Gerse Károly

Kazánok

2., javított kiadás

4.3. Vízminőségi előírások

A kazánok üzembiztos működésének – a várható üzemi körülményeknek megfelelő szerkezeti kialakítás, anyagválasztás mellett – az is előfeltétele, hogy a vízből az előmelegítés, elgőzölögtetés, túlhevítés során a fűtőfelületeken ne keletkezzenek kiválások, illetve a víz a különféle hőmérsékleten üzemelő szerkezeti anyagoknál ne okozzon korróziót. A kazán által szolgáltatott gőz, forróvíz minőségének az utánkapcsolt berendezések (gőzturbina, csővezetékek, hőcserélők stb.) zavartalan működését is biztosítani kell. Miután a természetes vizek – mint azt bemutattuk – a hőmérséklet növekedésével átalakuló, kiváló oldott sókat, gázokat tartalmaznak, a berendezésekben

csak megfelelően előkészített, szennyeződésmentes (szokásos megfogalmazások szerint: tiszta, színtelen, átlátszó, lebegő anyagoktól mentes) tápvizet szabad felhasználni,
a víz sótartalmát, a fűtőfelületeken történő kiválások megelőzésére, az adott szerkezeti kialakításnak, felhasználási igényeknek megfelelő értékre kell csökkenteni,
a szerkezeti anyagoktól is függő korróziós folyamatok minimalizálására
1. a víz oldott gáztartalmát, illetve a vízelőkészítés során a vízben oldott sók átalakulásával létrejött gázokat el kell távolítani,
2. a víz pH-értékét kondicionálással be kell állítani,
a felhabzást meg kell előzni, a kazánvízből esetleg kiváló anyagokat, illetve az esetleges oldott korróziós termékeket rendszeresen el kell vezetni.

Az előbbiek megvalósítását a munkaközeg kondicionálása segíti elő, melynek feladata [4.23]:

a magnetitréteg vagy más védő oxidréteg kialakulásának elősegítése,
a korrózió minimalizálása a pH-érték optimalizálásával,
a víz keménységének stabilizálása, a kiválások megelőzése vagy minimalizálása,
kémiai oxigénlekötés megvalósítása,
speciális védőrétegek kialakítása filmképzéssel a fémfelületeken.

A kazántechnológiával együtt a vízminőséggel szembeni elvárások is nagy fejlődésen mentek keresztül. A korróziós folyamatok vizsgálata, újabb, jobban ötvözött anyagok bevezetése, nagyobb kazánnyomás, gőzhőmérsékletek alkalmazása a kondicionálási igényeket, a kapcsolódó fejlesztések a rendelkezésre álló beavatkozási lehetőségeket is módosították. A folyamatos fejlődés, a gyakorlati tapasztalatok, felismerések a szabályozások rendszeres felülvizsgálatát tették szükségessé. Ennek is következménye, hogy a vízminőség jellemzőinek szabályozására máig nem alakult ki egységes előírásrendszer. Ugyanakkor, mint bemutatjuk, a sokféle előírás ellenére az alapvető minőségi elvárások csaknem azonosak. A különbségek inkább a vízelőkészítő berendezések, körfolyamatoknál alkalmazott szerkezeti anyagok sokféleségéből, az ezekkel szerzett gyakorlati tapasztalatokból adódnak. Az egyes előírások részletes ismertetése előtt arra is utalunk, hogy adott esetben a változó előírásokat a jól bevált üzemi gyakorlatnak nem kell követni, a korábban épített berendezések a korábbi, létesítésük idején érvényes előírások alapján üzemeltethetők.

Az előírásokban általában a következő jellemzőkre szerepelnek határértékek:

Közvetlen és korrigált vezetőképesség 25 °C-on. A tápvíz, kazánvíz sótartalma szempontjából utóbbi a jellemző, a két érték különbsége a tápvíz CO2-tartalmára utal. A hőmérsékletfüggés miatt a más hőmérsékleten mért értékeket 25 °C-ra át kell számítani. Nagyságukat a kondicionálószerek is befolyásolják, a határértékek általában a kondicionálószerek hatása nélkül értendők.
pH-érték 25 °C-on. A tápvíz, kazánvíz lúgosságát, a kondicionálás minőségét jellemzi. A hőmérsékletfüggés miatt a más hőmérsékleten mért értéket 25 °C-ra át kell számítani.
A tápvíz keménysége. A keménységet okozó Ca- és Mg-sók maradékmennyiségét mutatja.
A tápvíz nátrium-, káliumtartalma. A túlhevítő csövek esetleges elrakódása szempontjából veszélyes, és ezért (kényszerátáramlású kazánok tápvízében, illetve más kazánok befecskendezésre felhasznált tápvízében) korlátozandó Na- és K-vegyületek Na- és K-tartalmát jellemzi.
Összes vas-, összes réz- (esetleg összes alumínium-) tartalom. A tápvízre előírt értékek a korróziós folyamatok intenzitásának általános értékelése szempontjából (és esetenként a kazánvíz felhabzásában is közreható) jellemző anyagok mennyiségét, áttételesen a kondicionálás minőségét mutatják.
Kovasavtartalom. A gőz elsózódásában lényeges szerepet játszó SiO2 mennyisége; általában kazánvízre adják meg, tápvízre csak kényszeráramlású kazánoknál vagy befecskendezésre felhasznált tápvíz esetén írnak elő határértéket.
Oxigén. A korrózió minimalizálása, illetve az oxigénnel végzett kondicionálás minőségének megítélése szempontjából fontos jellemző.
Foszfáttartalom. A foszfáttartalmú – trinátrium-foszfát (Na3PO4, trisó) és dinátrium-foszfát (Na2HPO4) – szilárd lúgosítószerrel végzett kondicionálás minőségét jellemzi.
Olajtartalom. A körfolyamatból a kondenzátummal a tápvízbe bekerülő, olajtartalmú kazánkövet okozó, esetenként a cseppelragadást elősegítő olajszennyezés mennyiségét mutatja.
Összes szervesanyag-tartalom (TOC) vagy permanganát- [mgKMnO4/l] szám1. A tápvízzel a kazánba bejutó, illetve ott felhalmozódó, korróziót, felhabzást okozó, szerves anyag eredetű szennyeződések mennyiségét mutatják. A szerves anyagok különféle összetevőkből állhatnak. A kazánban bekövetkező bomlásuk szerves savakat vagy más szerves vegyületeket eredményezhet, amelyek növelhetik a vezetőképességet, a korróziót vagy lerakódásokat eredményezhetnek. Habzást, pulzálást is okozhatnak [4.22], [4.23].

A vízminőségekre vonatkozó szabályozásokat általában kazántípus-, nyomás-, illetve vízminőség-kategóriánként adják meg. A kazánoknál külön előírások vonatkoznak a nagy vízterű, cirkulációs és kényszerített áramlású vízcsöves, továbbá a forróvízkazánokra. A követelmények rendszerezése a tápvíz sótartalma és a munkaközeg kondicionálása alapján történik [4.24]:

A sótartalom alapján
1. sótalanított (< 0,2 μS/cm korrigált vezetőképességű, < 0,02 mg/l kovasavtartalmú, bázikus szennyeződést nem tartalmazó),
2. csökkentett sótartalmú (< 50 μS/cm korrigált vezetőképességű), illetve
3. oldott sókat tartalmazó (> 50 μS/cm korrigált vezetőképességű) tápvizet,
a kondicionálás alapján
1. szilárd (nátronlúg, trinátrium-foszfát) vagy illó- (ammónia, hidrazin) anyaggal (AVT) lúgosított, alkálikus,
2. semleges (oxidálószerrel – oxigénnel, illetve hidrazinnal – kondicionált semleges, sómentes tápvízzel), illetve
3. kombinált (lúgosító- és oxidálószerrel is kondicionált) üzemmódot
különböztetnek meg.

A megbízható, zavarmentes üzemeltetéshez, egy adott konstrukció vízminőségi előírásainak meghatározásához, kezelési utasításának összeállításához nemcsak az előírásokban megadott, esetenként időről időre változó számszerű és egyéb elvárások figyelembevétele, hanem azok háttere, gyakorlati alkalmazhatóságának ismerete is fontos.

A sótalanított tápvíz minden kazántípusnál alkalmazható. Csökkentett sótartalmú vagy oldott sókat tartalmazó tápvizek csak cirkulációs, illetve nagy vízterű kazánoknál jöhetnek szóba. Másképpen fogalmazva, míg a természetes vagy kényszerített keringtetésű (cirkulációs) dobos és a nagy vízterű kazánok elvileg mindhárom kategóriába tartozó tápvízzel üzemeltethetők, addig kényszerátáramlású kazánoknál csak sótalanított víz használható. Természetesen a kazán szerkezeti kialakítása, hőterhelése, a gőztisztasággal szembeni elvárások az egyéb vízcsöves, illetve a nagy vízterű kazánok tápvízének megengedhető sótartalmát is korlátozhatják. Emiatt 68 bar üzemnyomás felett cirkulációs kazánoknál csak sótalanított tápvíz alkalmazható.

A mindenféle sótartalomnál alkalmazható alkálikus üzemmódnál (lúgos vízkörnél) a tápvíz pH-értékének 9-nél nagyobbnak kell lenni.

A sótalanított vízzel működő kényszerátáramlású kazánoknál ehhez csak illó lúgosítószerek alkalmazhatók. Az eljárásra az angol szakirodalom AVT (All Volatile Treatment) elnevezést használ [2]. Ez olyan kondicionálást jelent, amelynél a kazánba vagy a kazán elé szilárd kémiai anyagot nem adagolnak. A kazánvíz minőségének beállítása kizárólag a tápvíz előkészítése során történik. A tápvíz pH-értékét ammónia vagy más amin adagolásával szabályozzák be. Miután az ammónia a gőzzel távozik, a pH a kazándobban néhány tizeddel kisebb lehet a tápvíz pH-értékénél. Az esetleges maradék oxigén lekötése hidrazinnal vagy más hasonló anyaggal történik. Szilárd adalék hozzáadása hiányában a kazánból távozó gőz oldott szilárd anyagokat nem is ragadhat el. Az esetleges lerakódások, illetve a lúgosító, savasító tisztátalanságok ellen nincs kondicionálás, ezért a tápvíznek keménységokozó tisztátalanságokat nem szabad tartalmazni. A kondenzátumot az esetleges szennyezésektől a tápvízbe történő bekeverés előtt meg kell tisztítani. Cirkulációs kazánoknál is alkalmazzák (a foszfát-hideout elkerülésére, szilárd lúgosítószerek alkalmazásának tilalma esetén, gőzhűtésre felhasznált tápvíz előkészítésére [4.51], amennyiben a szennyeződések tápvízbe történő betörése kizárható), de 70 bar dobnyomás alatt, illetve réztartalmú szerkezeti anyagok előfordulása [2] esetén nem ajánlott. (Utóbbi ellenére, 8,8–9,2 pH-értékkel, esetenként rézötvözetű hőcserélők alkalmazásánál is szóba jöhet [2].)
A sótalanított tápvízzel üzemelő cirkulációs kazánoknál a nyomástól függően változó, optimális 9,5±0,2 és 10±0,2 közötti pH-értékek beállítása csak illó lúgosítószerrel nem lehetséges. Ezért szilárd lúgosítóanyagok (Na3PO4, trisó, NaOH, nátronlúg, különleges esetekben LiOH, lítium-hidroxid [4.45]) adagolására van szükség. A lúgosítószert a kazándobba vagy a tápvízbe a befecskendezésre szolgáló vízelvezetést követően kell adagolni. A szilárd lúgosítószer célszerűen az illó lúgosítószer kiegészítésére, az optimális pH-érték beállítására szolgál. Nátronlúg alkalmazása esetén – miután a szilárd lúgosítószerek alig távoznak a gőzzel – az esetleges bedúsulás megelőzésére is ügyelni kell, mert ez súlyos helyi korrózióra vezethet. Ennek elkerülésére szakaszos vagy folyamatos lelúgozásra van szükség. A lítium-hidroxid alkalmazása a nátronlúghoz vagy a kálilúghoz viszonyítva előnyösebbnek tűnik, mivel nagyobb koncentrációban sem okoz korróziót. Ez azzal magyarázható, hogy míg az előbbi oldatok pH-értéke a koncentrációval nő, addig a lítium-hidroxid-oldaté csökken [4.45]. A túlzott lúgosításból adódó gondok minimalizálására az Egyesült Államokban dinátrium-foszfát (Na2HPO4) és trinátrium-foszfát (Na3PO4, trisó) keverékével végzett eljárást fejlesztettek ki [2], azonban ennél is tapasztaltak korróziót. Ennek minimalizálására jelenleg az egyensúlyi foszfátkezelést javasolják, amelynél a kazánvíz lúgosságát a nátrium/foszfát arány és a kazánnyomás függvényében (a hideout során tapasztalt nagy foszfáttartalom-változásnál a foszfátkoncentráció csökkentésével vagy a nátrium/foszfát arány növelésével) állítják be.
Oldott sókat tartalmazó tápvíz esetén a megfelelő pH-érték beállítására, szilárd lúgosítószer hozzáadására van szükség. A kazánvízben 9,5-nél nagyobb pH-értéket kell beállítani, ugyanakkor a lúgbedúsulás, védőréteg-sérülés, felhabzás elkerülésére egy, a nyomás növekedésével csökkenő maximális értéket nem szabad túllépni. Amennyiben a lágyított vagy részlegesen sótalanított pótvízben lévő NaHCO3 bomlásából származó NaOH túlzottan magas lúgosságot eredményezne, a megengedett pH-értéket a kazánvíz kellő leiszapolásával, folyamatos lelúgozásával kell biztosítani. Megemlítendő, hogy 80 bar kazánnyomás alatt a leiszapolást a kazánvíz sótartalma, 80 bar kazánnyomás felett a kovasavtartalma alapján célszerű szabályozni [1].
A nagy vízterű kazánoknál, sótalanított tápvíz használata esetén a pH-érték beállítására az esetleges korrózió elkerülése érdekében szilárd lúgosítószerként csak trisó adagolható [4.25]. A berendezésekben előforduló feszültséggyűjtő helyeken, résekben (elsősorban csövek, csőköteg falba történő behegesztésénél, behengerlésénél) az elgőzölgés eredményeként a nem illó alkotók besűrűsödhetnek. Olyan helyi lúgkoncentráció is kialakulhat, ami feszültségkorróziót eredményezhet. Elkerülésére [4.24] alapján a kazánvíz minimális foszfáttartalmát be kell tartani és a megengedett pH-értéket nem szabad túllépni. A hatályos vízminőségi előírás [4.22] az előbbiek ellenére feltételesen engedélyezi a nátronlúggal történő lúgosítást: eszerint a nem pufferelt, < 30 μS/cm vezetőképességű tápvíz nátronlúggal való lúgosítása csak akkor megengedett, ha a megfelelő pH-érték trisóval önmagában nem érhető el. Ebben az esetben a pH-érték − alacsony nátronlúgszintnél − gyorsan ingadozhat.

A sótalan tápvíznél alkalmazható semleges üzemmód (oxidálószerekkel történő kondicionálás) azon alapul, hogy a szennyeződésmentes vízben az oxigénnel olyan védő vas-oxid- (Fe3+, magnetit) réteg alakul ki, amely sokkal ellenállóbb, mint az oxigénhiányos környezetben a víz oxigéntartalmával képződött vas-oxidok [2]. A VGB által kidolgozott üzemmód elsősorban a kényszerátáramlású kazánoknál jön szóba, de a cirkulációs kazánoknál is sikeresen alkalmazható, amennyiben a körfolyamatban a kondenzátumtisztító után nincsenek rézötvözetből készített szerkezeti elemek. Ultratiszta (< 0,15 μS/cm korrigált vezetőképességű) tápvíz esetén a tápvíz megfelelő (kényszerátáramlású kazánoknál 0,050–0,150, cirkulációs kazánoknál 0,040 mg/kg) oxigénkoncentrációjának fenntartásával a stabil vas-oxid védőréteg megőrizhető [2]. A tápvíz pH-értékének 6,5-nél nagyobbnak (célszerűen 8,0–8,5 között), közvetlen és korrigált vezetőképességének azonosnak kell lenni, azaz a tápvíz oldott CO2-t és más anionos szennyeződést nem tartalmazhat. Az oxidálószereket úgy kell adagolni [4.24], hogy a kazán előtti tápvízben az oldott korróziós termék koncentrációja 0,05–0,25 mg/l oxigénkoncentráció között érje el a minimumát.

A kombinált üzemmód (ammóniával és oxigénnel történő kondicionálás) a megfelelő minőségű sótalanított tápvízzel működő, kényszerátáramlású kazánoknál alkalmazható. Az eljárás az acél szerkezeti anyagok előző üzemmódokhoz hasonló korrózióvédelme mellett a kazánon kívüli, rézből készült szerkezeti elemek korrózióvédelméhez jobb feltételeket kínál. A tápvíz 8–9 közötti pH-értékének ammóniával történő beállítása az acél szerkezeti elemeknek még nem biztosít elegendő korrózióvédelmet, ezért az oxigénkoncentrációt 0,03–0,15 mg/l között úgy kell beállítani, hogy a korróziós termék koncentrációja a kazán előtti tápvízben a minimumát érje el.

Az előbbi eljárások VGB2-tagvállalatokon (gyakorlatilag a kontinentális Európán) belüli alkalmazásáról a legutóbbi nyilvános felmérés 1994-ben készült [4.31]. 68–136 bar között a kondicionálás döntően (több mint ¾ arányban) ammóniával vagy ammóniahelyettesítő anyaggal történt, ugyanakkor a kazánvíz kondicionálására hasonló arányban hagyományos lúgosítószereket (felerészben nátronlúgot) alkalmaztak, és csak a berendezések negyedénél kisebb arányban használtak illó lúgosítószereket (AVT). A legtöbb berendezést pH > 9 értékkel üzemeltették. 136 bar nyomás felett a lúgosítás csaknem kizárólag ammóniával történt, és a kazánvíznél is mintegy 2/3-ot képviselt az illó lúgosítószerek (AVT) aránya. Az utóbbi berendezések többsége is pH > 9 tartományban működött, csak a berendezések mintegy 20%-ánál volt a pH-értéke a 8–9 közötti tartományban.

A jelenlegi hazai előírásokat, az uniós előírásokkal teljes összhangban, a nagy vízterű kazánokra az MSZ EN 12953-10 [4.22], a vízcsöves kazánokra az MSZ EN 12952-12 [4.23] szabványok határozzák meg. Emellett az egyes szakmai szövetségek további előírásokat is alkalmaznak. Ezek közül megemlíthetők a német TRD, VGB, VdTÜV, az IEC (International Electrotechnical Commission), az USA-beli EPRI, ASME előírások [1], [4.25, 4.26, 4.27, 4.28], [4.106]. A hatályos szabályozás alapján a legfontosabb elvárásokat a 4.2. táblázat, a 4.3. táblázat és a 4.14. ábra, 4.15. ábra, 4.16. ábra foglalja össze.

4.2. táblázat. Tápvízminőség [4.22], [4.23]

	Mértékegység	Nagy vízterű kazánok		Gőzkazánok, természetes vagy kényszerített keringtetéssel				Pótvíz forróvíz- kazánokhoz	Sótalanított víz kényszerátáramlású kazánokhoz1
	Mértékegység	Nagy vízterű kazánok		Tápvíz szilárd oldott anyagokkal			Sótalanított tápvíz és befecskendező víz
Nyomás	bar	>0,5–20 bar	>20 bar	0,5–20 bar	20–40 bar	40–100 bar	Sótalanított tápvíz és befecskendező víz
Közvetlen vezetőképesség 25 °C-on	μS/cm	Nem előírt, csak a kazánvízre vonatkozó irányértékek mértékadóak					–	Nem előírt, csak a kazánvízre vonatkozó irányértékek mértékadóak	Segédváltozóként a pH-érték beállítására ajánlott és használható a pH- vagy ammóniamérés helyett
Korrigált vezetőképesség 25 °C-on	μS/cm	–	–	–2	–2	–2	<0,22	–2	<0,2
pH 25 °C-on	–	>9,23,10	>9,23,10	>9,23	>9,210	>9,210	>9,24,10	>7,010	7-106 lásd a 4.17. ábrát
Keménység (Ca+Mg)	mmol/l	<0,015	<0,01	<0,025	<0,01	<0,005	–	<0,05
Na+K tartalom	mmol/l	–	–	–	–	–	<0,010		<0,010
Összes vas (Fe)	mg/l	<0,3	<0,1	<0,050	<0,030	<0,020	<0,020	<0,2	<0,0107
Összes réz (Cu)	mg/l	<0,05	<0,03	<0,020	<0,010	<0,003	<0,003	<0,1	<0,003
Kovasav (SiO2)	mg/l	A kazánvízre vonatkozó irányértékek mértékadóak					<0,020		<0,002
Oxigén (O2)	mg/l	<0,058	<0,058	<0,0208	<0,020	<0,020	0,1		≤0,2506 4.17. ábra alapján
Olajtartalom	mg/l	<1	<1	<1	<0,5	<0,5	<0,5	<1
Szerves anyagok (TOC)	mg/l	Nincs külön előírás				<0,59	0,2	Nincs külön előírás	<0,2
Permanganátszám	mg/l			5	5	3	5

Megjegyzések:

1) Nedves gőzt előállító, kényszerátáramlású, oldott szilárd anyagokat tartalmazó tápvízzel táplált kazánok esetén a dobos kazánokra ajánlott értékek használhatók. 2) A szerves kondicionálószerek hatását figyelembe kell venni. 3) >7,5 pH-értékű lágyított vizeknél a kazánvízre előírt pH-értékeket kell figyelembe venni. 4) Befecskendezésre felhasznált víznél csak illó lúgosítószerek megengedettek. 5) <1 bar nyomásnál az összes keménységre max. 0,05 mmol/l elfogadható. 6) A megengedett felső érték a körfolyamatban alkalmazott nem acél (például: réz, alumínium) anyagokra adott. Alacsony pH-értékeknél oxigén szükséges a kondicionáláshoz, de nagyobb pH-értékeknél is elfogadható adalékként a lúgosítószerekhez. pH>9 értéknél 0 körüli oxigénkoncentráció is lehetséges. A pH-érték és az oxigénkoncentráció között korreláció van, minél közelebb van a pH a 7 alsó határértékhez, annál nagyobb oxigénkoncentráció szükséges. A megadott határokon belül a pH- és az oxigénkoncentráció értékét úgy kell beállítani, hogy a tápvíz vas- és rézkoncentrációja minimális legyen. 7) 60 bar nyomásig <0,020 mg/l vaskoncentráció is elfogadható. 8) Ezen érték ellenőrzése helyett megszakításos vagy gáztalanító nélküli üzemnél filmképző adalékokat és/vagy többlet oxigénlekötő vegyszert kell használni. 9) >60 bar üzemnyomásnál TOC < 0,2 mg/l ajánlott. 10) Rezet is tartalmazó rendszerekben a pH értékét 8,7–9,0 között kell tartani.

4.3. táblázat. Kazánvíz-minőség [4.22], [4.23]

Mértékegység

Nagy vízterű kazánok

Oldott sót tartalmazó tápvíz

Sótalanított (<0,2 μS/cm korrigált vezetőképességű)9 tápvíz

Kazánvíz forróvíz-

kazánokhoz

Tápvíz vezetőképessége >30 μS/cm

Tápvíz vezetőképessége ≤30 μS/cm

>30 μS/cm

≤30 μS/cm

Lúgosítás szilárd adalékokkal

Lúgosítás

illó

adalékokkal (AVT)

Nyomás

bar

>0,5–20

>20

0,5–20

20–40

40–60

0,5–60

60–100

≤100

>100

Minden nyomás

Közvetlen vezetőképesség

25 °C-on

μS/cm

<60001

4.15. ábra

alapján1

<1500

4.15. ábra

alapján1

4.15. ábra

alapján

<100

<30

<1500

Korrigált vezetőképesség

25 °C-on

μS/cm

<50

<30

<405

<56

pH 25 °C-on

–

10,5–12

10,5–11,8

10,0–11,02,3

10,5–12,0

10,5–11,8

10,3–11,5

10,0–11,0

9,8–10,5

9,5–10,5

9,3–9,7

≥8,07

9,0–11,58

Összes lúgosság

mmol/l

1–151

0,1–13

1–151

1–101

0,5–51

0,1–1,0

0,1–0,3

0,05–0,3

Kovasav (SiO2)

mg/l

Nyomásfüggő, 4.16. ábra alapján

Foszfát (PO4)4

mg/l

10–30

6–15

8–15

5–10

Megjegyzések:

1) Túlhevítőkkel rendelkező kazánoknál a felső határérték 50%-a megengedett, mint maximum. 2) A pH-érték beállításra trinátrium-foszfátot kell alkalmazni, kiegészítő nátronlúg-adagolás csak pH < 10 értékek esetén. 3) Ha a tápvíz erősen savas kationcserélő után mért (korrigált) vezetőképessége <0,2 μS/cm és Na+K tartalma <0,010 mg/l, foszfátadagolás nem szükséges. Amennyiben megfelelő feltételek (tisztán illó kondicionálás, tápvíz pH ≥ 9,2 és kazánvíz pH ≥ 8,0) esetén AVT alkalmazható, a kazánvíz erősen savas kationcserélő után mért vezetőképessége <5 μS/cm. 4) Koordinált trisó-kondicionálásnál más nagyobb foszfátértékek is elfogadhatók. 5) Kisebb érték foszfátadagolás nélkül, nagyobb foszfátadagolással. 6) 250 kW/m2 feletti hőterhelés esetén a korrigált vezetőképességnek 3 μS/cm alatt kell lenni. 7) A tápvíz pH-értékét kell beszabályozni és 60 bar üzemnyomás felett ≥ 8,5-nek kell lenni. 8) Más, nem acél fémek, például alumínium jelenléte a rendszerben alacsonyabb pH-értéket és vezetőképességet igényelhet, ugyanakkor a kazán védelme elsőbbséget élvez. 9) Kondicionálószerek nélküli érték. 10) A szerves anyagok (TOC) megengedett értékére nincs külön előírás.

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m713kaz_3038/#m713kaz_3038 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m713kaz_3038/#m713kaz_3038)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m713kaz_3038/#m713kaz_3038)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

4.14. ábra. A kazánvíz megengedett vezetőképessége a nyomás és a tápvíz korrigált vezetőképessége függvényében [4.22], [4.23]

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m713kaz_3040/#m713kaz_3040 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m713kaz_3040/#m713kaz_3040)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m713kaz_3040/#m713kaz_3040)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

4.15. ábra. A kazánvíz megengedett SiO2-tartalma a nyomás függvényében [4.22], [4.23]

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m713kaz_3042/#m713kaz_3042 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m713kaz_3042/#m713kaz_3042)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m713kaz_3042/#m713kaz_3042)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

4.16. ábra. Kényszerátáramlású kazán: a tápvíz pH-értékének és oxigéntartalmának összefüggése [4.22], [4.23]

Gőzminőség: A hivatkozott szabványok nem tartalmaznak a gőz minőségére vonatkozó előírásokat, de erre vonatkozó szabályozás a VdTÜV, VGB [4.106], illetve IEC [4.40] irányelvekben szerepel. Általános elvárás, hogy a gőz minőségének a túlhevítők, a kazánból kilépő gőznek az utána kapcsolt berendezések (gőzturbina), hőfogyasztók szempontjából szennyezőanyag-tartalmában elfogadhatónak kell lenni, a gőz szilárd szennyeződéseket (például elragadott korróziótermékeket) nem tartalmazhat, nem okozhat korróziót, a gőzből kiválások nem fordulhatnak elő (nem következhet be a hőhasznosító berendezések elsózódása). Ennek érdekében a korrigált vezetőképességnek 0,2 μS/Cm-nél, a kovasav- és összes vastartalomnak 0,02 mg/kg-nál, az összes réztartalomnak 0,003 mg/kg-nál, a nátriumion-tartalomnak 0,01 mg/kg-nál kisebbnek kell lenni [1]. Az oxigéntartalom és a pH-érték a kondicionálástól függően változhat. A [2] irodalom a gőz tisztaságának biztosítására a 4.17. ábrán szereplő határértékeket ismerteti.

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m713kaz_3045/#m713kaz_3045 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m713kaz_3045/#m713kaz_3045)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m713kaz_3045/#m713kaz_3045)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

4.17. ábra. Gőz, befecskendező víz megengedett sótartalma [2]

Akciószintek: A szabályozásokban szereplő előírások általában megengedett határértékek [4.22], [4.23] vagy irányértékek [4.24]. A normál üzemi értékeknek a megengedett tartományon belül kell maradni. Különféle okokból (vízelőkészítő berendezések meghibásodásából, kezelőszemélyzet figyelmetlenségéből, üzemállapot-változásból stb.) adódóan nem zárható azonban ki, hogy a jellemzők kilépnek a megengedett tartományból. Erre tekintettel a normál és irányértékek vagy tartós üzemre vonatkozó határértékek mellett a TRD-szabályozásban [4.24] rövid időre megengedett határértékek, a VGB- [4.106], EPRI- [4.28], IEC- [4.40] dokumentumokban akciószintek is meghatározásra kerültek [4.29], [4.107]. A szokásos akciószintek (gyártók – pl. 4.4. táblázat – eltérő határértékeket is előírnak):

1. akciószint: Például: a korrigált vezetőképesség meghaladta a normál értéket, de annak másfélszerese alatt van, az oldott ionok (Na+, Cl–, SO42– stb.), más szennyeződések mennyisége a normál érték és annak kétszerese között van. Lehetőség van a szennyeződések felhalmozódására, korrózióra. Egy héten belül vissza kell térni a normál értékhez. Egy évben − az indítások időtartamát kivéve − összesen 336 óra engedhető meg ilyen üzemállapotban.

2. akciószint: Például a korrigált vezetőképesség a normál érték másfélszerese, háromszorosa, az oldott ionok mennyisége a normál érték kétszerese, négyszerese között van. A szennyeződések felhalmozódása és korrózió következik be. 24 órán belül vissza kell térni a normál értékhez. Egy évben − az indítások időtartamát kivéve − összesen 48 óra engedhető meg ilyen üzemállapotban

3. akciószint: Például a korrigált vezetőképesség meghaladja a normál érték háromszorosát, az oldott ionok mennyisége a normál érték négyszeresét. A meghibásodások elkerülésére a berendezést azonnal (esetleg 8 órán belül) le kell állítani.

A gázturbinás gőz-körfolyamatoknál az előírások megegyeznek az azonos nyomásfokozatú, hagyományos kazánokéval, de a körfolyamat egyszerűbb kialakítása, a gőzzel fűtött előmelegítők, esetleg gáztalanító, réz szerkezeti elemek elhagyása eltéréseket, egyszerűsítéseket is lehetővé tesz [4.30], [4.103]. Ezeket esetenként kell meghatározni. Az egyes nyomásszintek kondicionálását függetlenül végzik. Oxigénlekötő vegyszerek, szerves kondicionálószerek adagolása általában nem javasolt. Ugyanakkor [4.49] eredményes szerves kondicionálószer felhasználásról számol be. A nátronlúggal való kazánvíz-kondicionálást is el kell kerülni, mivel a legtöbb alkalmazási helyen az ennek biztonságos felhasználásához szükséges szakszemélyzet nem áll rendelkezésre. A legújabb fejlesztések dobos és kényszerátáramlású nyomásfokozatokat is alkalmaznak [2.133], így egyidejűleg kell a két technológia igényeinek megfelelni [4.51]. Ilyen esetre a kazánvízre javasolt akciószinteket a 4.4. táblázat foglalja össze [4.51]. A [4.30] irodalomban bemutatott, sótalanított tápvízzel tervezett, kétnyomású, a nagy nyomású részen kényszerátáramlású, hőhasznosító kazánnál például a kis nyomású fokozatban illó lúgosítást (AVT), a nagy nyomású fokozatban kombinált üzemmódot (ammónia lúgosítószerrel) ismertetnek. A kazánvíz – nyomás növekedésével csökkenő – kovasavtartalmát úgy kell beállítani, hogy a gőz kovasavtartalma a 20 µg/kg értéket ne haladja meg.

4.4. táblázat. Vízminőségi jellemzők hőhasznosító kazánokra (kazánvíz) [4.51]

	Normál	1. akciószint		2. akciószint	3. akciószint
Dobos kazánok, foszfátadagolással
p ≤ 120 bar
Vezetőképesség, µS/cm	<40		40–80	>80
pH	9,0–10,0		<9/>10		<8
Foszfát (PO4), mg/kg	2-6
120 < p < 160 bar
Vezetőképesség, µS/cm	<20		20–40	>40
pH	9-9,8		<9/>9,8		<8
Foszfát (PO4), mg/kg	1–3
AVT-kondicionálás
Vezetőképesség, µS/cm	<5	5-10		10–20	>20
pH		<9/>10			<8/>10,5
Nátriumion (Na) mg/kg	<1	≥1

A vízminőséggel összefüggésben a gyakorló kazántervező feladata az adott kazántípushoz, adott alkalmazási helyszínen, feltételrendszerben legmegfelelőbb előírások meghatározása. Ezt természetesen a berendezés által szolgáltatandó gőz minőségére, a visszaérkező kondenzátum mennyiségére, minőségére vonatkozó szerződéses feltételek befolyásolják. A konstruktőrnek – az üzemi költségeket is figyelembe véve – a legolcsóbb, olyan megoldást kell választani, amely a kazán biztonságos, meghibásodásmentes üzemét a szerződéses feltételrendszerben garantálja. A víz sótartalmával összefüggésben szigorú megkötések csak a kényszerátáramlású, illetve a TRD 611 alapján 87, az MSZ EN 12952-12 alapján 100 barnál nagyobb nyomású, cirkulációs kazánokra vannak. A lúgos üzemmód minden kazántípusnál alkalmazható. Az elvi lehetőségek mellett figyelembe kell venni, hogy a kazán felállítási helyén milyen üzemfelügyelet áll majd rendelkezésre, a helyi körülmények mennyire teszik lehetővé az előírt paraméterek ellenőrzését, betartását, a beépítendő vízelőkészítő berendezések megfelelő üzemeltetését. Hiába kíván a kazánszállító a legújabb eredményeknek, technikai színvonalnak megfelelő vízüzemet, ha a helyi feltételek – üzemvezetés, kezelőszemélyzet képzettsége, gyakorlata, hozzáállása – azt nem teszik lehetővé. Ezért esetenként elsősorban a maximális üzembiztonságra, egyszerűségre kell törekedni. A kazántervezőnek, üzemirányítónak – a normál értékektől való eltérésekre vonatkozó szabályzati előírások hiányában is – rendelkezni kell a megengedhető minőségi eltérésekről, az eltérések esetén szükséges beavatkozásokról.

1	A szerves anyag mennyiségét a megfelelően előkészített vízminta kálium-permanganáttal végzett titrálásából ítélik meg.
2	VGB: Verband der Großkraftwerk Besitzer, 1920-ban a kazánmeghibásodások minimalizálására, a műszaki színvonal javítására alakult, jelenleg VGB PowerTech e.V. néven egész Európában aktív szervezet.

Tartalomjegyzék

Kiadó: Akadémiai Kiadó

Online megjelenés éve: 2020

ISBN: 978 963 454 492 0

Műszaki tudományok BME GPK tankönyvek

Háztartásokban, ipari üzemekben, erőművekben széleskörűen alkalmaznak tüzelőanyag elégetésével vagy más módon bevezetett hőmennyiség hőhordozó közeggel történő hasznosítására szolgáló berendezéseket: kazánokat. A könyv ezek tervezésének, üzemeltetésének, vizsgálatának szerteágazó konstrukciós, hőtechnikai, áramlástani, szilárdságtani, vegyészeti és más ismereteit foglalja össze, az egyetemi oktatásban és a gyakorlati életben is hasznosítható módon. Az elméletet élő gyakorlattal ötvözve elsősorban erőműi, ipari, távhőszolgáltató kazánokkal foglalkozik, de a folyamatokra, szerkezeti kialakításra, gyakorlati viselkedésre vonatkozó utalások kisebb berendezéseknél is alkalmazhatók.

Hivatkozás: https://mersz.hu/gerse-kazanok//

BibTeX EndNote Mendeley Zotero