Способ определения момента начала кипения воды в котле с естественной циркуляцией Советский патент 1992 года по МПК F22B37/38 

Изобретение относится к контролю процессов в паропроизводящих установках и преимущественно может быть использовано для определения момента начала кипения воды в котле с естественной циркуляцией, необходимого для правильного выбора его системы регулирования и настройки, в частности регулятора уровня воды в котле.

Известен способ определения момента начала кипения воды в сосуде путем ее нагрева и визуального наблюдения.

Этот способ неприемлем для сосудов, работающих под большим давлением, например котлов, в связи с его сложностью, обусловленной необходимостью наличия в

сосуде смотровых иллюминаторов и его освещением изнутри.

Известен также способ определения момента начала кипения воды в котле с естественной циркуляцией путем ее нагрева и измерения параметра, косвенно характеризующего момент начала кипения. При этом в качестве такого параметра используют электрическое сопротивление воды, по началу возрастания которого судят о начале кипения воды.

Этот способ также сложен, так как требует наличия специального оборудования. Кроме того, в случае его применения для котлов с естественной циркуляцией он недостаточно точён, так как электрическое со3

со

Ю

противление воды зависит от ее загрязнения примесями, проводящими электрический ток и присутствующими в большом количестве в котельной воде в виде шлама, перемещающегося в ней при ее нагревании.

Целью изобретения является упрощение и повышение точности определения момента начала кипения воды в котле с естественной циркуляцией.

Согласно способу определения момента начала кипения воды в котле с естественной циркуляцией путем ее нагрев-а и измерения параметра, косвенно характеризующего момента начала кипения, вводят в котловую воду перед ее нагревом соль, растворимую в воде, но нерастворимую в паре, например фосфорнокислый или хлористый натрий, в количестве не боле максимально допустимого по условиям накипеобрззова- ния, непрерывно отбирают пробы котловой воды и измеряют в них концентрацию введенной соли, нагрев воды начинают после получения в результате диффузии установившегося значения указанной концентрации в пробах, а момент начала кипения определяют по началу возрастания концентрации введенной соли в пробах в процесе нагрева воды.

Способ осуществляют следующим образом.

Котел с естественной циркуляцией заполняют водой по рабочий уровень в барабане. В котловую воду вводят (с помощью дозерной установки, например, типа ЭСКН2/1) хлористый натрий (для котлов с давлением до 80 кгс/см или фосфорнокислый натрий (для котлов с давлением более 80 кгс/см ) в количестве 100-200 и 1 - 30 мг/л соответственно, т.е. в количественных пределах, допустимых по условиям накипеобразования. Далее включают горение в топке котла после получения установившегося в результате диффузии значения концентрации (в первом случае измеряют С во втором POO 20-30 мин (время, обычно затрачиваемое на приготовление котла к вводу в действие), а затем непрерывно отбирают из водяного объема котла пробы воды (50-100 мл) с фиксацией времени отбора каждой пробы.

Измеряют в пробах концентрации указанной соли (с помощью водохимической лаборатории, например, типа ВХЛ-3. точность измерения концентраций указанных солей в воде которой составляет 0,3%). Момент начала кипения воды определяют по началу возрастания этой концентрации, которая повышается на около 2% (зависит от типа котла), так как момент начала возрастания концентрации совпадает с моментом начала кипения воды. Это обусловлено тем, что соли не растворяются в паре и с началом парообразования объем воды в котле уменьшается (замещается паром), а следовательно, концентрация соли повышается - соли практически не выносятсяга растворимость хлористого натрия в паре становится заметной лишь при давлении выше 140 кгс/см .

Однако, учитывая, что для котлов давлением выше 80 кгс/см2 рекомендуется чисто фосфатный режим внутрикотловой обработки воды, для них предпочтительно использовать фосфорнокислый натрий, который, выполняя в способе те же функции, что и хлористый натрий, в отличие от него не только не ухудшает качество котловой воды, но даже его улучшает при введении в известных пределах.

Выбранные в качестве индикатора соли не растворяются в паре и, следовательно, при образовании пара они остаются в воде, повышая в последней концентрацию этой

соли. Поэтому справедливо уравнение

Vi 81

vT

О)

где Vi и Va - объем воды в котле соответственно до и после образования пара;

Si и S2- концентрация соли-индикатора в котловой воде соответственно до и после образования пара.

Кроме того, количество пара равно количеству испарившейся воды. т.е. можно записать уравнение

40

D Vi - V2

(2)

Путем подстановки (1) в (2) получают зависимость

45

Vi(1-|i )

(3)

Предлагаемый способ предназначен

для правильного выбора регулятора уровня

воды в котле. Уровень воды в котле связан с

количеством пара, образовавшегося при ее

кипении,уравнением

0°ДН Р.(4) где АН- разница уровней воды в котле до и после образования в нем пара;

F - зеркало испарения воды в котле. Из уравнений (3) и (4) получают

S2 « ДЫР 57в1-Ч7Г

(5)

Подставив о уравнение (5) конкретные начения входящих в него величин, например, котла КВГ-3, приняв при этом значение величины Н 30 мм вод.ст, как величину, оговоренную с точки зрения поддержания ровня воды в котле, получают

a-i-C-Mfrg-UH.

Ь1О

Таким образом, диапазон повышения концентрации соли-индикатора для этого котла составляет 2%. что может быть изме- рено, например, водохимической лабораторией типа ВХЛ-3. которая позволяет определять изменение концентрации солей натрия в воде с точностью до 0,3%.

Преимущество предлагаемого способа по сравнению с известным заключается в его большей точности. Это обусловлено тем, что используемый в известном способе параметр, косвенно характеризующий момент начала кипения воды - ее электрическое сопротивление, зависит от загрязнения воды примесями, проводящими электрический ток. присутствующий в котельной воде в виде шлйма. Поэтому точность предлагаемого способа выше на 5-20% в зависимости от количества шлама в воде котла. Кроме того, предлагаемый способ существенно

проще, так как не требует наличия специального оборудования. Может быть использовано оборудование для ведения водного режима котла в процессе его повседневной

эксплуатации, например водно-химическая лаборатория ВХЛ-2 по ТУ 6-09-4402-77 или ВХЛ-3 по ТУ 6-09-4404-77.

Формула изобретения Способ определения момента начала

кипения воды в котле о естественной циркуляцией путем ее нагрева и измерения параметра, косвенно характеризующего момент начала кипения, отличаю щи и с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения процесса выполнения способа, вводят в котловую воду перед ее нагревом соль, растворимую в воде, но нерастворимую в паре, например фосфорнокислый или хлористый натрий, в количестве не более максимально

допустимого по условиям нэкипеобрэзова- ния, непрерывно отбирают пробы котловой воды и измеряют в них концентрацию введенной соли, нагрев воды начинают после получения в результате диффузии установившегося значения упомянутой концентрации в пробах, а момент начала кипения определяют по началу возрастания концентрации введенной соли в пробах в процессе нагрева воды.

Изобретение касается контроля процессов в паропроизводящих установках и преимущественно может быть использовано для определения момента начала кипения воды в котле с естественной циркуляцией, необходимого для правильного выбора его системы автоматического регулирования, в частности регулятора уровня воды в котле. Цель изобретения - повышение точности определения момента начала кипения.воды в котле с естественной циркуляцией и упрощение процесса выполнения способа. Эта цель достигается тем, что перед определением момента начала кипения воды в котле с естественной циркуляцией путем ее нагрева предварительно вводят в воду соль, растворимую в воде, но нерастворимую в паре, например фосфорнокислый или хлористый натрий, в количестве не более максимально допустимого по условиям накипеобразова- ния, непрерывно измеряют ее концентрацию в пробах. Нагрев воды начинают осуществлять после получения установившегося в результате диффузии значения указанной концентрации, а о моменте начала кипения воды судят по началу возрастания концентрации в процессе нагрева воды. w Ё