Унос котловой воды — это всё, что покидает котёл вместе с паром, кроме самого пара: капли, взвесь, летучие соли и кремний. Безобидным он кажется только до первого ремонта турбины с заменой лопаток или до первой партии испорченного продукта в пищевом производстве. На паровых котлах среднего и высокого давления унос — постоянный фоновый риск, которым управляют через водно-химический режим и инспекцию сепараторов.
В этом материале — два механизма уноса, конкретные числа по российским нормативам (ГОСТ 20995-75, СО 153-34.37.501-2003, ГОСТ Р 55682.12-2013), способы контроля по электропроводности и натрию, профилактика через продувку, антипенные присадки и предподготовку. Отдельный блок — как обратный осмос на питающей воде в десятки раз снижает вероятность уноса и одновременно режет продувку.
Материал проверен инженером с опытом наладки водно-химического режима промышленных и энергетических котельных более 20 лет. Числовые нормативы указаны на май 2026 года.
Что такое унос и почему его делят на два типа
В барабане парового котла одновременно существуют две фазы: кипящая котловая вода с растворёнными солями и насыщенный пар над ней. По идее, в пар уходит только H₂O, а соль остаётся в воде. На практике из барабана с паром улетает примесь — это и называется уносом. По механизму его делят на механический и химический.
Механический унос: капли в паровом потоке
Кипящая вода брызгает мельчайшими каплями. Часть капель подхватывает поток пара и уносит из барабана. В каждой капле — то же солесодержание, что и в котловой воде: если в котле 3 000 мг/л солей, то и в каплях 3 000 мг/л.
Доля капель в массе пара называется влажностью пара. У хорошего барабанного котла с исправной сепарацией влажность не превышает 0,1–0,5 %. При вспенивании, переуровне или повреждённых сепараторах влажность подскакивает до 3–10 %, и пар становится непригодным для турбины или для технологии. Капли вываривают трубы пароперегревателя изнутри, оседают на проточной части турбины, забивают теплообменники потребителей.
Химический унос: летучие соли и кремний
Часть веществ при высоком давлении и температуре сама переходит в паровую фазу — без капель, на молекулярном уровне. Это растворимость в перегретом водяном паре, и она резко растёт с давлением.
| Вещество | Давление начала уноса | Коэффициент распределения пар/вода при 10 МПа |
|---|---|---|
| Аммиак (NH₃) | Любое | 0,5–1,0 |
| Углекислота (CO₂) | Любое | 0,3–0,6 |
| Кремниевая кислота (SiO₂) | 2,8 МПа (28 бар) | 0,05–0,08 |
| Хлорид натрия (NaCl) | 10 МПа | 0,001–0,005 |
| Гидроксид натрия (NaOH) | 14 МПа | 0,001–0,003 |
Из таблицы видно главное: SiO₂ — основной враг паровых котлов от 4 МПа и выше. Если в котловой воде допустить 2 мг/л кремния, то в паре получится 100–160 мкг/кг — это в десятки раз выше нормы для турбин. Кремний осаждается на лопатках в виде стекловидной плёнки, снимать которую приходится в заводских условиях с разборкой ротора.
Что унос делает с оборудованием и продуктом
Унос — это не отдельное «событие», которое случается раз в месяц. Это постоянный фоновый процесс с накопительным эффектом. Цена проявляется через 1–3 года эксплуатации в виде износа, аварий и брака.
Турбины и пароперегреватели
В пароперегревателе капли воды с растворёнными солями испаряются на стенке трубы. Соль остаётся, образует плотный твёрдый слой — «солевой нарост». Дальше всё как с обычной накипью: теплопередача падает, металл перегревается, появляется ползучесть, в худшем случае — разрыв трубы.
На проточной части паровой турбины капли с натрием и хлоридами вызывают эрозионный износ лопаток и коррозионное растрескивание под напряжением. SiO₂ нарастает стекловидной плёнкой, искажающей аэродинамику ступени. КПД турбины падает на 1–3 % за несколько тысяч часов работы — это сотни тысяч рублей в год для блока мощностью 6 МВт.
Технологический пар у потребителя
Многие производства потребляют так называемый «чистый» технологический пар напрямую: молочка греет молоко острым паром, кондитерская пропаривает тесто, фарма стерилизует автоклавы, ликёро-водочная промышленность нагревает сусло. Если в паре есть унос, всё это получает дозу солей котловой воды.
Конкретные последствия:
- В молочной промышленности — солоноватый привкус продукта, рост натрия выше норматива на сыворотку.
- В фарме — превышение проводимости WFI (воды для инъекций) после конденсации стерильного пара.
- В пищевой химии — отказ инспекции Россельхознадзора по органолептике.
- В текстиле — пятна на тканях после паровых утюгов и каландров.
- В бумаге — точечные дефекты на полотне от микрокристаллов соли.
Защитные плёнки и пароконденсатный тракт
В современных котлах конденсатопроводы защищают плёнкообразующими аминами или магнетитной плёнкой — оба слоя удерживаются на металле тонкой адгезией. Капли котловой воды с щёлочью и хлоридами эту плёнку счищают, металл оголяется, и за плёнкой следует коррозия — ускоренная в десятки раз. Поэтому на крупных ТЭС за уносом следят не из любви к нормативам, а потому что от него зависит ресурс пароводяного тракта целиком.
«Влажный пар» — теплоёмкость падает
Удельная теплота парообразования воды при 1 МПа — около 2014 кДж/кг, теплоёмкость воды — 4,18 кДж/(кг·К). Капли уносят с собой воду в непарообразованном виде: у потребителя приходит «влажный пар» с реальной энтальпией ниже паспортной. При влажности 3 % котёл фактически отдаёт на 3 % меньше тепла, и для покрытия нагрузки приходится сжигать больше газа.
Из-за чего возникает унос
Причины делятся на две большие группы: режимные (как эксплуатируется котёл) и водно-химические (что в котловой воде). Часто проявляются одновременно.
Режимные причины
- Высокий уровень воды в барабане. Это первая и самая частая причина. При уровне выше +50 мм от номинала зеркало воды поднимается ближе к выходу пара, путь капли укорачивается, в сепаратор успевает попасть всё меньше. Уставка датчика уровня должна стоять с запасом, а не на грани верхнего предела.
- Резкие скачки нагрузки. При быстром открытии паровой задвижки давление в барабане падает, перегретая котловая вода вскипает по всему объёму одновременно (объёмное вскипание), сепаратор захлёбывается. Особенно опасно при пуске после ночного простоя.
- Превышение паропроизводительности. Котёл, выдающий 110 % от номинала, имеет скорость пара в сепарационных устройствах выше расчётной — капли не успевают осаждаться.
- Неисправные внутрибарабанные сепараторы. Жалюзи, циклоны, дырчатые щиты ржавеют, отгорают сварные швы, прогорают лопасти. Эффективность сепарации падает с 99,5 до 80–90 %, а в барабан попадает мусор от самого сепаратора.
Водно-химические причины
- Превышение солесодержания (TDS). Чем выше концентрация соли в котловой воде, тем легче она вспенивается и тем больше уносится с каплями. Норматив ГОСТ Р 55682.12 для котлов до 4 МПа — не более 5000 мкСм/см котловой воды.
- Избыток щёлочи (Na-щёлочность). Свободный NaOH ниже 10–20 мг/л как буфер pH полезен, но при 40+ мг/л начинается ускоренное пенообразование. Также щёлочь становится летучей выше 14 МПа и попадает прямо в пароперегреватель, вызывая щелочно-индуцированное коррозионное растрескивание.
- Органика и масла в питающей воде. Через возврат конденсата от теплообменников могут попадать масла от компрессоров и продукты разложения плёнкообразующих аминов. Через подпитку — гуминовая органика из поверхностной воды. И то и другое стабилизирует пену.
- Высокая концентрация SiO₂. Для котлов выше 4 МПа контролируется отдельно. В средней полосе России подземная вода часто содержит 15–40 мг/л кремния — без анионного фильтра или обратного осмоса в котёл такое попадать не должно.
- Завышенная общая взвесь. Окалина, осадок железа, продукты коррозии сетей формируют центры пенообразования на поверхности кипения.
Российские нормативы качества пара
Унос регулируется через нормы качества пара и косвенно — через нормы качества питающей и котловой воды. Основных документов три.
ГОСТ 20995-75 — промышленные котлы
Старый, но действующий ГОСТ для стационарных паровых котлов с давлением 0,7–4 МПа. Нормирует качество насыщенного пара по:
- Содержанию натрия в паре — не более 60–100 мкг/кг для котлов 1,4–4 МПа;
- Содержанию SiO₂ в паре — не более 30–60 мкг/кг для тех же давлений;
- Влажности пара на выходе из барабана — не более 1 % (типичный реальный показатель — 0,3–0,5 %).
СО 153-34.37.501-2003 — ТЭС и блочные котельные
Свод правил для энергетических котлов высокого и сверхкритического давления. Главный показатель здесь — электропроводность H-катионированной пробы пара (солемер после H-фильтра): для блоков с прямоточными котлами не более 0,3 мкСм/см, для барабанных — не более 0,5 мкСм/см. Содержание натрия в перегретом паре — не более 5 мкг/кг, кремниевой кислоты — не более 15 мкг/кг для давления 13,8 МПа.
ГОСТ Р 55682.12-2013 — европейская гармонизация (EN 12952-12)
Это перевод европейского норматива на водотрубные котлы. Удобный формат — нормирует и питающую, и котловую воду, и качество пара по давлению. По уносу даёт прямую таблицу: предельное солесодержание котловой воды (μS/cm) в зависимости от категории сепарации барабана. Чем лучше сепаратор паспортно — тем выше можно держать соль в воде.
Как контролируют унос: приборы и пробоотбор
Все методы контроля сводятся к одному принципу: взять пробу пара, охладить её до состояния конденсата, измерить в этом конденсате концентрацию маркёра. Маркёров три: электропроводность (быстрый интегральный показатель), натрий (механический унос) и SiO₂ (химический унос).
Электропроводность конденсата чистого пара
Самый простой и распространённый метод. На выходе из пароперегревателя устанавливается холодильник пробы (точечный теплообменник), охлаждающий пар до 25 °C под давлением. Через кондуктометр или солемер измеряется проводимость конденсата.
Чтобы убрать вклад от летучего аммиака (а он есть всегда, если идёт коррекция pH), пробу пропускают через H-катионитный фильтр: он связывает катионы Na⁺, NH₄⁺ и заменяет их на H⁺. Полученная H-катионированная проводимость отражает только сильные кислоты (HCl, H₂SO₄), эквивалентные количеству анионных солей в исходной пробе.
- Технологический пар низкого давления (до 1 МПа): < 25 мкСм/см.
- Промышленный пар 1–4 МПа: < 5 мкСм/см.
- Турбинный пар 4–10 МПа: < 1 мкСм/см.
- Блок СКД (выше 22,1 МПа): < 0,3 мкСм/см.
Содержание натрия (пламенная фотометрия или ИСЭ)
Натрий — самый избирательный маркёр механического уноса. Он не летуч до 10 МПа, поэтому его появление в паре однозначно указывает на капли котловой воды. Замеряется пламенным фотометром или ион-селективным электродом (ИСЭ) с пределом обнаружения 1–5 мкг/кг. На крупных ТЭС работают потоковые натриемеры непрерывного контроля.
Содержание SiO₂ (фотоколориметрия)
Контроль на химический унос при давлениях выше 4 МПа. Метод — колориметрия с молибдатом аммония, синий комплекс. Лабораторный предел обнаружения — 5–10 мкг/кг. Контроль обязателен для всех котлов, питающих паровые турбины.
Периодичность замеров
| Показатель | Промышленный котёл до 4 МПа | Энергетический котёл выше 10 МПа |
|---|---|---|
| Электропроводность котловой воды | 2 раза в смену | Непрерывно |
| Электропроводность H-кат. пробы пара | 1 раз в смену | Непрерывно |
| Натрий в паре | 1 раз в сутки (лаб.) | Непрерывно |
| SiO₂ в паре | 1 раз в неделю | 1 раз в смену |
Как бороться с уносом: пять рабочих приёмов
1. Удержание уровня воды в барабане
Номинальный уровень держится автоматическим регулятором питания котла. Уставка — середина барабана, верхний предел — обычно +75 мм, нижний — −75 мм. При уносе первым делом проверяют работу дифманометра уровня и состояние водоуказательных колонок: грязь и окалина в импульсных трубках искажают замер, регулятор начинает держать ложно низкий «свой» уровень, а реальный поднимается выше зеркала сепаратора.
2. Контроль солесодержания и продувка
Стандартный способ удерживать соль в котловой воде ниже уставки — непрерывная продувка из нижних точек барабана. Регулятор продувки связан с кондуктометром в котловой воде: проводимость растёт — задвижка приоткрывается. Доля продувки от паропроизводительности — ключевой эксплуатационный параметр.
| Источник питающей воды | Солесодержание, мг/л | Допустимый КУ (COC) в котле | Продувка, % от пара |
|---|---|---|---|
| Только умягчитель | 200–500 | 6–10 | 5–10 % |
| Умягчитель + декарбонизация | 100–300 | 10–15 | 3–5 % |
| Обратный осмос (RO) | 5–20 | 30–60 | 1–2 % |
| Двухступенчатый RO + EDI | < 0,5 | 100–200 | < 1 % |
Каждый процент сэкономленной продувки — это около 0,8–1 % топлива. На котельной 5 т/ч пара годовая экономия газа при переходе с 8 % продувки (умягчитель) на 2 % (обратный осмос) — порядка 4–6 % от общего расхода газа, в деньгах 600 000–1 200 000 ₽ в год по тарифам 2026 года.
3. Антипенные присадки
Силиконовые и полиэфирные антипены вводят дозированием в питающую воду или прямо в барабан. Рабочая концентрация — 0,5–5 мг/л. Они снимают вспенивание за минуты и часто используются как «огнетушитель» при аварийных переходных режимах: разжижение конденсата маслом, скачок нагрузки, недостаточная продувка после выходных. Постоянная работа на антипене — признак, что водно-химический режим вышел из границ; долгосрочное решение — улучшение предподготовки.
4. Инспекция и ремонт сепараторов
Внутрибарабанные сепараторы (жалюзи, циклоны, дырчатые щиты) осматривают на каждом капитальном ремонте, не реже 1 раза в 4 года. Признак износа — неравномерные язвы, выгоревшие сварные швы, отвалившиеся пластины. После ремонта проверяют качество пара под нагрузкой 50, 75 и 100 %: если при 100 % электропроводность пара резко скачет, скорости в сепараторе превышены и его пропускную способность нужно увеличивать.
5. Снижение солесодержания питающей воды
Самый мощный приём — стратегический. Чем меньше соли поступает в котёл с питающей водой, тем медленнее она копится, тем ниже можно держать продувку и тем меньше риск уноса. Здесь и работает обратный осмос: он убирает 97–99 % всех ионов одним проходом, без избирательности и без расходных реагентов на регенерацию.
Промышленные установки обратного осмоса АКВАПЛЕКС
АКВАПЛЕКС RO — линейка обратноосмотических установок производительностью от 100 до 10 000 л/ч. Обессоливание и очистка воды для котельных, пищевых производств, фармацевтики. Сборка в России, срок изготовления 5–10 рабочих дней, гарантия 12 месяцев. Склад в Ростове-на-Дону.
Обратный осмос как профилактика уноса
Связь между обратным осмосом и уносом прямая, но не очевидная для тех, кто привык к классическим схемам «умягчитель + дозирование фосфата». Логика простая: котёл уносит то, что в нём есть. Если в питающей воде солесодержание упало с 300 до 10 мг/л, то даже при том же коэффициенте упаривания (КУ) котловая вода будет содержать соли в 30 раз меньше — и вероятность уноса падает соразмерно.
Конкретный пример: котельная 5 т/ч на природном газе
Исходные условия. Сетевая вода из городского водопровода: общая жёсткость 4,5 мг-экв/л, солесодержание 350 мг/л, кремний 6 мг/л, давление в котле 1,3 МПа.
Вариант «умягчитель + дозирование тринатрийфосфата»:
- Солесодержание питающей воды: 320 мг/л (не сильно меняется);
- КУ в котле: 8;
- Котловая вода: ≈ 2 500 мг/л солей, проводимость 5 000 мкСм/см;
- Продувка: 12,5 % от паропроизводительности (1 / КУ × 100 %);
- Потери тепла с продувкой: около 7 % от полезной мощности;
- Влажность пара (фактически): 0,3–1 %, при перегрузках — выше.
Вариант «обратный осмос + дозирование комплексонов»:
- Солесодержание питающей воды после RO: 8 мг/л;
- Кремний после RO: 0,2 мг/л;
- КУ в котле: 50;
- Котловая вода: ≈ 400 мг/л солей, проводимость 800 мкСм/см;
- Продувка: 2 % от паропроизводительности;
- Потери тепла с продувкой: около 1 % от полезной мощности;
- Влажность пара: 0,1–0,2 %, унос практически отсутствует.
Экономия газа: 6 % годового расхода — около 800 000 ₽/год для котла 5 т/ч с КИУМ 60 %. Срок окупаемости установки обратного осмоса производительностью 1,5 м³/ч — 2,5–3,5 года, в зависимости от стоимости электроэнергии и реагентов.
На что обратить внимание при проектировании
- После обратного осмоса вода становится агрессивной по углекислоте (pH 5,5–6,0) — нужен декарбонизатор или дозирование щёлочи в питающую воду до 8,5–9,5.
- Деаэратор всё ещё необходим — обратный осмос не удаляет растворённый кислород.
- Производительность установки обратного осмоса = (питающая вода + продувка) × коэффициент запаса 1,15–1,2. Не ориентируйтесь только на паропроизводительность.
- В котельной чистый пермеат — это уже почти конденсат по солесодержанию, поэтому дозирование антискалантов и комплексонов в котле уменьшается в 5–10 раз.
Чек-лист «У меня подозрение на унос»
Если в технологической смене жалуются на «грязный пар», брак продукта, рост проводимости конденсата или отложения в теплообменниках, пройдитесь по этим пунктам по порядку:
- Замерьте проводимость H-катионированной пробы пара.Если выше нормы — унос есть, идём дальше. Если в норме — источник загрязнений вне котла (возможно, накипь в теплообменнике потребителя).
- Проверьте уровень воды в барабане. Сравните показания дистанционного датчика с прямым водоуказательным стеклом. Расхождение более 30 мм — проблема в импульсных трубках.
- Проверьте проводимость котловой воды. Если выше уставки на 30–50 % — продувка не справляется, либо солесодержание питающей воды выросло, либо клапан продувки залип.
- Возьмите пробу конденсата возврата на масло.Капля масла даже 1–2 мг/л в питающей воде вызывает массовое вспенивание. Возможный источник — конденсат от теплообменников с паровыми поршневыми насосами.
- Замерьте натрий в паре. При превышении нормы и одновременно нормальной проводимости котловой воды — поврежден сепаратор.
- Замерьте SiO₂ в паре. Если в котле выше 4 МПа и в паре более 30 мкг/кг кремния — необходимо снижать SiO₂ в питающей воде. Без обратного осмоса или анионита здесь не обойтись.
- Снимите нагрузку котла до 70–80 %. Если унос пропадает — сепаратор уже перегружен по производительности, и либо его нужно реконструировать, либо переходить на питающую воду с меньшим солесодержанием для снижения продувки.
Коротко
- Унос — это всё, что попадает в пар сверх H₂O: капли воды (механический) и летучие соли с кремнием (химический).
- Главные последствия — отложения и эрозия в пароперегревателях и турбинах, испорченный продукт у потребителей острого пара, скрытая коррозия пароконденсатного тракта.
- Главные причины — высокий уровень в барабане, вспенивание из-за превышенного солесодержания, масло в конденсате и неисправные сепараторы.
- Контроль ведётся по электропроводности H-катионированной пробы пара (норматив СО 153-34.37.501-2003 для ТЭС, ГОСТ Р 55682.12-2013 для промышленных котлов), по натрию и SiO₂.
- Стратегическое решение — снизить солесодержание питающей воды обратным осмосом. Это сокращает продувку с 5–10 % до 1–2 %, снижает риск уноса в десятки раз и окупается за 2–4 года за счёт экономии газа.
