Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Σταθμοί Παραγωγής Ενέργειας Ενότητα 3: Το Νερό των Ατμολεβήτων Δρ Γεώργιος Αλέξης Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Τ.Ε. ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό.

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "Σταθμοί Παραγωγής Ενέργειας Ενότητα 3: Το Νερό των Ατμολεβήτων Δρ Γεώργιος Αλέξης Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Τ.Ε. ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Σταθμοί Παραγωγής Ενέργειας Ενότητα 3: Το Νερό των Ατμολεβήτων Δρ Γεώργιος Αλέξης Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Τ.Ε. ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2

3 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

4 Σκοποί Ενότητας Σκοπός της ενότητας αυτής είναι η ενημέρωση των φοιτητών αφενός σε θέματα ποιότητας των νερών των λεβήτων και στους παράγοντες εκείνους που επιδρούν στην ποιότητα των νερών και αφετέρου στην επισήμανση της σπουδαιότητας της εν λόγω ποιότητας στη σωστή λειτουργίας των ατμοπαραγωγών. Αναφέρονται δε διαδικασίες και συσκευές που χρησιμοποιούνται για την επίτευξη των παραπάνω στόχων. Με την εμπέδωση των παραπάνω γνώσεων και των χρησιμοποιούμενων μεθόδων οι φοιτητές θα μπορούν να επιλύουν προβλήματα που σχετίζονται με το αντικείμενο της εν λόγω ενότητας. 4

5 Περιεχόμενα Ενότητας Γενικά Φυσικά νερά Βασικές έννοιες Επιπτώσεις από την ύπαρξη ξένων ουσιών στο τροφοδοτικό νερό Συστήματα Επεξεργασίας Τροφοδοτικού Νερού Ατμοπαραγωγών Έλεγχος του τροφοδοτικού νερού 5

6 Γενικά Σημαντικό προβλήματα για την ασφαλή λειτουργία των ατμοπαραγωγών, είναι η ποιότητα του νερού, τόσο του τροφοδοτικού όσο και αυτού που κυκλοφορεί εντός του ατμοπαραγωγού. Αυτό οφείλεται στην ύπαρξη αλάτων κυρίως Ca, Mg και NaCl καθώς και των αερίων Ο 2 και CO 2 6

7 Γενικά (2) Τα άλατα επικάθονται στα εσωτερικά τοιχώματα των αγωγών με αποτέλεσμα: – Τη στένωση της διατομής τους μέχρι τελικού φραγμού – Την ελάττωση του συντελεστή μετάδοσης θερμότητας με συνέπεια την δημιουργία τοπικών υπερθερμάνσεων – Την τελική καταστροφή των στοιχείων του λέβητα 7

8 Γενικά (3) Στη διαδικασία παραγωγής του ατμού, ενδιαφέρον παρουσιάζουν τα άλατα ασβεστίου και μαγνησίου που αποτελούν: – Είτε την ανθρακική – Είτε τη μη ανθρακική σκληρότητα – καθώς και τα άλατα του νατρίου, καλίου και πυριτίου 8

9 Φυσικά Νερά Υπόγεια νερά: Λαμβάνονται από φρεάτια ή πηγές. – Είναι συνήθως καθαρά λόγο φιλτραρίσματος το οποίο γίνεται στα διάφορα υπόγεια στρώματα. – Περιέχουν όμως συχνά σίδηρο, οξυγόνο καθώς και διοξείδιο του άνθρακα. Επιφανειακά νερά: Λαμβάνονται από ποτάμια ή λίμνες. – Εκτός των οργανικών ουσιών που μεταφέρουν έχουν πολύ οξυγόνο εξ’ αιτίας της ανάμιξης τους με τον αέρα κατά την αναταραχή του νερού από την ροή του. Τα φυσικά νερά ως γνωστόν δεν είναι χημικώς καθαρά νερά αλλά περιέχουν διάφορες ύλες, διαφορετικής σύστασης και μεγέθους 9

10 Βασικές Έννοιες Αλκαλικότητα Σκληρότητα Αλκαλικότητα p και m Αγωγιμότητα 10

11 Αλκαλικότητα-Οξύτητα Η αλκαλικότητα του νερού προκαλείται από την παρουσία των ΟΗ - Αλκαλικότητα είναι η ικανότητα ενός διαλύματος να εξουδετερώνει οξέα Η οξύτητα του νερού προκαλείται από την παρουσία των ιόντων Η + Αντίστοιχα οξύτητα είναι η ικανότητα ενός διαλύματος να εξουδετερώνει βάσεις 11

12 Αλκαλικότητα-Οξύτητα (2) Σαν μέγεθος μέτρησης της αλκαλικότητας του νερού είναι η τιμή του pH, που ορίζεται ως ο αρνητικός λογάριθμος της συγκέντρωσης των Η + pH = - log [H + ] pH = 7 σημαίνει νερό ουδέτερο pH < 7 σημαίνει νερό όξινο pH > 7 σημαίνει νερό αλκαλικό Π.χ.: Αποσταγμένο νερό: pH = 7 Θάλασσα: pH = 8 Βρόχινο νερό: pH = 5,6 12

13 Αλκαλικότητα-Οξύτητα (3) Τα όξινα νερά είναι διαβρωτικά Τα αλκαλικά νερά προσβάλλουν το χαλκό, το αλουμίνιο και τα κράματα τους Η δε μεγάλη αλκαλικότητα στο νερό του ατμοπαραγωγού προκαλεί αναβράσεις, δηλαδή συμπαρασύρεται νερό μαζί με τον παραγόμενο ατμό 13

14 Μεταβολή του pH με τη Θερμοκρασία 14

15 Σκληρότητα Η σκληρότητα του νερού οφείλεται κυρίως στα άλατα ασβεστίου και μαγνησίου Διακρίνεται σε: Ανθρακική σκληρότητα που αντιστοιχεί στην ύπαρξη όξινου ανθρακικού ασβεστίου Ca(HCO 3 ) 2 και όξινου ανθρακικού μαγνησίου Mg(HCO 3 ) 2 Μη ανθρακική σκληρότητα που αντιστοιχεί στα κατιόντα Ca ++ και Mg ++ που είναι ενωμένα με τα ανιόντα SO 4 -, Cl - και NO

16 Σκληρότητα (2) Η ανθρακική σκληρότητα είναι παροδική αλλά και πολύ διαβρωτική και σε υψηλή θερμοκρασία διασπάται: Ca(HCO 3 ) 2 → CaCO 3 + CO 2 + H 2 O Η μη ανθρακική σκληρότητα είναι μόνιμη και αποφεύγεται με την βοήθεια χημικών προσθέτων Το άθροισμα της ανθρακικής και μη ανθρακικής σκληρότητας, δίνει την ολική σκληρότητα 16

17 Σκληρότητα (3) Η σκληρότητα εκφράζεται με διάφορες μονάδες σε ισοδύναμο οξείδιο του ασβεστίου η ανθρακικό ασβέστιο: Γερμανικοί βαθμοί ( o d): 1 ο d = 10 mg CaO/lt. Γαλλικοί βαθμοί ( o f): 1 o f = 10 mg CaCO 3 /lt ή 10 ppm CaCO 3 /lt Αγγλικοί βαθμοί ( ο e): 1 o e = 7 mg CaCO 3 /lt ή 7 ppm CaCO 3 /lt Σημείωση: 1 ppm = 0,1 o f = 0,057 o d = 0,07 o e ή 1 o d = 1,75 o f = 1,22 o e = 17,5 ppm 17

18 Σκληρότητα (4) Μαλακά νερά = mg/l CaCO 3 Σχετικά σκληρά νερά = mg/l CaCO 3 Σκληρά νερά = mg/l CaCO 3 Πολύ Σκληρά νερά = > 300 mg/l CaCO 3 18

19 Αγωγιμότητα Σε μικρές συγκεντρώσεις αλάτων η ηλεκτρική αγωγιμότητα του υγρού είναι ευθέως ανάλογη της συγκέντρωσης των αλάτων (της σκληρότητας). Επειδή η ηλεκτρική αγωγιμότητα είναι εύκολα μετρήσιμη (αισθητήριο ηλεκτρικής αγωγιμότητας), μετράμε αυτή αντί της σκληρότητας. Η μονάδα μέτρησης είναι μS/cm και αντιστοιχεί: 1μS/cm = 0,55 mg NaCl/lt στους 20 ο C 19

20 Αγωγιμότητα (2) Αγωγιμότητα νερών σε μS/cm Αποσταγμένο νερό= 0,1 – 4 Νερό βροχής= 20 – 100 Επιφανειακό γλυκό νερό= Υπόγειο νερό= 200 – 1500 Θάλασσα=

21 Επιπτώσεις από την Ύπαρξη Ξένων Ουσιών στο Τροφοδοτικό Νερό Εναπόθεση αλάτων Διοξείδιο του άνθρακα Οξυγόνο Καυστική διάβρωση Ψαθυροποίηση από υδρογόνο Πυριτικά οξέα Χαλκός και Σίδηρος Χημική και μηχανική διάβρωση 21

22 Εναπόθεση Αλάτων Τα διάφορα άλατα σχηματίζουν πάνω στις εσωτερικές επιφάνειες των αυλών επικαθίσεις που συνιστούν το λεγόμενο λεβητόλιθο, ο οποίος είναι άλλοτε σκληρός και άλλοτε πολτώδης, ανάλογα με το είδος των αλάτων. Έτσι η σύσταση του λεβητόλιθου εξαρτάται από: – Την ποιότητα του νερού – Το βαθμό υπερθέρμανσης – Τη μόλυνση από ουσίες των συμπυκνωμάτων – Το μέγιστο επιτρεπόμενο βαθμό συμπύκνωσης 22

23 Εναπόθεση Αλάτων (2) Τα σημαντικότερα άλατα που σχηματίζουν αποθέσεις είναι τα CaCO 3, CaSO 4, και MgSO 4 των οποίων η διαλυτότητα βαίνει μειούμενη αυξανόμενης της θερμοκρασίας Επίσης η συγκέντρωση όξινων ανθρακικών ριζών οι οποίες μετατρέπονται σε λιγότερο διαλυτές ανθρακικές ρίζες με την αύξηση του pH, σύμφωνα με την εξίσωση: Ca(HCO 3 ) 2  CaCO 3 + CO 2 + H 2 O καθώς και σχηματισμός υδροξειδίου του μαγνησίου σύμφωνα με την εξίσωση: MgCO 3 + H 2 O  Mg(OH) 2 + CO 2 είναι άλλες αιτίες σχηματισμού λεβητόλιθου 23

24 Εναπόθεση Αλάτων (3) Σε θερμοκρασίες κάτω από 80 o C ο λεβητόλιθος κυρίως σχηματίζεται από CaCO 3 Μεταξύ 80–100 ο C ο λεβητόλιθος έχει αυξημένη περιεκτικότητα σε Mg(OH) 2 μαζί με CaCO 3 Πάνω από 100 o C ο λεβητόλιθος περιέχει μεγάλο ποσοστό CaSO 4 (γύψος) 24

25 Εναπόθεση Αλάτων (4) Η εναπόθεση αυτή των αλάτων στην επιφάνεια των αυλών εμποδίζει την μετάδοση της θερμότητας προς το νερό, καθώς επίσης και τη ροή του νερού, με συνέπεια τη μείωση της απόδοσης του ατμοπαραγωγού Η μη μετάδοση της θερμότητας στο νερό έχει σαν αποτέλεσμα την υπερθέρμανση της επιφάνειας των αυλών, την ερυθροπύρωση και διόγκωση τους και στη συνεχεία τη θραύση του λεβητόλιθου 25

26 Εναπόθεση Αλάτων (5) Το ερυθροπυρωμένο υλικό έρχεται σε επαφή με το νερό και συστέλλεται απότομα, ενώ αναπτύσσεται υπερβολική πίεση λόγω της τοπικής ατμοποίησης Κατόπιν αυτού ο αγωγός σπάει ή και εκρήγνυται 26

27 Ροή Θερμότητας σε Αυλό με Επικαθίσεις Αλάτων και Χωρίς Επικαθίσεις 27

28 Διοξείδιο του Άνθρακα Το CO 2 περιέχεται σε όλα τα νερά σε ελεύθερη μορφή ή σε ενώσεις και διαβρώνει το σίδηρο. Η ύπαρξη όμως του CO 2 οφείλεται επίσης και στη θερμική η χημική επεξεργασία του. Πρέπει δε να απομακρύνεται με την απαερίωση Κατά τη διάρκεια του βρασμού πραγματοποιούνται οι εξής αντιδράσεις: Ca(HCO 3 ) 2 → CaCO 3 + CO 2 + H 2 O Mg(HCO 3 ) 2 → MgCO 3 + CO 2 + H 2 O To CaCO 3 είναι δυσδιάλυτο ενώ το MgCO 3 είναι διαλυτό και μετά από μακροχρόνιο βρασμό μετατρέπεται σε δυσδιάλυτο Mg(OH) 2 : MgCO 3 + H 2 O →Mg(OH) 2 + CO 2 28

29 Διοξείδιο του Άνθρακα (2) To CO 2 αυτό, που οδεύει μαζί με τον ατμό, είναι πολύ διαβρωτικό Η διαλυτότητα του CO 2 και του O 2 μέσα στο νερό είναι συνάρτηση της θερμοκρασίας και της μερικής πίεσης στην οποία βρίσκεται το συγκεκριμένο αέριο. Έχει δε παρατηρηθεί ότι με την αύξηση της θερμοκρασίας μειώνεται η διαλυτότητα στο νερό τόσο του CO 2 όσο και του O 2 Η αύξηση της ποσότητας του CO 2 εντός του νερού των ατμοπαραγωγών έχει δυσμενείς συνέπειες τόσο στο pH (μείωση) όσο και στην αγωγιμότητα (αύξηση), όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα 29

30 Μεταβολή του pH και της Αγωγιμότητας με τη Συγκέντρωση του CO 2 εντός του Ατμοπαραγωγού στους 20 ο C 30

31 Διοξείδιο του Άνθρακα (3) Είναι πιθανό και μετά την απαερίωση να ενυπάρχει κάποιο ποσοστό O 2 και CO 2 στο αποσταγμένο ή αφαλατωμένο νερό του ατμοπαραγωγού. Το πρώτο δεσμεύεται με υδραζίνη και το δεύτερο με αμμωνία ή αμίνες Σε κάθε περίπτωση θα πρέπει να επιλέγουμε τον τρόπο προετοιμασίας του νερού έτσι ώστε οι συγκεντρώσεις του CO 2 να είναι < 5 mg/kg 31

32 Οξυγόνο Το O 2 μαζί με το CO 2 είναι η κυριότερη αίτια διαβρώσεων Στην περίπτωση του O 2, με την αύξηση της θερμοκρασίας και τη μείωση της πίεσης έχουμε μείωση της διαλυτότητας του οξυγόνου στο νερό Χαρακτηριστικό της διάβρωσης από Ο 2 είναι το τρύπημα 32

33 Οξυγόνο (2) Η ηλεκτροχημική διάβρωση του O 2, αναπτύσσεται σε περιοχές ή θέσεις όπου έχουμε ανομοιογενές υλικό. Τέτοιες περιοχές ή θέσεις υπάρχουν πάντοτε στην επιφάνεια του μετάλλου, όπως είναι π.χ. οι ραφές των ηλεκτροσυγκολλήσεων. Αυτές οι περιοχές ή θέσεις παρουσιάζουν άλλο δυναμικό από το βασικό μέταλλο και προσφέρονται για ανοδική διάλυση Στο κύκλωμα του τροφοδοτικού νερού, το O 2 περνάει με το συμπληρωματικό νερό που είναι κορεσμένο σε O 2 αλλά και από εισροές αέρα στα μέρη του κυκλώματος που είναι υπό κενό 33

34 Οξυγόνο (3) Η προσβολή από O 2 είναι ένα πρόβλημα που βρίσκεται συχνά σε ατμολέβητες που βρίσκονται, για μεγάλο χρονικό διάστημα, εκτός λειτουργίας χωρίς προστασία ή όταν τα συστήματα (μέθοδοι) προστασίας των ατμολεβητών εν λειτουργία είναι ανεπαρκή έναντι προσβολής από O 2 Τα αποτελέσματα της προσβολής από O 2 είναι τα οξείδια του σιδήρου της μορφής FeO, Fe 2 O 3, Fe 3 O 4 κατά την αντίδραση: 2Fe + H 2 O + O 2  Fe 2 O 3 + 2H 34

35 Οξυγόνο (4) Η παραγωγή υδρογόνου μακροχρόνια μπορεί να προκαλέσει ψαθυρότητα του χάλυβα Ο αιματίτης Fe 2 O 3 εμφανίζεται από χρώματος φαιού μέχρι λαμπερού ερυθρού. Ο ερυθρού χρώματος αιματίτης δεν παρέχει προστασία, υποδηλώνει δε παρουσία οξυγόνου σε υψηλά ποσοστά Ο αιματίτης παρουσιάζεται συνήθως σε σωλήνες oικονομητήρα, από κοινού με προσβολή από οξυγόνο. Επίσης προσβάλλονται οι σωλήνες του υπερθερμαντήρα από οξυγόνο, λόγω σχηματισμού υγρασίας κατά την εκτός λειτουργίας κατάσταση του ατμολέβητα 35

36 Οξυγόνο (5) Πρέπει να σημειώσουμε, ότι όταν ψύχεται ο υπερθερμαντήρας οι θερμικές συστολές προκαλούν αποκόλληση του προστατευτικού στρώματος μαγνητίτη Fe 3 Ο 4, οπότε η παρουσία νερού (υγρασίας) που περιέχει οξυγόνο μοριακής μορφής προξενεί τοπική προσβολή διεισδυτικού χαρακτήρα, μέχρις ότου διανοίξει οπή στο σωλήνα, οπότε θα έχουμε διαρροή 36

37 Οξυγόνο (6) Οι αιτίες υψηλής παρουσίας Ο 2 στο νερό είναι: – Κακή λειτουργία απαεριωτή – Ανεπαρκής τροφοδοσία χημικών προς δέσμευση ή απομάκρυνση του οξυγόνου – Εκτός ελέγχου εισροή αέρα στο κύκλωμα, π.χ. μέσω των στεγανοποιητικών μερών στροβίλου χαμηλής πίεσης, συμπυκνωτή, στιπτοθλιπτών αντλιών τροφοδοσίας, κ.λπ. Μείωση της συγκεντρώσεως οξυγόνου στο τροφοδοτικό νερό σε < 20 mg/kg περιορίζει πάρα πολύ τις διαβρώσεις οξυγόνου 37

38 Καυστική Διάβρωση Η καυστική διάβρωση περιορίζεται σε περιοχές υψηλής θερμικής ροής, σε κεκλιμένους και οριζόντιους σωλήνες, σε τοπικές χοντρού στρώματος επικαθίσεις και σε περιοχές όπου έχουμε μεταφορά θερμότητας. Αυτή η διάβρωση, προϋποθέτει ένα τοπικό εμπλουτισμό στο τοίχωμα, ισχυρά αλκαλικών ουσιών, όπως ΝaΟΗ Τέτοιες ισχυρά αλκαλικές ουσίες, μπορούν σε υψηλές θερμοκρασίες να καταστρέψουν και το σίδηρο και την προστατευτική στρώση του μαγνητίτη κατά τις αντιδράσεις: Fe + 2NaOH  Na 2 FeO 2 + H 2 Fe 3 O 4 + NaOH  Na 2 FeO 2 + NaFeO 2 + H 2 O 38

39 Καυστική Διάβρωση (2) Η καυστική διάβρωση, παρουσιάζεται κυρίως στις ρωγμές της προστατευτικής στρώσης, από μαγνητίτη Fe 3 Ο 4. Αναγνωρίζεται αρκετά εύκολα, επειδή στα σημεία όπου γίνεται, οι σωλήνες παρουσιάζουν κοιλώματα και τελικά, γίνεται ελάττωση του πάχους του κοιλώματος του σωλήνα που οδηγεί σε σπάσιμο 39

40 Ψαθυροποίηση από Υδρογόνο Η κυριότερη διάβρωση των αυλών ατμοποίησης είναι η ψαθυροποίηση από υδρογόνο Η προσβολή του χάλυβα από υδρογόνο, είναι αποτέλεσμα της διάχυσης ατομικού υδρογόνου μέσα στα μέταλλα του ατμολέβητα Φθορές, συνήθως συμβαίνουν σε περιοχές με υψηλή θερμική ροή, με χοντρό στρώμα επικαθήσεων, σε κεκλιμένους και οριζόντιους σωλήνες και σε περιοχές όπου έχουμε μεταφορά θερμότητας 40

41 Ψαθυροποίηση από Υδρογόνο (2) Το υδρογόνο μπορεί να βρεθεί μέσα στο νερό του ατμολέβητα σαν προϊόν της αντίδρασης: 3Fe + 4Η 2 Ο  Fe 3 Ο 4 + 8Η ή σαν προϊόν από την αντίδραση του Fe με ΝaΟΗ: Fe + 2ΝaΟΗ  Νa 2 FeΟ 2 + 2Η Αντίδραση που προκαλείται, όταν τα ποσοστά του ΝaΟΗ στο νερό, έχουν περάσει τα επιτρεπόμενα όρια, οπότε το ΝaΟΗ έχει καταστρέψει το προστατευτικό φιλμ του Fe 3 Ο 4 και αφήνει απροστάτευτο το σίδηρο 41

42 Ψαθυροποίηση από Υδρογόνο (3) Το ατομικής μορφής υδρογόνο Η έχει την ικανότητα να διεισδύει στη μάζα του χάλυβα, ερχόμενο δε σε επαφή με το καρβίδιο του σιδήρου Fe 3 C (σεμεντίτης) παράγεται μεθάνιο CΗ 4 κατά την αντίδραση: Fe 3 C + 4Η  CΗ 4 + 3Fe Η πίεση του CΗ 4, διαρρηγνύει τα όρια των κόκκων του πλέγματος του χάλυβα και δημιουργεί διακρυσταλλικές ρωγμές. Έτσι, ο χάλυβας γίνεται ψαθυρός και χωρίς να μειωθεί το πάχος του, παύει να αντέχει στις καταπονήσεις για τις οποίες έχει υπολογισθεί 42

43 Ψαθυροποίηση από Υδρογόνο (4) Σαν αιτίες για την ψαθυροποίηση από υδρογόνο (με την έννοια, ότι συμβάλλουν να δημιουργηθούν οι προϋποθέσεις γι' αυτήν) πρέπει να αναφερθούν: – οι υψηλές τοπικές θερμικές φορτίσεις – οι μικρές ταχύτητες ροής – η παρουσία αιωρούμενων στο νερό στερεών σωματιδίων – οι μικρές τιμές pΗ – οι ανεπίτρεπτες περιεκτικότητες του νερού σε χλωρίδια και θειικά 43

44 Πυριτικά Οξέα Το πυριτικό οξύ, το οποίο υπάρχει στο τροφοδοτικό νερό είναι πολύ επιβλαβές για τον ατμολέβητα: – Μαζί με άλλα συστατικά σχηματίζει σύμπλοκα άλατα, τα οποία επικάθονται υπό μορφή λεβητόλιθου στις θερμαινόμενες επιφάνειες – Μειώνουν το συντελεστή μετάδοσης της θερμότητας – Προκαλούν αύξηση της θερμοκρασίας της εξωτερικής επιφάνειας των ελασμάτων και οδηγούν στην καταστροφή της (κάψιμο) ή ρήξη των αυλών 44

45 Πυριτικά Οξέα (2) Αν η προετοιμασία του νερού είναι επιμελής, όπως συμβαίνει σήμερα, γενικά τέτοιος κίνδυνος δεν παρουσιάζεται. Παρουσιάζονται όμως επικαθίσεις στα πτερύγια των στροβίλων-και μάλιστα σε ορισμένη ζώνη θερμοκρασιών-οφειλόμενες στο πυρίτιο. Το πυρίτιο βρίσκεται στο τροφοδοτικό νερό υπό μορφή πυριτικού οξέος Η εμπειρία από τη λειτουργία θερμοηλεκτρικών εργοστασίων απέδειξε, ότι για να μην έχουμε επικαθίσεις στο στρόβιλο, η περιεκτικότητα SiO 2 στον ατμό δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 20 μg/kg 45

46 Χαλκός και Σίδηρος Το τροφοδοτικό νερό περνάει από επιφάνειες μετάλλων (χαλύβδινες ή χάλκινες) ώσπου να καταλήξει στον ατμοπαραγωγό. Αν στο κύκλωμα αυτό γίνεται διάβρωση, τα προϊόντα της διάβρωσης μεταφέρονται στον ατμοπαραγωγό όπου και συνήθως συγκεντρώνονται. Συνήθως, μεταλλικές αποθέσεις που βρίσκονται μέσα στον ατμοπαραγωγό αποτελούνται από σίδηρο, χαλκό και νικέλιο Το τροφοδοτικό νερό περιέχει συχνά ενώσεις του χαλκού διαλυμένες, οι οποίες συναντούν στο οριακό στρώμα ευνοϊκές συνθήκες, για να μεταβληθούν σε αδιάλυτες ενώσεις και να αποτεθούν στα τοιχώματα των αυλών. Οι συνθήκες γίνονται ευνοϊκότερες με τη μείωση της ταχύτητας ροής του νερού και την αύξηση της ατμοποίησης 46

47 Χημική & Μηχανική Διάβρωση Διάβρωση είναι η καταστροφή των μετάλλων ύστερα από αλληλοεπίδραση τους με το περιβάλλον. Όταν ένα μέταλλο διαβρώνεται δίνει σαν προϊόν αντίδρασης ουσίες που κατά το πλείστον μπορούν να χαρακτηριστούν σαν ευδιάλυτες. Το σε σταθερότερη πλέον μορφή μέταλλο είναι δυνατόν είτε να διαχωριστεί από τη διάλυση οπότε αποτίθεται στις μεταλλικές επιφάνειες σαν οξείδιο, είτε να παραμείνει εν διαλύσει Τα προϊόντα αυτά της διάβρωσης είναι δυνατόν να προκαλέσουν προβλήματα σε άλλα μέρη του κυκλώματος ή ακόμα και στον ίδιο τον ατμοπαραγωγό. Η εναπόθεση των προϊόντων αυτών μπορεί να εμποδίζει τη ροή του νερού τροφοδοσίας, να προκαλέσει βουλώματα των βαλβίδων και ακόμα να προωθήσει τη διάβρωση κάτω από την εναπόθεση 47

48 Χημική & Μηχανική Διάβρωση (2) Στην περίπτωση της εναπόθεσης, και σαν απλό οδηγό του τύπου της απόθεσης, θα μπορούσαμε να αναφέρουμε ότι: – Κόκκινο ή το σκούρο καφέ χρώμα είναι ενδεικτικό παρουσίας του Fe 2 O 3 (αιματίτης), – Μαύρο χρώμα του Fe 3 O 4 (μαγνητίτης) – Λευκό μπορεί να προέρχεται από ΖnΟ ή Αl 2 Ο 3 – Πράσινο πιθανότατα να οφείλεται σε CuΟ Το χρώμα βέβαια δεν είναι αναλυτική μέθοδος προσδιορισμού μιας απόθεσης και ακόμα ας μην ξεχνάμε τα μείγματα οξειδίων ή ακόμα τις άλλες μορφές εναποθέσεων που μπορούν να επικαλύψουν το πραγματικό χρώμα 48

49 Χημική & Μηχανική Διάβρωση (3) Οι διαβρώσεις είναι χημικής ή μηχανικής φύσεως – Με το διεθνή όρο Corrosion (χημική διάβρωση) νοούμε κάθε μεταβολή, που επέρχεται στην αρχική κατάσταση ενός μετάλλου (που πάντα ξεκινάει από την επιφάνεια του) και που προέρχεται από αίτια χημικής ή ηλεκτροχημικής φύσεως – Με το διεθνή όρο Erosion (μηχανική διάβρωση) καλούμε κάθε φθορά ενός μετάλλου, που προέρχεται από τη μηχανική δράση ενός αερίου, ενός υγρού ή ενός στερεού σώματος Υπάρχουν περιπτώσεις, που μία μηχανική διάβρωση μπορεί να βοηθήσει τη χημική διάβρωση, όπως π.χ. με τη μηχανική καταστροφή προστατευτικών στρώσεων και την κατ' αυτόν τον τρόπο έκθεση μιας μεταλλικής επιφάνειας στις χημικές διαβρώσεις 49

50 Χημικές Διαβρώσεις Το κοινό χαρακτηριστικό των χημικών διαβρώσεων είναι ότι φεύγει μέταλλο από μία μεταλλική επιφάνεια. Αυτό μπορεί να γίνει με δύο τρόπους: – Το μέταλλο, με κάποια διαδικασία συνδέεται με αέρια, όπως ο αέρας, το οξυγόνο ή και ο υδρατμός. Μιλάμε τότε για "ξηρή" χημική διάβρωση. Κυρίως, η διάβρωση αυτή οφείλεται στο οξυγόνο του διαλυμένου στο νερό αέρα 50

51 Χημικές Διαβρώσεις (2) – Το μέταλλο με την παρουσία ενός ηλεκτρολύτου λόγω ηλεκτρικών δυναμικών φεύγει υπό μορφή ιόντων στον ηλεκτρολύτη. Μιλάμε τότε για "υγρή" χημική διάβρωση. Στη περίπτωση αυτή, το ηλεκτρικό ρεύμα παράγεται κυρίως, λόγω της ανομοιογένειας των μετάλλων που απαρτίζουν τον ατμοπαραγωγό. Το ρεύμα μεταδίδεται μέσω του νερού του ατμοπαραγωγού το οποίο χρησιμεύει ως ηλεκτρολύτης λόγω των αλάτων που περιέχονται σ‘ αυτό. Η ανομοιογένεια των μετάλλων δεν είναι δυνατόν να προληφθεί όσο προσεκτικά και αν κατασκευαστεί το έλασμα. Εντονότατη, εμφανίζεται η ηλεκτρόλυση όταν δύο τελείως διαφορετικά μέταλλα εφάπτονται, όπως είναι ο σίδηρος και ο χαλκός ή ο ορείχαλκος 51

52 Μηχανικές Διαβρώσεις Η μηχανική διάβρωση είναι απώλεια μετάλλου που προκαλείται από την επίδραση στερεών ή υγρών σωμάτων Η απώλεια μετάλλου συχνά θεωρείται ότι συμβαίνει με φυσική παραμόρφωση της επιφάνειας. Ο μηχανισμός προσβολής ενισχύεται ιδιαίτερα από: – Την υψηλή ταχύτητα της ροής του ρευστού – Από απότομες αλλαγές στην διεύθυνση της ροής – Από την είσοδος σκληρών υλών στο ρευστό και συμβάλλουν στην απώλεια μετάλλου 52

53 Συστήματα Επεξεργασίας Τροφοδοτικού Νερού Ατμοπαραγωγών Φίλτρα άμμου Αφαίρεση CO 2 Αφαίρεση Fe Αφαίρεση Mn Εναλλάκτες ιόντων και ρητίνες – Αποσκληρυντές – Απιονιστές – Απαλκαλιωτές – Συνδεσμολογίες παραγωγής αφαλατωμένου νερού – Απαεριωτές 53

54 Συστήματα Επεξεργασίας Τροφοδοτικού Νερού Ατμοπαραγωγών (2) Για να επιτευχθεί η ασφαλής λειτουργία του ατμοπαραγωγού θα πρέπει το νερό τροφοδοσίας να επεξεργασθεί κατάλληλα, έτσι ώστε να εισέλθει και να διατηρηθεί μέσα σ' αυτόν εντός ορίων, όσον αφορά τα άλατα, αλλά και άλλα μεγέθη που επηρεάζουν τη λειτουργική συμπεριφορά του ατμοπαραγωγού Το νερό στη φυσική του κατάσταση, στις πιο πολλές περιπτώσεις, δεν είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθεί απ' ευθείας χωρίς επεξεργασία στους ατμοπαραγωγούς Γι' αυτόν το λόγο χρησιμοποιούνται διάφορα συστήματα επεξεργασίας του νερού τροφοδοσίας, που θα αναφερθούμε αναλυτικότερα παρακάτω 54

55 Συστήματα Επεξεργασίας Τροφοδοτικού Νερού Ατμοπαραγωγών (3) Η επεξεργασία του νερού έχει σκοπό, όχι μόνο την αφαίρεση της σκληρότητας και την απαερίωση, αλλά και την μείωση των διαλυμένων στο νερό αλάτων και αλκαλικών ενώσεων. Γενικά, το τροφοδοτικό νερό, πρέπει να είναι πτωχό ή απαλλαγμένο αλάτων, οργανικών ουσιών, ελαίου, ελεύθερου ή περιεχόμενου στις ενώσεις CO 2, σιδήρου, χαλκού, οξυγόνου, Ca, Μg, βαρίου και στρονδίου 55

56 Συστήματα Επεξεργασίας Τροφοδοτικού Νερού Ατμοπαραγωγών (4) Για να επεξεργαστούμε τροφοδοτικά νερά, σύμφωνα πάντα με τις προδιαγραφές των κατασκευαστών, πρέπει να επεξεργαστούμε το διατιθέμενο φυσικό νερό, το οποίο χρησιμοποιείται για τη συμπλήρωση των απωλειών, καθώς επίσης και το σε κυκλοφορία τροφοδοτικό νερό, το οποίο προέρχεται από τη συμπύκνωση του ατμού 56

57 Συστήματα Επεξεργασίας Τροφοδοτικού Νερού Ατμοπαραγωγών (5) Η πρώτη επεξεργασία είναι ανάλογη προς τη σύσταση του πηγαίου, βρόχινου ή έστω και θαλασσινού νερού και την περιεκτικότητά του σε διάφορα άλατα και σε διάφορες διάσπαρτες ύλες (φερτές ύλες), και προς την πυκνότητα και σκληρότητα του νερού, και γίνεται μέσω διαφόρων μηχανικών αλλά κυρίως χημικών μεθόδων Η δεύτερη επεξεργασία περιλαμβάνει την εξαγωγή του εντός του τροφοδοτικού νερού περιεχομένου ατμοσφαιρικού αέρα, από οπουδήποτε και αν προέρχεται 57

58 Συστήματα Επεξεργασίας Τροφοδοτικού Νερού Ατμοπαραγωγών (6) Στην πράξη χρησιμοποιούνται τα παρακάτω συστήματα για την επεξεργασία του νερού τροφοδοσίας: Φίλτρα άμμου Αφαίρεση CO 2 Αφαίρεση Fe Αφαίρεση Μn Αποσκληρυντές Απιονιστές Απαλκαλιωτές Απαεριωτές 58

59 Διάγραμμα Ροής Εγκατάστασης Επεξεργασίας Νερού Τροφοδοσίας Νερού Λεβήτων 1.Εισαγωγή σκληρού νερού 2.Φίλτρο 3.Δεξαμενή σκληρού νερού 4.Αντλία 5.Συσκευή αποσκλήρυνσης 6.Δεξαμενή αποσκληρυμένου νερού 7.Αντλία 8.Δοχείο συμπυκνωμάτων 9.Εισαγωγή συμπυκνωμάτων 10.Αντλία 11.Απαεριωτής 12.Δεξαμενή απαεριωμένου νερού 13.Εισαγωγή ατμού 14.Εξαγωγή απαεριωμένου νερού προς τροφοδοτικές αντλίες 59

60 Φίλτρα Άμμου Τα φίλτρα άμμου είναι μηχανήματα για επεξεργασία επιφανειακών και υπόγειων νερών Αφαιρούν σίδηρο, μαγγάνιο και αιωρούμενα στερεά Κατά κανόνα ένα τέτοιο φίλτρο αποτελείται από ένα κατακόρυφο χαλύβδινο δοχείο, μ’ ένα στρώμα άμμου ύψους 2-3 m. Σαν φίλτρο, χρησιμοποιείται άμμος με μέγεθος κόκκων 0,5 έως 3 mm Εκλέγεται πυριτική άμμος, συνήθως μονοκρυσταλλικής υφής Ανάλογα με την πορεία, που ακολουθείται και βεβαίως με την αρχή της διήθησης, ορίζονται το πάχος του στρώματος και οι ταχύτητες διόδου του νερού 60

61 Χαρακτηριστικά Μεγέθη για την Άμμο και τα Φίλτρα 61 Ογκικό βάροςkg/m Διάμετρος κόκκου, α' στρώμαmm5 - 7 Διάμετρος κόκκου, β' στρώμαmm1 - 2 Ταχύτητα νερού πλύσηςm/h Ποσότητα νερού πλύσηςm 3 /m 2 h Ποσότητα αέρα πλύσηςm 3 /m 2 h Πίεση πλύσηςbar0,4 - 0,6 Αντίσταση φίλτρουmm H 2 O

62 Φίλτρα Άμμου (2) Για φίλτρα φυσικής ροής καλό είναι οι ταχύτητες να μην ξεπερνούν τα 3-5m 3 /m 2 h, για φίλτρα πίεσης τα 10-15m 3 /m 2 h Κύριο μειονέκτημα της χρησιμοποίησης φίλτρων άμμου είναι η αύξηση των πυριτικών στο νερό. Για να αποφύγουμε αυτήν την αύξηση, σε ειδικές περιπτώσεις χρησιμοποιούμε αντί για άμμο το ειδικό υλικό Magno Η σύνθεση του είναι περίπου: 71% CaCO % ΜgΟ + 3% ΜgCΟ 3 + 4% διάφορα Επιτυγχάνει άριστη διήθηση, η οποία συγκρατεί και τα πλέον μικρά σωματίδια. Σε πολλές περιπτώσεις γίνεται και μείωση των οργανικών. Βασικό, όμως προσόν της μεθόδου είναι, ότι δεν επιφέρει αύξηση των πυριτικών 62

63 Αφαίρεση CO 2 Αυτό εμφανίζεται είτε υπό μορφή ελεύθερου CΟ 2 σ’ όλα τα φυσικά νερά, είτε συνδεδεμένο στα διττανθρακικά Με καταιονισμό σε πύργους είναι δυνατόν να μειώσουμε το ελεύθερο CΟ 2 μέχρι τα mg/lt Αν επιθυμούμε να το μειώσουμε ακόμα περισσότερο, είναι αναγκαία η χημική επεξεργασία σύμφωνα με τις αντιδράσεις: CaCO 3 + CO 2 + H 2 O  Ca(HCO 3 ) 2 Χρησιμοποιείται όταν η ανθρακική σκληρότητα είναι <7°d CaCO 3 * MgO + 3CO 2 + 2H 2 O  Ca(HCO 3 ) 2 + Mg(HCO 3 ) 2 Χρησιμοποιείται όταν η ανθρακική σκληρότητα είναι μέχρι 12°d 63

64 Αφαίρεση Fe Για να καθαρίζουμε το νερό των συμπυκνωμάτων από οξείδια μετάλλων π.χ. από Fe 3 O 4 που προέρχεται από τις σωληνώσεις, χρησιμοποιούμε ηλεκτρομαγνητικά φίλτρα Τα ηλεκτρομαγνητικά φίλτρα μπορούν να απομακρύνουν φερομαγνητικές ακαθαρσίες ανεξάρτητα από το μέγεθος τους και τη θερμοκρασία, σχεδόν πλήρως, όχι μόνο από το νερό, το λάδι, αλλά και από άλλα ρευστά 64

65 Διάγραμμα Ροής Εγκατάστασης Αφαίρεσης Σιδήρου 65

66 Αφαίρεση Μn Ανάλογα με τις ενώσεις του μαγγανίου εκλέγεται και η καταλληλότερη μέθοδος: – Η πιο συνηθισμένη σήμερα είναι κατ' αρχήν ο αερισμός και στη συνέχεια η απομάκρυνση του προκύπτοντος από την οξείδωση υδροξειδίου του μαγγανίου σε φίλτρα άμμου. Η κατανάλωση αέρα είναι 2 lt/gr Μn – Άλλη μέθοδος χωρίς αερισμό είναι το φιλτράρισμα με φαιόλιθο, όπου με αναγωγή αυτού οξειδώνονται τα άλατα – Αν υπάρχει περισσότερο μαγγάνιο, προτιμάται η χρησιμοποίηση ειδικής μάζας Magno. Αυτή αναγόμενη με την οξείδωση των αλάτων του μαγγανίου αναγεννάτε με υπερμαγγανικό κάλιο. Η αναγκαία ποσότητα της μάζας είναι περίπου 100 kg/m 3 νερού και ώρα. Το υπολειπόμενο μαγγάνιο είναι 0,05 - 0,08 mg/lt – Αν η περιεχόμενη ποσότητα μαγγανίου είναι μικρή, αφαιρείται συγχρόνως με το σίδηρο. Γενικά, όμως η αφαίρεση του μαγγανίου γίνεται μετά την αφαίρεση του CΟ 2 και του σιδήρου 66

67 Εναλλάκτες Ιόντων και Ρητίνες Οι εναλλάκτες ιόντων είναι η βάση για την αποσκλήρυνση, τον απιονισμό κ.λπ., περιέχουν αδιάλυτες στο νερό ουσίες υπό μορφή κόκκων (συνθετικές ρητίνες) Έχουν τη δυνατότητα να εναλλάσσουν τα ευκίνητα ιόντα τους με εκείνα που υπάρχουν στο νερό που κυρίως είναι ιόντα Ca, Mg και Na Όταν ανταλλάξουν όλα τους τα διαθέσιμα ιόντα, είναι δυνατόν να αναγεννηθούν με διάφορα διαλύματα όπως το διάλυμα NaCl, θεωρητικά επ’ άπειρον. Διακρίνουμε δύο βασικούς τύπους ρητινών: – Κατιονικές ρητίνες – Ανιονικές ρητίνες 67

68 Εναλλάκτες Ιόντων και Ρητίνες (2) Κατιονικές ρητίνες – Ισχυρά όξινες ρητίνες που περιέχουν HCO 3 – Ασθενώς όξινες ρητίνες που περιέχουν HCO 2 Ανιονικές ρητίνες – Ισχυρές βασικές ρητίνες – Ασθενείς βασικές ρητίνες 68

69 Αποσκληρυντές Σκληρότητα ονομάζουμε την περιεκτικότητα του νερού σε ενώσεις ασβεστίου Ca και μαγνησίου Mg Με τον όρο αποσκλήρυνση εννοούμε την αφαίρεση από το νερό του ασβεστίου και του μαγνησίου Οι αποσκληρυντές αποτελούνται από δοχεία ρητίνης και από δοχεία άλατος Τα δοχεία ρητίνης χρησιμοποιούνται για να γίνει η ιοντοεναλλαγή και τα δοχεία άλατος για την αναγέννηση των ρητινών Τα δοχεία ρητίνης είναι στην ουσία είναι εναλλάκτες ιόντων και διακρίνονται σε: 69

70 Αποσκληρυντές (2) Εναλλάκτες νατρίου Na (ισχυρώς όξινοι) – Αναγεννώνται με διάλυμα NaCl – Το σκληρό νερό περιέχει διάφορα ιόντα Cα ++, Μg ++, Να +, SΟ 4 - -, Cl -, HCO 3 -, N0 3 - κ.λ.π. από τα οποία μόνο το Cα ++ και Μg ++ συγκρατεί ο εναλλάκτης νατρίου ανταλλάσσοντας τα με Νa +, όλα τα άλλα διέρχονται 70

71 Διάγραμμα Ροής σε Εναλλάκτη Νατρίου Νa Οι διάφορες φάσεις λειτουργία του εναλλάκτη γίνεται είναι: α) Κανονική λειτουργία β) Έκπλυση γ) Αναγέννηση δ) Πλύση 71

72 Αποσκληρυντές (3) Εναλλάκτες υδρογώνου Η 2 (ισχυρώς όξινοι) – Εναλλάσσουν όλα τα κατιόντα του νερού με ιόντα υδρογόνου Παράλληλη σύνδεση εναλλακτών Νa και Η 2 Ασθενώς όξινος εναλλάκτης κατιόντων για την αφαίρεση των ανθρακικών Διάταξη σε σειρά ασθενούς όξινου εναλλάκτη και εναλλάκτη νατρίου 72

73 Απιονιστές Στον απιονισμό χρησιμοποιούνται δύο τύποι ρητινών, οι κατιονικές και οι ανιονικές. Το νερό περνά πρώτα από τις κατιονικές ρητίνες, όπου δεσμεύονται τα κατιόντα που περιέχει, και ανταλλάσσονται με ιόντα Η + Στη συνέχεια περνά από τις ανιονικές ρητίνες, όπου δεσμεύονται τα ανιόντα του νερού, και ανταλλάσσονται με ιόντα υδροξυλίου OH + Έτσι το νερό αφού περάσει και από τις δύο ρητίνες είναι απαλλαγμένο, θεωρητικά, από όλα τα κατιόντα και ανιόντα που περιέχει 73

74 Απαλκαλιωτές Στην απαλκαλίωση ανταλλάσσονται τα κατιόντα που είναι ενωμένα με όξινα ανθρακικά ιόντα, με ιόντα Η +. Η ανταλλαγή αυτή γίνεται με τη χρήση καρβοξυλικής ρητίνης της μορφής R-Η, η οποία τοποθετείται σε ένα ή περισσότερα δοχεία ειδικής κατασκευής Το παραγόμενο CO 2 απομακρύνεται με τη χρήση απαεριωτή Η αναγέννηση της ρητίνης γίνεται με διάλυμα ΗCl (30%). Η εντολή για αναγέννηση δίνεται αυτόματα ή χειροκίνητα 74

75 Απαεριωτές Ονομάζουμε απαερίωση, την απομάκρυνση από το νερό διαλυμένων αερίων. Τα αέρια αυτά είναι, το οξυγόνο, το διοξείδιο του άνθρακα και το χλώριο Το οξυγόνο και το διοξείδιο του άνθρακα μαζί με άλλα αδρανή αέρια, όπως π.χ. το άζωτο, βρίσκονται διαλυμένα στα φυσικά νερά ή προέρχονται από χημικές ενώσεις που σχηματίστηκαν κατά την αφαλάτωση του τροφοδοτικού νερού Το χλώριο βρίσκεται επίσης σε νερό που έχει υποστεί κατεργασία απομάκρυνσης βλαβερών μικροοργανισμών 75

76 Απαεριωτές (2) Υπάρχουν δύο διαφορετικοί μέθοδοι, απαερίωσης – Η φυσική και η χημική μέθοδος Όταν λέμε φυσική μέθοδος εννοούμε τους απαεριωτές, ενώ όταν λέμε χημική μέθοδος εννοούμε κάποια χημικά πρόσθετα στο νερό Οι απαεριωτές έχουν σαν σκοπό να απαεριώνουν το προθερμασμένο στους προθερμαντήρες χαμηλής πίεσης συμπύκνωμα του ατμού του στροβίλου, για να αποφευχθούν χημικές διαβρώσεις (Korrosion) στις τροφοδοτικές αντλίες, στις σωληνώσεις, στα τύμπανα, στους συλλέκτες και στους προθερμαντήρες νερού Οι σύγχρονοι απαεριωτές λειτουργούν υπό πίεση 1,3 έως 8 bar και αυξάνουν την θερμοκρασία του εισερχόμενου σ'αυτούς νερού κατά 5-15 o C 76

77 Απαεριωτές (3) Ο σχεδιασμός τους γίνεται κατά τέτοιο τρόπο, ώστε σε κάθε φορτίο του ατμοπαραγωγού η απαερίωση, που θα επιτυγχάνουν, να είναι τέλεια Η αρχή λειτουργίας των απαεριωτών συνίσταται στην ανάμειξη ατμού με το νερό και θέρμανσή του πριν την κατάσταση ατμοποίησης Όπως είναι γνωστό η συγκέντρωση αερίων στο νερό μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας για να μηδενισθεί πρακτικά στη θερμοκρασία βρασμού Τα αέρια φεύγουν με τις φυσαλίδες του ατμού Τα αέρια μπορούν να εξέλθουν μόνο από την εξωτερική επιφάνεια του νερού που βρίσκεται σε κατάσταση βρασμού. Για τον λόγο αυτό, σε μια εγκατάσταση θερμικής απαερίωσης, θα πρέπει να φροντίσουμε να έχουμε όσο το δυνατόν μεγαλύτερη επιφάνεια νερού 77

78 Απαεριωτής Ανάμειξης με Πτώση Νερού ή Μονοβάθμιος Απαεριωτής Είναι ο πιο διαδεδομένος τύπος θερμικού απαεριωτή. Το νερό εισέρχεται στην κεφαλή του απαεριωτή, όπου με την βοήθεια ακροφυσίων ή άλλης διάταξης κατανέμεται σε όλη τη διατομή του κυλίνδρου του απαεριωτή Με την τοποθέτηση κατάλληλων διαφραγμάτων, επιβραδύνεται η πτώση του νερού, ενώ συγχρόνως διασπάται σε όλο και μικρότερα σταγονίδια Σε αντίθετη ροή προς το νερό, δηλαδή εκ των κάτω προς τα άνω, ρέει υπέρθερμος ατμός, ο οποίος προθερμαίνει το νερό πριν το σημείο ατμοποίησης 78

79 Απαεριωτής Ανάμειξης με Πτώση Νερού ή Μονοβάθμιος Απαεριωτής (2) Με τον τρόπο αυτό εξασφαλίζεται ικανοποιητική ροή ατμού - αερίων από κάτω προς τα πάνω Το νερό που απαεριώθηκε, συγκεντρώνεται στην τροφοδοτική δεξαμενή Εάν έχουμε υψηλές απαιτήσεις από το τροφοδοτικό νερό, τότε υπάρχει στην τροφοδοτική δεξαμενή, μια επιπλέον εγκατάσταση παροχής ατμού Μια καλή απαερίωση μπορεί να επιτευχθεί, μόνο όταν, η θερμοκρασία εισόδου του νερού, είναι τουλάχιστον 15°C περίπου κάτω από το σημείο ατμοποίησης 79

80 Απαεριωτής Κενού Σε μερικές σπάνιες περιπτώσεις, ο απαεριωτής τοποθετείται σε περιοχή υποπίεσης Οι απαεριωτές κενού, εργάζονται όπως και οι απαεριωτές που αναφέρθηκαν παραπάνω, με τη διαφορά ότι για τη διατήρηση του κενού και την απομάκρυνση των αερίων, χρησιμοποιείται κατάλληλη αντλία κενού Ο απαεριωτής του τύπου αυτού, είναι πιο δαπανηρός από τον προηγούμενο, λόγω της αντλίας κενού και έχει επιπλέον το μειονέκτημα ότι, υπάρχει κίνδυνος διαρροής αέρα στο νερό, λόγω της υποπίεσης 80

81 Άλλοι Τύποι Απαεριωτών Πολυβάθμιοι απαεριωτές Απαεριωτής χαμηλής πίεσης με ανακυκλοφορία 81

82 Λειτουργία Απαεριωτή 82

83 Εγκατάσταση Απαεριωτή 83

84 Κριτήρια Καλής Λειτουργίας του Απαεριωτή Να γίνεται καλύτερος διασκορπισμός του νερού σε μικρά σταγονίδια, έτσι ώστε, να έχουμε καλή ανάμειξη νερού-ατμού, καθώς επίσης μεγάλη επιφάνεια συναλλαγής θερμότητας και μεγάλο χρόνο επαφής μεταξύ νερού και ατμού Οι αντιστάσεις στη ροή του ατμού να είναι μικρές, έτσι ώστε, να αποφεύγεται η μεγάλη πτώση πίεσης του ατμού. Από την άλλη πλευρά όμως, πρέπει να έχουμε μια ομοιόμορφη κατανομή του ατμού, σε όλη τη διατομή του απαεριωτή, πράγμα που απαιτεί την ύπαρξη ορισμένης πτώσης πίεσης Στο κάτω μέρος του απαεριωτή πρέπει να τοποθετείται ένα μεγάλο δοχείο όπου να εξασφαλίζεται η ποσότητα νερού που χρειάζεται, στις αλλαγές φορτίου. Το δοχείο αυτό στις περισσότερες περιπτώσεις, χρησιμεύει συγχρόνως και ως δεξαμενή τροφοδοτικού νερού. Ο όγκος της δεξαμενής είναι τέτοιος, που να επαρκεί σε λειτουργία της μονάδας, υπό πλήρες φορτίου επί λεπτά, ανάλογα με την εγκατάσταση και την προβλεπόμενη λειτουργία 84

85 Κριτήρια Καλής Λειτουργίας του Απαεριωτή (2) Να εξασφαλίζει μια καλή απαγωγή των αερίων από τον απαεριωτή Η λειτουργία να είναι όσο το δυνατόν αθόρυβη Η πίεση και η θερμοκρασία, πρέπει να είναι σταθερές μέσα στον απαεριωτή Για να μειώσουμε τη θερμική φόρτιση του απαεριωτή, δεν πρέπει η θερμοκρασία να είναι πάρα πολύ υψηλή. Η θερμοκρασία του νερού που εισέρχεται στον απαεριωτή, να είναι κοντά στη θερμοκρασία κορεσμού, χωρίς να τη φθάνει Το αποτέλεσμα της απαερίωσης φαίνεται από την περιεκτικότητα του νερού σε οξυγόνο στην είσοδο του απαεριωτή, η οποία μετράται σε mg/lt 85

86 Έλεγχος του Τροφοδοτικού Νερού Η ποιότητα του τροφοδοτικού νερού αποτελεί σημαντικό παράγοντα καλής λειτουργίας του ατμοπαραγωγού και των δικτύων ατμού, για το λόγο αυτό προβλέπονται διάφοροι έλεγχοι για την εξακρίβωση της καλής κατάστασης του Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται σε διάφορα τμήματα της εγκατάστασης και ειδικότερα μετά από τα συστήματα επεξεργασίας, διάφορα όργανα μέτρησης της ποιότητας και της κατάστασης του τροφοδοτικού νερού Τα όργανα αυτά είναι μικρές συσκευές που αποτελούνται συνήθως από ένα μόνιτορ και από ένα ειδικό ηλεκτρόδιο (αισθητήριο). Το ηλεκτρόδιο το τοποθετούμε εκεί όπου έχουμε ροή τροφοδοτικού νερού και στο μόνιτορ παίρνουμε τις διάφορες ενδείξεις Τα όργανα αυτά μετρούν συνήθως το pΗ, το διαλυμένο οξυγόνο, την αγωγιμότητα, τα ολικώς διαλυμένα στερεά (ΤDS), τη θολούρα, τη θερμοκρασία και τη συγκέντρωση ιόντων 86

87 Τέλος Ενότητας


Κατέβασμα ppt "Σταθμοί Παραγωγής Ενέργειας Ενότητα 3: Το Νερό των Ατμολεβήτων Δρ Γεώργιος Αλέξης Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Τ.Ε. ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό."

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google