готовность котлов к вводу в эксплуатацию (делают запись в п.п. «ж» пункта 3 Акта готовности).
Водно-химический режим – явление «комплексное», которое включает в себя:
- докотловую и внутрикотловую обработку воды (водоподготовку);
- регулирование качества котловой воды (собственно, ведение ВХР);
- проведение химического контроля за соблюдением ВХР.
2) Приказ Минэнерго РФ от 24.03.2003 № 115 «Об утверждении Правил технической эксплуатации тепловых энергоустановок». Для друзей – ПТЭТЭ. Слегка устаревший (20 лет без изменений) нормативный акт, который, тем не менее, пережил «регуляторную гильотину». И проживет еще, как минимум, до 1 сентября 2024 года. Если раньше Минэнерго не выпустит новую НПА-шку (с плюс-минус аналогичным содержанием). Здесь интересует, прежде всего, пункт 12 с многочисленными подпунктами.
3) СП 89.13330.2016 «Котельные установки. Актуализированная редакция СНиП II-35-76», который адресован скорее проектировщикам. Но может кое-что сказать и для эксплуатации (хотя бы профильный раздел 12).
Разумеется, есть еще парочка (архивных и не очень) «бумажек», которые откроются нам по ходу дела.
Ну, что, товарищи, отправляемся в путь? Исследовать «тайны» ВХР и понимать, с чем его употребляют? Вас ждет несколько остановок на «прокопанном» маршруте, первой из которых станет…
Водоподготовка
Та самая «докотловая обработка воды», технологию и способы которой (именно для вашего объекта) прописывают в проектной документации. И это не причуда «автокадной» братии. Это… обязательное требование. Ведь согласно п. 323 ФНП ОРПД, все паровые и водогрейные котлы «должны быть оборудованы установками для докотловой обработки воды». К тому же (п. 12.4 ПТЭТЭ), эксплуатация котлов без этой системы «не допускается».Более того… котельные вводятся (и принимаются) в эксплуатацию только при исправном (хорошо «налаженном» и испытанном) оборудовании водоподготовительной установки (включая деаэратор), «при полной загрузке фильтров и оснащении их контрольно-измерительными приборами» (п. 12.6 ПТЭТЭ).
Да и вообще… водоподготовка – полезная штука. Она снижает концентрацию («вредных» для котла) примесей, «борется» с накипью и коррозией, помогает вашему оборудованию сохранять «первозданную свежесть». В то время как сырая вода… заставляет его «работать на износ». Увеличивать потребление топлива. Перегреваться до критических значений. Страдать от «повышенного» давления при сужении технологических протоков. Что в этом случае остается эксплуатанту? Уповать на эффективные методы обработки, которые будут и профилактикой, и лечением.
Их выбор, кстати, зависит от многих факторов, например:
- качества исходной воды;
- назначения котельной и «особенностей технологического процесса»;
- рекомендаций «котлостроителя», зафиксированных в руководстве по эксплуатации;
- (санитарных и ПБ-шных) требований к «выходным параметрам» теплоносителя;
- количества и качества возвращаемого конденсата;
- количества и качества отводимых сточных вод;
- условий (в т.ч. требований) безопасной эксплуатации;
- технико-экономических показателей и т.д.
- «рисуют» оптимальную схему водоподготовки;
- определяют «технический состав» водоподготовительной установки (ВПУ) и способ деаэрации (вакуумный, атмосферный);
- помогают выбрать подходящее оборудование;
- рекомендуют нужные (не очень агрессивные и токсичные) реагенты;
- проводят экономические расчеты…
Особое внимание уделяется схемам водоподготовки – тому «очистительному пути», который вода проходит до попадания в котел. Обычно они бывают комбинированными и включают несколько «этапов». Например:
- известкование (с коагуляцией) – механическая фильтрация – корректирующее подкисление для регулирования значения pH – деаэрация;
- известкование (с коагуляцией) – механическая фильтрация – катионирование всей известкованной воды или ее части – деаэрация – корректирующее подкисление для регулирования значения рН и т.д.
А для их реализации могут применяться различные методики и технологии, в том числе:
- (мембранные) химические установки (обратный осмос, который обеспечивает «высший уровень фильтрации, сопоставимый по качеству очистки с процессом дистилляции», как пишут некоторые специализированные организации на своих сайтах);
- механическая фильтрация с предварительным увеличением размеров частиц (флокуляция, коагуляция);
- электромагнитная трансформация солей жесткости;
- технология ионного обмена и т.д.
Ребята скромные, но бесценные. Ведь от них зависит… функциональность вашего объекта. Они проводят «тонкую настройку» ВПУ. Подвергают котлы «реагентной или водной промывке» (по заветам п. 12.8 ПТЭТЭ). А еще… составляют важные нормативно-технические документы:
- (производственную) инструкцию по эксплуатации установки (установок) для подготовки (докотловой обработки) воды;
- режимные карты ВПУ…
Содержание инструкций и режимных карт не фигурирует в ФНП ОРПД. Поэтому здесь мы «копаем вглубь» и обращаемся, с одной стороны – к пункту 12.9 ПТЭТЭ. А с другой – к архивному РД 10-179-98, утв. постановлением Госгортехнадзора России от 09.02.1998 № 5:
- «Методические указания по разработке инструкций и режимных карт по эксплуатации установок докотловой обработки воды и по ведению водно-химического режима паровых и водогрейных котлов»…
Так вот… пристальный взгляд на эти «потрепанные жизнью» НПА открывает нам завесу тайны. К примеру, рассказывает о том, что в производственной инструкции должны быть указаны, расписаны и разложены (а местами «расчерчены»):
- назначение документа и перечень должностей работников, которым знать его обязательно;
- перечень НПА и НТД, которые легли в основу инструкции (т.е. использованы при ее составлении);
- технические данные (параметры), а также краткое описание основных узлов и оборудования ВПУ (в том числе деаэрационной установки, установок для коррекционной обработки и для водоподготовки, складского хозяйства и т.д.);
- перечень точек, где отбираются пробы «подготовленной» воды («до входа в котел») и реагентных растворов, а также схемы их отбора;
- нормы (допустимые показатели) качества исходной воды и воды, «выходящей» из ВПУ;
- перечень и краткое описание систем автоматики, сигнализации и средств измерений, установленных на ВПУ;
- порядок выполнения операций по подготовке и пуску оборудования, по включению его в работу в периоды нормальной эксплуатации и после останова, а также после монтажа или ремонта элементов ВПУ (проверка окончания работ, осмотр оборудования, проверка готовности к пуску, подготовка к пуску, пуск и т.д.);
- порядок выполнения операций по обслуживанию ВПУ во время нормальной эксплуатации;
- порядок выполнения «контрольных» операций при пуске, нормальной эксплуатации и остановке котла (за режимом деаэрации, режимом коррекционной обработки воды и т.д.);
- порядок выполнения операций при остановке оборудования (вывод в резерв, проведение ремонта, «ликвидация» инцидента или аварии);
- порядок выполнения мероприятий, проводимых во время остановки ВПУ (отмывка, консервация, оценка состояния, «борьба с коррозией», ремонт и т.д.);
- перечень ситуаций, в которых нельзя пускать оборудование в работу и выполнять с ним (на нем) некоторые операции (этакий «список противопоказаний к применению»);
- перечень возможных неисправностей и способы их ликвидации;
- схема водоподготовительной установки и установки для коррекционной обработки воды;
- перечень и нормы расхода реагентов, необходимых для эксплуатации ВПУ, а также реактивов для аналитических исследований;
- график сервисного обслуживания автоматизированных ВПУ без постоянного обслуживающего персонала;
- регламент сервисных работ на ВПУ;
- правила безопасности при эксплуатации, обслуживании и ремонте водоподготовительных установок.
«В среднем по больнице» режимные карты ВПУ включают:
- дату составления и срок действия (о последнем чуть позже);
- ссылки на документы, откуда «взяты» расписанные в них требования и параметры;
- предельно допустимые показатели качества исходной воды (солесодержание, жесткость, щелочность, прозрачность, окисляемость, значение рН и т.д.);
- нормы качества воды, «исходящей» из отдельных «элементов» (узлов и систем) ВПУ;
- нормальные и предельно допустимые параметры в работе ВПУ (производительность, давление, температура, доза реагентов и т.д.);
- периодичность химического контроля и т.д.
- провести «ревизию водоподготовительного оборудования и его (эксплуатационную) наладку»;
- скорректировать вышеназванные документы (которые потом меняются и переутверждаются).
- при изменении технологического процесса (состава оборудования, схем обвязки и т.д.);
- при реконструкции котельного оборудования (переход на другой вид топлива, повышение или понижение основных параметров);
- при изменении (нормативных или «объектовых») требований к качеству исходной и/или обработанной воды;
- при изменении состава или повреждении ВПУ и т.д.
При этом каждый случай «сырой» подпитки должен заноситься в журнал по водоподготовке (эх, чуть не забыли про этот документ) с указанием:
- длительности «нерационального питания»;
- качества и количества «неподготовленной» воды;
- источника водоснабжения.
- результаты анализов воды, пара, конденсата, реагентов;
- данные по обслуживанию ВПУ;
- (после обследования перед чисткой котельного оборудования) информацию о физико-механических свойствах и толщине отложений, накипи, шлама (нужно ж в динамике понять, справляется ли «подготовительная система») и т.д.
- нормам проектной документации объекта;
- требованиям изготовителей котельного оборудования;
- приложению № 9 к ФНП ОРПД.
Водно-химический режим
А он, товарищи… всему голова. Недаром в «позднесоветских» НПА любили повторять, что «правильно и рационально организованный водно-химический режим» обеспечивает:- надежную, безопасную, экономичную и экологически совершенную эксплуатацию котлов, их элементов и вспомогательного оборудования;
- «снижение интенсивности образования» всех видов отложений (накипи, шлама и т.д.) на внутренних поверхностях нагрева и элементах пароводяного тракта;
- предотвращение всех типов повреждений котельного оборудования из-за коррозии.
По сути, ВХР «создается» на этапе проектирования (теория) и при пуско-наладочных работах (практика). Кстати, господа-наладчики и здесь выполняют очень важную миссию – разрабатывают:
- (производственную) инструкцию по ведению водно-химического режима;
- режимную карту ВХР.
- требованиям проектной документации (теория всегда идеальна);
- «пожеланиям» изготовителей котельного оборудования (паспорта и руководства делают не просто так);
- «заповедям» приложения № 9 к ФНП ОРПД, где в табличных формах даны «эталонные» параметры теплоносителя для всех типов котлов, значения которых нельзя превышать – среди них прозрачность, жесткость, химический состав, pH, сопротивление и т.д. (подробней мы коснемся этого при разборе «химического контроля»).
К примеру, инструкция по ведению водно-химического режима должна включать:
- информацию о назначении документа (кому и для чего он нужен);
- перечень должностей работников, которые должны знать ее «на зубок» (по сути, весь котельный персонал);
- список исходной «нормативки», которая применялась при составлении инструкции (НПА, НТД, ГОСТы и т.д.);
- технические параметры и краткое описание системы ВХР (включая ВПУ) – ключевых узлов и оборудования котельной, в т.ч. котлов, деаэрационной установки, установок для коррекционной обработки, установок для консервации и химической очистки и т.д.;
- перечень точек и описание схемы отбора проб воды, пара и конденсата для ручного и автоматического химического контроля;
- «идеальные» (проектные) параметры котловой воды, пара и конденсата;
- временной график, объемы и методы химического контроля, в т.ч. методики проведения хим. анализов со ссылками на НПА и НТД;
- «периодичность вырезок образцов труб» и других элементов котельного оборудования, чтобы оценивать объемы отложений (накипи, шлама и т.д.), а также степень коррозии;
- перечень и краткое описание систем автоматики, измерений и сигнализации, которые используются при ведении ВХР;
- порядок выполнения операций по подготовке, пуску и включению в работу котельного оборудования (в период нормальной эксплуатации, после останова, после монтажа или ремонта и т.д.);
- порядок выполнения операций по техническому обслуживанию и ремонту оборудования, связанного с ВХР;
- порядок выполнения операций при остановке оборудования, а также мероприятий, проводимых во время остановки (отмывка, консервация, обследование, химическая чистка, принятие мер против коррозии и т.д.);
- случаи, когда оборудование нельзя пускать в работу (в связи с нарушением или несоблюдением режимов ВХР);
- список неисправностей, которые связаны с ВХР, а также мер по их устранению;
- основные правила безопасности, которые нужно соблюдать при организации, ведении и контроле за ВХР, а также эксплуатации оборудования, связанного с ВХР, и т.д.
- дату составления;
- срок действия;
- технические параметры оборудования (котла);
- все необходимые режимы коррекционной обработки питательной и котловой воды;
- рекомендуемые дозы корректирующих реагентов, места их ввода в тракт котла и способы контроля этих процессов;
- нормы качества воды и пара;
- основные параметры режима непрерывной и периодической продувки;
- основные параметры противокоррозионного режима;
- элементы внутрикотловых устройств, на которые нужно обращать особое внимание при очередной остановке котла со вскрытием его барабанов (например, узлы ввода питательной воды, герметичность паросепарационных устройств и т.д.);
- максимальное количество отложений (г/кв. м), при которых возможна дальнейшая эксплуатация котла;
- периодичность химического контроля и т.д.
Бывает, что документы изменяют «до срока», например:
- при повреждении котлов «по причинам, связанным с их водно-химическим режимом»;
- при реконструкции котлов, когда меняется вид топлива или основные параметры (давление, производительность, температура и т.д.);
- при изменении ВХР или требований к качеству котловой воды и т.д.
- Нормы качества сетевой и подпиточной воды водогрейных котлов, организация водно-химического режима и химического контроля (РД 24.031.120-91).
- Нормы качества питательной воды и пара, организация водно-химического режима и химического контроля паровых стационарных котлов-утилизаторов и энерготехнологических котлов (РД 24.032.01-91).
- результаты анализов воды, пара, конденсата, реагентов;
- сведения о продувках котлов…
Кстати, о контроле. Вы же помните, да? Это третий том «водно-химической эпопеи». Без него сложно понять, справляется ли система водоподготовки. Хорошо ли «питается» ваше оборудование. Соблюдаются ли требования к ВХР, установленные нормативными документами.
Поэтому самое время остановиться и взглянуть, какой он – постоянный и въедливый…
Химический контроль
Конечно, разный, как и всё в этой жизни. Например:- текущий (оперативный), когда «в режиме реального времени» следят за всеми стадиями водоподготовки и за состоянием ВХР;
- углубленный (периодический), при котором в определенный момент надзирают «за всеми типами вод и паров», чтобы оценить их фактические параметры, степень влияния на функциональность котельной установки, динамику изменений и т.д.
- от типа котельного оборудования и режима его работы;
- от качества исходной и питательной воды;
- от схемы водоподготовки.
- своевременно выявлять нарушения режимов работы водоподготовительного, теплоэнергетического и теплосетевого оборудования, которые могут привести к коррозии, накипеобразованию и отложениям;
- определять качество (состав) воды, пара и конденсата, отложений и реагентов, консервирующих и промывочных растворов, шлака, сточных вод и т.д.
- перечень контрольных точек (участков), оснащенных «устройствами для отбора и подготовки пробы» (в т.ч. условия такого оснащения);
- показатели работы ВПУ и параметры ВХР, которые нужно отслеживать (в т.ч. единицы их измерения);
- методы определения контролируемых параметров (автоматические, инструментальные, ручные аналитические и т.д.);
- погрешности применяемых методик с правилами округления результатов;
- периодичность отбора проб и выполнения химических анализов;
- условия, при которых нужны дополнительные или повторные «изыскания» и т.д.
Только учтите, что у химического контроля внушительный объем. При прочих равных (в зависимости от типа котельного оборудования) нужно «исследовать» кучу параметров. Например:
- прозрачность (по шрифту);
- щелочность (общую, карбонатную и/или по фенолфталеину);
- жесткость (общую, карбонатную и/или сульфатно-кальциевую);
- содержание хлоридов;
- солесодержание;
- содержание растворенного кислорода;
- содержание соединений железа;
- содержание фосфатов, нитратов, нитритов, сульфатов, аммиака и т.д.;
- содержание соединений меди;
- содержание углекислоты;
- содержание кремниевой кислоты;
- значение рН;
- окисляемость;
- содержание нефтепродуктов и т.д.
А еще… регулярно вносить результаты анализов:
- в журнал по водоподготовке;
- в журнал по ВХР;
- в журнал учета качества питательной, подпиточной, сетевой воды, пара и конденсата (который, по сути, можно считать «журналом химического контроля»).
Контрольный осмотр котлов и вспомогательного оборудования
Причем не снаружи, а… ИЗНУТРИ. С отбором проб отложений и шлама, вырезкой образцов труб (в теплонапряженных участках) и… составлением актов (куда ж без бюрократии):- о состоянии внутренней поверхности;
- о необходимости проводить эксплуатационную (химическую) очистку и принимать другие меры, препятствующие коррозии и образованию отложений.
То же касается и вырезки образцов труб. Ее периодичность определяют при настройке водно-химического режима, а потом фиксируют в инструкции по ведению ВХР. И берется она не с потолка. Всё зависит от типа котельного оборудования, схемы водоподготовки и… п. 12.13 ПТЭТЭ. Там написано, что процедуру нужно проводить «не реже чем через…»:
- 15 000 часов эксплуатации котлов, которые работают на жидком и газообразном топливе или на их смеси;
- 18 000 часов эксплуатации котлов, которые работают на твердом топливе или смеси твердого с газообразным.
1) для паровых котлов:
- 500 г/кв. м при работе на газообразном и твердом топливе;
- 300 г/кв. м при работе на жидком топливе;
Что касается способа очистки (вода, химия, танцы с бубнами), то он определяется «масштабом бедствия». Если «мусора» чуть-чуть – промойте водой. Если металл даже не просматривается, нужны «реагенты» помощнее. Ну а чтобы оценить эффективность «генеральной уборки», можно «покромсать» трубы до и после процедуры.
Кажется, товарищи, «наступил» финал нашей долгой и полезной прогулки. Хотя нет. Остался еще журнал по водоподготовке. Там, как вы помните, перед каждой чисткой описывают физико-механические свойства и толщину отложений (накипи, шлама).
Вот теперь мы сказали всё (что могли) о водно-химическом режиме котельной. Соблюдать ли его? Решайте сами. Однако учтите, что ведение ВХР – это обязательное требование.
И за его нарушение положены… «малоприятные последствия» (как минимум, ст. 9.1 КоАП РФ). В том числе… для «здоровья» вашего объекта. Только вдумайтесь:
- слой накипи в 1-2 мм может увеличить расход топлива до 4 % и более (и скушать изрядную долю ваших финансов);
- отложение солей на внутренней поверхности труб приводит к перегреву металла, в результате чего на них могут образоваться трещины и сквозные повреждения, вызванные пароводяной коррозией;
- изменение внутреннего диаметра труб из-за отложений увеличивает гидравлическое сопротивление котла, а его эксплуатация в таком виде может привести к повышенному расходу электроэнергии.
Выбирайте «долголетие» и надежность вашего объекта. И помните (п. 12.4 ПТЭТЭ), что «любые изменения проектных схем и конструкций оборудования», которые могут влиять на работу ВПУ и ведение ВХР, лучше согласовать со специализированной (проектной и/или наладочной) организацией.
Остались вопросы? Получите консультацию эксперта по телефону +7 (999) 333-79-61 или электронной почте expert@mtk-exp.ru
