VIESMANN. Proprietăţile apei pentru instalaţiile cu cazane sub presiune Cazane de abur de înaltă şi joasă presiune. Instrucţiuni de proiectare

Transcript

1 VIESMANN Proprietăţile apei pentru instalaţiile cu cazane sub presiune Cazane de abur de înaltă şi joasă presiune Instrucţiuni de proiectare Respectarea condiţiilor pentru proprietăţile apei menţionate în aceste instrucţiuni reprezintă premisa pentru acordarea garanţiei. Garanţia nu include deteriorările produse la cazan prin coroziune şi prin depunere de piatră. 4/2011

2 Instrucţiuni de proiectare pentru proprietăţile apei pentru instalaţiile cu cazane sub presiune Utilizarea instrucţiunilor de proiectare Valorile limită menţionate sunt valabile pentru cazane de abur din oţel nealiat sau cu o cantitate redusă de aliaj. Ele se bazează pe experienţa îndelungată a firmei Viessmann în domeniul cazanelor de abur şi respectă solicitările minime cuprinse în normativul EN Scop: Prin respectarea parametrilor indicaţi pentru apă, operatorul instalaţiei poate reduce riscul de coroziune, reduce formarea de depuneri, asigura evacuarea nămolului. Aceasta permite o funcţionare sigură, economică şi o durată lungă de viaţă a instalaţiei. Cazanul de abur În cele mai multe cazuri apa netratată nu este indicată pentru cazanele respective. Tipul tratamentului care se impune pentru apa de alimentare a cazanului depinde de proprietăţile apei brute. Proprietăţile acesteia se pot modifica, de aceea sunt necesare controale periodice. Conducta de alimentare cu apă, după ce apa de alimentare a cazanului a fost tratată, trebuie să fie dotată cu un contor, pentru a putea înregistra cantitatea de apă adăugată condensatului recirculat; în acest fel se realizează în mod indirect controlul cantităţii de abur descărcate. Se recomandă readucerea a cât mai mult condens în rezervorul de apă de alimentare. Condensul trebuie de asemenea tratat, pentru ca el să corespundă proprietăţilor impuse apei de alimentare a cazanului (conform tabelului 1). Din aceste condiţii, incluzând condiţiile impuse pentru apa din cazan (conform Tabelului 2), rezultă, în funcţie de proprietăţile apei brute şi de cantitatea de apă de completare, necesitatea instalării unei instalaţii adecvate de tratare chimică şi termică a apei şi ca în rezervorul sau pe conducta spre rezervorul de apă de alimentare să existe posibilitatea adăugării de lianţi de oxigen (eventual agenţi de stabilizare a durităţii, de alcalinizare sau fosfaţi). Controlul cerinţelor se realizează prin măsurări cu aparate adecvate, cât mai puţin complicate (în funcţie de tipul funcţionării 24 h sau 72 h, sau conform dispoziţiilor specifice fiecărei ţări). Aceste valori măsurate, cantităţile cu care se completează apa din cazan, consumul de agenţi chimici şi activităţile de întreţinere trebuie trecute într-un manual de exploatare pentru a urmări în permanenţă condiţiile de funcţionare. Tabelul 1: Condiţii impuse apei cu conţinut de săruri, utilizată pentru alimentarea cazanului Presiunea de funcţionare permisă bari până la 20 > 20 Condiţii generale incoloră, limpede şi fără substanţe nedizolvate Valoarea ph-ului la 25 C > 9 > 9 Conductibilitate la 25 C µs/cm sunt semnificative numai valorile de referinţă pentru apa din cazan Suma substanţelor alcalino-pământoase mmol/litru < 0,01 < 0,01 (Ca 2+ + Mg 2+ ) Oxigen (O 2 ) mg/litru 0,05 < 0,02 Acid carbonic (CO 2 ) legat mg/litru < 25 < 25 Fier, total (Fe) mg/litru < 0,2 < 0,1 Cupru, total (Cu) mg/litru < 0,05 < 0,01 Oxidabilitate (Mn VII Mn II) ca KMnO 4 mg/litru < 10 < 10 Ulei, grăsimi mg/litru < 1 < 1 Substanţe organice vezi nota de subsol *1 Tabelul 2: Condiţii impuse apei din cazan Conductibilitatea apei de alimentare > 30 µs/ cm Conductibilitatea apei de alimentare 30 µs/cm Presiunea de funcţionare bari până la 20 > 20 > 0,5 permisă Condiţii generale incoloră, limpede şi fără substanţe nedizolvate Valoarea ph-ului la 25 C de la 10,5 până la 12 de la 10,5 până la 11,8 de la 10 până la 11 *2*3 *1 În general, substanţele organice sunt amestecuri de diferiţi lianţi. Alcătuirea unui asemenea amestec şi reacţia componentelor sale în condiţiile funcţionării cazanului sunt greu de prevăzut. Substanţele organice se pot descompune în bioxizi de carbon sau în alţi acizi, care sporesc conductibilitatea şi duc la coroziune şi depuneri. Acestea pot de asemenea forma spumă şi/sau sedimente, care trebuie însă menţinute la un nivel cât mai scăzut. Totodată, conţinutul de TOC (Total Organic Carbon) trebuie menţinut cât mai redus. *2 La utilizarea de apă de calitate superioară complet desalinizată (LF < 0,2 µs/cm) nu este necesară injectarea de fosfaţi; ca alternativă se poate utiliza aplica procedeul AVT (all-volatile treatment) (condiţionare cu agenţi de alcalinizare volatili, valoarea ph-ului apei de alimentare ph 9,2 iar valoarea ph-ului apei din cazan ph 8,0). În acest caz conductibilitatea după schimbătorul de cationi cu aciditate ridicată trebuie să aibă o valoare < 5 µs/cm. *3 Reglaj de bază al valorii ph-ului prin injectarea de Na 3 PO 4, în plus injectare de NaOH doar dacă valoarea ph-ului este < VIESMANN Proprietăţile apei pentru instalaţiile cu cazane sub presiune

3 Instrucţiuni de proiectare pentru proprietăţile apei pentru instalaţiile cu cazane sub presiune (continuare) Conductibilitatea apei de alimentare > 30 µs/ cm Conductibilitatea apei de alimentare 30 µs/cm Presiunea de funcţionare bari până la 20 > 20 > 0,5 permisă Alcalinitate (K S 8,2 ) mmol/litru de la 1 până de la 1 până la 10 *4 de la 0,1 până la 1,0 *2 la 12 *4 Conductibilitate la 25 C µs/cm < 6000 *4 vezi figura 1 la pagina 3 *4 < 1500 Fosfat (PO 4 ) mg/litru de la 10 până la 20 de la 10 până la 20 de la 6 până la 15 Acid silicic (SiO 2 ) *5 mg/litru în funcţie de presiune, vezi figura 1 (pagina 3) şi 2 (pagina 4) Se recomandă dozarea fosfatului, dar acest lucru nu este întotdeauna necesar. Conversie: 1 mol/m 3 = 5,6 dh; 1 dh = 0,179 mol/m 3 ; 1 mval/kg = 2,8 dh Ca alternativă la funcţionarea cu apă cu conţinut de săruri, pentru alimentarea cazanului poate fi utilizată şi apă desalinizată. Conductibilitate directă max. admisă a apei din cazan în funcţie de presiune Conductibilitatea apei de alimentare > 30 μs/cm *4 La folosirea de supraîncălzitoare valoarea maximă va fi 50% din valoarea superioară indicată. *2 La utilizarea de apă de calitate superioară complet desalinizată (LF < 0,2 µs/cm) nu este necesară injectarea de fosfaţi; ca alternativă se poate utiliza aplica procedeul AVT (all-volatile treatment) (condiţionare cu agenţi de alcalinizare volatili, valoarea ph-ului apei de alimentare ph 9,2 iar valoarea ph-ului apei din cazan ph 8,0). În acest caz conductibilitatea după schimbătorul de cationi cu aciditate ridicată trebuie să aibă o valoare < 5 µs/cm. *5 Dacă se foloseşte fosfat, se admit concentraţii mai mari de PO 4 cu condiţia să se respecte celelalte valori, de exemplu, prin tratarea echilibrată sau coordonată a fosfaţilor. (vezi paragraful Condiţionare ) Proprietăţile apei pentru instalaţiile cu cazane sub presiune VIESMANN 3

4 Instrucţiuni de proiectare pentru proprietăţile apei pentru instalaţiile cu cazane sub presiune (continuare) Conductivitatea directă în µs/cm Presiunea de lucru în bar Figura 1 Conţinut max. admis de acid silicic (SiO 2 ) în apa din cazan în funcţie de presiune Conţinutul de acid silicic (SiO2) în mg/l B A 10 B 5 B 0,5B Presiunea de lucru în bar Figura 2 A acest nivel de alcalinitate nu mai este admis la > 20 bar B Valoarea K S 8,2 în mmol/l (valoare p) Condiţionare Anumite caracteristici ale apei de alimentare şi din cazan trebuie ameliorate prin tratarea cu substanţe chimice. Această condiţionare poate contribui la: favorizarea formării de pelicule de magnetit sau ale pelicule de protecţie de oxid, reducerea coroziunii prim optimizarea valorii ph, stabilizarea durităţii şi împiedicarea sau reducerea depunerilor de piatră în cazan şi a altor depuneri, formarea legăturilor chimice de oxigen rezidual. Agenţii de condiţionare din comerţ pot conţine de ex. hidroxid de sodiu şi potasiu, fosfat de sodiu, sulfit de sodiu, amoniac şi hidrazină. Utilizarea unora dintre aceste substanţe chimice poate fi limitată în anumite ţări sau în anumite procese de producţie. 4 VIESMANN Proprietăţile apei pentru instalaţiile cu cazane sub presiune

5 Instrucţiuni de proiectare pentru proprietăţile apei pentru instalaţiile cu cazane sub presiune (continuare) Observaţii generale privind condiţionarea Conductibilitatea cu săruri Prin aceasta se înţelege apă de alimentare cu o conductibilitate electrică de > 30 µs/cm (de ex. după instalaţiile de dedurizare). cu conţinut scăzut de săruri Prin aceasta se înţelege apă de alimentare cu o conductibilitate electrică de 0,2-30 µs/cm (de ex. după instalaţiile de desalinizare). desalinizat Prin aceasta se înţelege apă de alimentare cu o conductibilitate electrică < 0,2 µs/cm şi o concentraţie de acid silicic < 0,02 mg/l, precum şi condens cu o conductibilitate electrică < 5 µs/cm (de ex. după instalaţii de desalinizare completă de calitate superioară). Alcalinitate K S 4,3 O alcalinitate crescută (valoare m) a apei netratate/cu duritate scăzută indică o cantitate prea mare de bioxid de carbon. Acesta determină o alcalinizare ridicată a apei din cazan, care determină, la rândul ei, un risc crescut de coroziune la cazanul de aburi, dar şi la sistemul de aburi racordat în aval prin separarea bioxidului de carbon volatil la aburi. Setarea alcalinităţii Alegerea agentului de alcalinizare depinde între altele de utilizarea aburului, a presiunii aburului şi de modul de preparare a apei. Există agenţi de alcalinizare stabili şi volatili. Condiţionarea cu fosfat sau derivaţi ai acestuia poate prezenta un avantaj şi pentru realizarea valorii ph a apei din cazan. Cu toate acestea, agenţii organici de condiţionare se utilizează de ani de zile. La utilizarea agenţilor organici de condiţionare, trebuie specificate cantităţile şi procedeele utilizate precum şi indicaţiile de analiză de la furnizorii produselor chimice. Oxigen şi bioxid de carbon sau liant de oxigen Bioxidul de carbon şi oxigenul sunt eliminate din apa de alimentare prin degazificare termică. Dacă, în timpul utilizării, nu este posibilă menţinerea nivelului de oxigen din apa de alimentare sub valorile admise, de ex. din cauza opririlor repetate, este necesară utilizarea de lianţi de oxigen. Acest produs chimic de corecţie se adaugă în apa de alimentare pe la dispozitivul de dozare. Aminele cu formare de peliculă nu sunt lianţi de oxigen. Prin vaporizarea apei din cazan, se creşte concentraţia compuşilor dizolvaţi nevolatili în apa rămasă în cazan (săruri, agenţi de condiţionare stabili). În această situaţie, vorbim despre "îngroşarea" apei din cazan. În aceste condiţii, se poate produce o concentraţie locală alcalină, care duce la coroziune cu fisuri produse de tensiuni termice. De aceea, hidroxidul de sodiu este admis ca agent de alcalinizare în cazul unui nivel redus de apă de alimentare înmagazinată (apă de alimentare alcalină) cu o conductibilitate < 30 µs/cm, dacă domeniul ph recomandat nu poate fi obţinut numai cu fosfat de sodiu. În această situaţie, în cazul unei cantităţi reduse de hidroxid de sodiu, au loc variaţii rapide ale valorii ph. Abateri de la condiţionare Dacă valorile indicate diferă în timpul funcţionării de durată, aceasta se poate datora următorilor factori: utilizare incorectă a apei de completare; condiţionare insuficientă a apei de alimentare; coroziune avansată a anumitor componente ale instalaţiei; contaminarea apei cu impurităţi provenite de la alte sisteme, de ex. recipiente de evacuare a condensului, elemente de transfer al căldurii. Trebuie luate imediat măsuri pentru restabilirea funcţionării corecte. Condensul recirculat nu trebuie să influenţeze calitatea apei şi trebuie, la nevoie, tratat. Compoziţia chimică a apei din cazan poate fi controlată atât prin adăugarea de anumite substanţe chimice în dozele stabilite cât şi prin purjarea continuă sau discontinuă a unei părţi din volumul de apă. Aceasta trebuie să se realizeze astfel încât atât impurităţile dizolvate cât şi cele în suspensie să poată fi eliminate. Condiţionarea/Servicii de garanţie Garanţia se pierde: la utilizarea de amine cu formare de peliculă, la utilizarea de agenţi de dozare care nu sunt menţionaţi în directive sau nu au fost aprobaţi de Viessmann. Luarea de probe Luarea de probe din apă şi abur din sistemul de cazane trebuie realizată conform ISO , iar pregătirea şi manipularea probelor conform ISO Luarea de probe se realizează cu un răcitor pentru luare de probe. Acesta răceşte proba de apă la o temperatură de cca 25 C. Pentru o lua o probă utilizabilă, conducta pentru luarea de probe trebuie spălată o perioadă corespunzătoare de timp. Analizarea probei trebuie realizată imediat după prelevare, deoarece valorile se pot modifica dacă trece prea mult timp. Apa tulbure sau cu impurităţi utilizată pentru probe trebuie filtrată înainte de măsurare. Pentru aceasta vezi şi Instrucţiunile de utilizare pentru răcitorul de probe Puncte pentru luarea de probe Punctele de unde pot fi luate probe se află la poziţii reprezentative în sistem. Punctele tipice pentru luarea de probe sunt: supapa de admisie pentru apa de alimentare a cazanului, apa din cazan de la o conductă descendentă sau o conductă continuă de desalinizare, apă de completare în avalul instalaţiei de preparare a apei de completare sau după rezervoare, Condens la ieşirea rezervorului de condens, dacă există; în caz contrar, proba trebuie luată cât mai aproape de rezervorul de apă de alimentare. Proprietăţile apei pentru instalaţiile cu cazane sub presiune VIESMANN 5

6 Instrucţiuni de proiectare pentru proprietăţile apei pentru instalaţiile cu cazane sub presiune (continuare) Analiza Generalităţi Analizele trebuie să concorde cu valorile indicate în tabelul 1 (pagina 2 ) şi tabelul 2 (pagina 2). Dacă analizele sunt executate după alte norme sau prin metode indirecte, aceste metode trebuie calibrate. Analiza trebuie efectuată pe o suprafaţă de lucru curată cu racord de apă şi evacuare la canalizare. La locul de lucru trebuie păstrate într-un dulap şi instrumentele necesare. Analizarea / Instrumentarul de analiză În cazul funcţionării continue a cazanului, valorile de la cazan sunt măsurate suficient de exact cu instrumentarul de analiză. În cazul unor abateri mari ale valorilor, valorile trebuie confirmate pe baza procedurii de analiză standard şi trebuie găsite remedii. Verificarea parametrilor trebuie realizată în conformitate cu următoarele norme: Alcalinitate EN ISO Conductibilitatea ISO 7888 Cupru ISO 8288 Fier ISO 6332 Oxigen ISO 5814 Valoare ph ISO Fosfat ISO Potasiu ISO Acid silicic *6 La unele tipuri de apă, cantitatea de elemente dizolvate poate fi apreciată în funcţie de conductibilitate. În plus, există o corelaţie între valoarea ph şi ambele conductibilităţi. Pentru controlul permanent al valorilor O 2 şi ph precum şi pentru controlul durităţii, firma Viessmann oferă sisteme de analiză a apei. Sodiu ISO TOC *7 ISO 8245 Duritate totală Ca + Mg ISO 6059 Conductibilitatea în soluţii acide trebuie măsurată continuu, sub formă de concentraţie de ioni de hidrogen, în acelaşi mod ca şi conductibilitatea în apă, după ce proba a fost trecută printr-un schimbător de cationi foarte acid cu un volum de 1,5 l. Schimbătorul este montat într-un cilindru cu un diametru/raport de înălţime de 1:3 sau inferior, în care agentul de tratare reprezintă cel puţin două treimi din volumul cilindrului. Schimbătorul de ioni trebuie regenerat, atunci când este consumat până la două treimi; aceasta se recunoaşte la utilizarea unui schimbător cu indicator de culoare şi cilindru transparent. Timpi de nefuncţionare/protecţie la îngheţ Dacă cazanele se scot din funcţiune pentru o perioadă mai lungă, se recomandă, să se umple instalaţiile complet cu apă şi în apă să se adauge un liant de oxigen, pentru a lega oxigenul din apă. În acest caz, trebuie menţinută presiunea în cazanul de abur. O altă posibilitate este conservarea uscată, care se recomandă pentru perioade de nefuncţionare de peste patru săptămâni. Pentru indicaţii detaliate în acest sens, vezi normativul Măsuri de conservare a circuitului de apă şi de gaze de ardere. *6 În prezent, nu există un normativ european sau internaţional, vezi de ex. DIN Procedeul unitar german pentru controlul apei, a apei reziduale şi a noroiului; Anioni (Grupa D); Determinarea fotometrică a acidului silicic dizolvat (D 21). *7 Opţional, stabilirea indexului de permanganat poate fi măsurată conform ISO 8467, dacă valorile sunt specificate. 6 VIESMANN Proprietăţile apei pentru instalaţiile cu cazane sub presiune

7 Proprietăţile apei pentru instalaţiile cu cazane sub presiune VIESMANN 7

8 Tipărit pe hârtie ecologică, albită fără clor Firma Viessmann îşi rezervă dreptul de a efectua modificări tehnice! Viessmann S.R.L. RO Ghimbav Braşov info-ro@viessmann.com 8 VIESMANN Proprietăţile apei pentru instalaţiile cu cazane sub presiune