Файл: Субботина, Н. П. Водный режим и химический контроль на тепловых электростанциях.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 112

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

воды и отвода пузырьков пара

концентрация примесей

в растворе, находящемся

в

толще

отложений,

сущест­

венно выше, чем в хорошо

перемешиваемой

котловой

воде. Чем

больше тепловой

поток,

тем

больше

степень

местного

упариъания котловой

воды

и,

следовательно,

тем выше

концентрации

растворимых

примесей.

Подшламовая коррозия, связанная с образованием концентрированных растворов NaOH, получила наиме­

нование щ е л о ч н о й к о р р о з и и . Этот

вид

коррозии,

как показали исследования П. А. Акользина

[Л. 1—4],

возникает, когда едкий натр составляет

значительную

долю в солевом составе котловой воды. В этом случае под слоем отложений могут быть достигнуты концен­ трации едкого натра свыше 5%. Концентрированные растворы NaOH при высоких температурах вызывают растворение защитной пленки магнетита. Оголившийся металл окисляется водой по реакции (2-1), однако в присутствии концентрированного раствора NaOH за­ щитной пленки магнетита не получается. Незащищен­ ный металл под слоем отложений продолжает корроди­

ровать до тех

пор, пока

утонение стенки не

приводит

к образованию

сквозного

отверстия — свища.

Когда до­

ля едкого натра в общем солесодержании котловой воды невелика, в процессе упаривания котловой воды под сло­ ем отложений наряду с NaOH возрастают концентрации и солей натрия, в связи с чем температура кипения ра­ створа повышается. По мере увеличения температуры кипения раствора скорость его упаривания уменьшается; по достижении раствором температуры стенки трубы дальнейшее упаривание прекращается. В концентриро­ ванном солевом растворе при малой относительной доле

NaOH опасная концентрация едкого натра

не дости­

гается, и щелочная коррозия не развивается.

 

 

На протекание щелочной коррозии химический

со­

став отложений заметного

влияния не оказывает,

важ­

на структура отложений.

Водопроницаемая

структура,

рыхлая либо пористая, в сочетании с большими тепло­ выми потоками создает условия для глубокого упари­ вания котловой воды и возникновения опасных концен­ траций NaOH.

Щелочная коррозия развивается обычно на огневой стороне экранных труб барабанных парогенераторов в местах скопления отложений. Уязвимыми в отношении щелочной коррозии являются также сварные швы, на

5*

67

напряжений К При наличии вблизи поврежденного уча­ стка скоплений продуктов коррозии, содержащих Fe2 03 ) медь и ее окислы, возникает возможность функциониро­ вания макропары. Оголившиеся участки металла выпол­ няют роль анода; катодом является поверхность с не­ поврежденной магнетитовой пленкой. Роль деполяриза­

тора выполняют

окислы

 

трехвалентного

железа

и

окислы

меди,

находящиеся

на

поверхности

металла.

Анодный процесс

протекает

 

по

реакции

(2-2),

катод­

ный но

реакциям

(2-6)

и (2-7):

 

 

 

 

 

 

F e 2 0 3

+ 4 Н 2

0 + 2е-—^2Fe (ОН)2

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2-6)

 

 

 

+ Н 2 0 +

2 0 Н - ;

 

 

 

 

 

CuO + H 2 0 + 2 e - - + C u + 2 0 H -

 

 

(2-7)

Как

вторичный процесс

осуществляется

образование

твердой

фазы

гидрозакиси

железа

 

 

 

 

 

 

Fe 2 ++20H - ^Fe(OH) 2 .

 

 

(2-8)

При высокой температуре Fe(OH)2 разлагается

по

уравнению

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3Fe(OH)2 —^Fe3 04 +2H2 0 + H 2 .

 

 

(2-9)

Так же как и при общей коррозии, продуктами подшламовой коррозии котельного металла являются маг­ нетит и водород.

В целях предотвращения подшламовой коррозии не­ обходимо ограничивать поступление в парогенератор с питательной водой окислов железа и меди, а также других примесей, образующих в котловой воде частицы шлама; необходимо из барабанных парогенераторов удалять скапливающийся шлам, систематически приме-

1 Исключительно 'большое влияние на образование железоокисяого шлама оказывают высокие местные тепловые нагрузки, возни­ кающие при неудовлетворительно организованном топочном режиме. Особенно часто этот фактор проявляется на котлах, в топках кото­ рых сжигаются мазуты. Стремление уменьшить число горелок, со­ ответственно повышая их мощность, резко усиливает неравномер­ ность распределения тепловой нагрузки, создаёт локальные очаги с чрезвычайно высокими теплонапряжениями. Поверхности нагрева, несущие Такие высокие тепловые нагрузки, быстро разрушаются, одновременно обогащая котловую воду продуктами коррозии. Сле­ дует отметить, что зарубежная техника тщательно избегает концент­ рирования тепловых нагрузок. (Прим. ред.)

70

мяя периодические продувки из нижних коллекторов экранов; необходимо устранить возможность накапли­ вания шлама на поверхностях нагрева, избегать обра­ зования в парогенераторах зон с вялой циркуляцией, а самое главное, так организовать топочный режим, что­ бы избежать локализации тепловых нагрузок.

К о р р о з и я

п о д д е й с т в и е м

о к и с л и т е л е й

имеет вид отдельных язвин различных

размеров. К чи­

слу окислителей,

которые могут поступать

в парогене­

ратор с

питательной

водой, относятся

растворенный

кислород,

нитриты и нитраты. При работе

парогенера-

т о р а к и с л о р о д н о й

к о р р о з и и

подвержены пре­

имущественно входные участки водяного экономайзера, иногда барабаны и опускные трубы. Подъемные трубы парогенераторов от кислородной коррозии, как правило, не страдают.

Кислородная коррозия развивается в основном в пе­ риоды пуска и при работе парогенераторов с малыми нагрузками, когда концентрации кислорода в питатель­ ной воде бывают повышенными. Кислород (см. § 1-3) является энергичным катодным деполяризатором. Чем больше концентрация растворенного кислорода, тем бы­ стрее происходит деполяризация катодных участков и быстрее идет процесс растворения металла на анодных. При малой площади анодов развитие язвин вглубь мо­ жет идти весьма быстро. Суммарная реакция коррозии железа с кислородной деполяризацией может быть за­

писана

так:

 

 

 

2Fe + 0 2 + 2H2 0—>.2Fe(OH)2 .

(2-10)

При

достаточно

высокой концентрации

кислорода

гидрозакись железа

окисляется кислородом

в гидро­

окись:

 

 

 

 

4Fe(OH)2 +02 +2H2 0—>4Fe(OH)3 .

(2-11)

Так как растворимости Fe(OH)2 и в особенности Fe(OH)3 очень малы, они "выделяются либо на поверх­ ности металла, либо в объеме воды в виде коллоидных или грубодисперсных частиц.

При отсутствии в воде активных ионов, разрушаю­ щих защитные пленки магнетита, растворенный в воде кислород может оказывать на железо пассивирующее действие (см. § 1-5), но в присутствии хлоридов осо-

бенно необходимо добиваться снижения содержания р&*

створенного кислорода

в питательной

воде.

По

дейст^

вующим

нормам

концентрация растворенного, кислорода

в воде на входе

в

экономайзер должна

быть

меньше

10 мкг/л.

Требуемое

качество питательной

воды

по ки­

слороду

обеспечивается

дегазацией

воды

в

термиче­

ских деаэраторах

или конденсаторах

турбин,

а

также

связыванием кислорода гидразином либо сульфитом

натрия [см. реакции

(1-19), (1-20)].

Для

парогенерато­

ров

высокого

и сверхкритического

давления

приемле­

мым

из этих

реагентов является

только гидразингидрат

N 2 H 4 ' H 2 0 . В

отличие

от солей

гидразина

и

сульфита

натрия гидразингидрат не дает увеличения общего солесодержания воды, которое в питательной воде ограни­ чивается тем больше, чем выше давление.

Разрушения

металла под

действием

н и т р и т о в и

н и т р а т о в

имеют сходство

с

кислородной

коррозией.

Это тоже язвы, однако они

располагаются

преимуще­

ственно

в

экранных трубах

на

их внутренней

поверх­

ности с

огневой

стороны. По

размерам

язвы

больше,

чем при кислородной коррозии; диаметр язв может до­ стигать 15—20 мм.

Нитрит натрия NaN02 обладает, с одной стороны, свойством пассивировать металл и, следовательно, уменьшать коррозию; с другой стороны, он обладает свойством деполяризовать катодные участки и, следо­ вательно, усиливать коррозию. При концентрациях

NaN02

менее

100 мг/л

скорость коррозии железа

кон­

тролируется катодным

процессом.

При

концентрациях

NaN02

свыше

1 000 мг/л скорость

коррозии контроли­

руется анодным процессом. При концентрациях от

100

до 1 000 мг/л

коррозия

контролируется

одновременно и

анодным и катодным процессами. В парогенераторах среднего давления при больших концентрациях нитри­ тов, происходит пассивирование металла и коррозия по­ давляется. При давлениях свыше 100 кгс/см2 скорость нитритной коррозии с ростом концентрации NO~2 моно­ тонно возрастает. Пассивирование поверхности по мере увеличения температуры и тепловых нагрузок, по-види­ мому, затрудняется.

Коррозионное действие нитрита натрия NaN03 про­ является в парогенераторах лишь при давлениях свыше 60 кгс/см2. При высоких температурах нитрат-ионы вы­ полняют роль деполяризатора, участвуя в следующих

Ш

Смотрите также файлы