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

растворимости с ростом температуры. Эти данные хоро­

магния в область более низких температур при увели­ чении жесткости питательной воды. На рис. 7-2 по оси абсцисс указана не только температура, но и энтальпия среды, чтобы нагляднее предстазить изменение раство­

как энтальпия изменяется пропорционально длине тру­ бы, температура в области околокритических значений растет очень медленно из-за высоких величин теплоем­ кости, которые характерны для этой области.

Отложения, содержащие соединения кальция и маг­ ния, в парогенераторах сверхкритического давления по­ являются в пусковые периоды работы новых блоков, когда предпусковыми химическими промывками из обо­ рудования не полностью были удалены примеси, со­ держащие эти металлы. В условиях длительной экс­ плуатации при глубоком обессоливании всего потока конденсата и добавочной воды и нормальной работе фильтров кондеисатоочистки внутренние поверхности прямоточных парогенераторов СКД отложениями, со­ держащими соединения кальция и магния, как правило, не загрязняются.

7-3. ОБРАЗОВАНИЕ ЖЕЛЕЗООКИСНЫХ И ЖЕЛЕЗОФОСФАТНЫХ НАКИПЕЙ

Появление окислов железа на внутренних поверхно­ стях парогенераторов обусловлено, с одной стороны, процессами коррозии котельного металла (см. гл. 2), протекающими непрерывно, но в зависимости от изме­ няющихся условий с различной скоростью. С другой стороны, их появление обусловлено процессами накипеобразования — осаждением на обогреваемых поверхно­ стях тех окислов железа, которые находились в объеме котловой воды в истинно-растворенном, коллоидно-рас­ творенном или грубодисперсном состояниях.

Железоокисные накипи встречаются в парогенерато­ рах всех типов и давлений, однако в большей мере от них страдают парогенераторы высоких, сверхвысоких и

203

сверхкритических параметров, в которых из-за больших тепловых нагрузок скорость желсзоокясного иакипеобразования особенно велика.

К типичным железоокисным накипям относят отло­ жения, содержащие 70—90% окислов железа. Это обычно смесь двух кристаллических фаз — магнетита Fe304 и гематита a-F'e203 с сопутствующими примесями, состав которых у прямоточных и барабанных парогене­ раторов разных давлений различен. Поток питательной воды постоянно вносит в парогенератор продукты кор­

В барабанных парогенераторах в железоокисных накипях содержится до 5% металлической меди, до 10% фосфатов и силикатов кальция, следы магния. В прямо­ точных парогенераторах высокого давления при отсут­ ствии или частичном обессоливании турбинного конден­ сата в железоокисных отложениях есть металлическая медь, сульфат кальция, гидроокиси и силикаты кальция и магния. В прямоточных парогенераторах сверхкрити­ ческого давления при 100%-ной кондеисатоочпстке

марганца, хрома,'никеля и ванадия. По внешнему виду железоокисные накипи бывают разными. Наряду с уча­ стками плотных отложений с гладкой поверхностью встречаются сильно шероховатые, бугристые или пори­ стые слои, а также участки довольно рыхлых отложе­ ний темно-серого, серо-коричневого, темно-бурого, тем­ но-коричневого или черного цвета. Различная структура железоокисных накипей определяется особенностями их образования.

Механизм осаждения на поверхности металла окис­ лов железа, находящихся в воде в виде коллоидных и грубодисперсных частиц, отличен от процесса кристал­ лизации истинно-растворенных веществ в связи с умень­ шением их растворимости с ростом температуры. Выска­ зано предположение [Л. 7-3, 7-4], что выделение кол­ лоидных и микроскопических частиц дисперсных приме­ сей на поверхности обогреваемых труб и их закрепление на ней связано с наличием разноименных электрических

204

Зарядов. Известно, что частицы окислов железа в ще­ лочной среде ( р Н > 7 ) заряжены положительно. Возник­ новение повышенной концентрации электронов, т. е. отрицательно заряженных участков поверхности метал­ ла, связано с передачей тепла (термоэлектричество). Поскольку в питательной воде парогенераторов разных типов и параметров соотношения между истинно-раство­ ренной, коллоидной и грубодисперсной формами окис­ лов железа неодинаковы, условия для протекания железоокисного накипеобразования по тому или иному меха­ низму создаются различными. Они не сохраняются постоянными и на одной и той же установке в связи с нестационариостыо режимов работы оборудования, которые сопровождаются изменениями температуры .и давления рабочей среды, а также изменениями качества воды.

Исследования, проводившиеся в ВТИ, показали, что железоокисное накипеобразование протекает при любых тепловых нагрузках, однако скорость этого процесса с увеличением тепловой нагрузки резко возрастает. Для

бочей среде превышает их растворимость, скорость же­ лезоокисного накипеобразования зависит также от об­ щего содержания железа. Температура кипения, а сле­ довательно, и давление на скорость процесса в указан­ ных условиях практически не влияют.

Повреждения экранных труб барабанных парогене­ раторов в связи с железоокисным накипеобразованием происходят, как правило, на участках, имеющих наи­ большие местные тепловые нагрузки (область горелок, ниже и выше зажигательного пояса). В парогенерато­ рах со ступенчатым испарением обычно повреждаются экранные трубы второй и третьей ступеней испарения, где концентрации окислов железа бывают повышен­ ными.

205

ки известны случаи разрыва экранных труб при накоплении окислов железа в количестве 40—50 мг/см2. Таким образом, для рассматри­

ваемого примера реальная угроза пережога экранных труб солевого отсека возникает через 12—15 мес. работы парогенератора.

В прямоточных котлах сверхкритического давления при больших тепловых напряжениях в топочной камере часто наблюдаются разрывы труб из-за образования железоокисных отложении. Аварийные остановы паро­

части (СРЧ), где тепловые потоки существенно ниже, количество отложений значительно меньше. Накопление 15—25 мг/см2 отложе­

ний приводило к разрывам труб выходных экранов НРЧ. Согласно

руживают преимущественно в контурах второй и тре­ тьей ступеней испарения.

206

ме/ кг

является, по-видимому, соединение NaFeP04. В качестве примесей в таких накипях содержатся окислы железа,

На рис. 7-4 приведена кривая, соответствующая рав­ новесным условиям реакции (7-7) при разных концен­ трациях NaOH. На этом же рисунке нанесены экспери­ ментальные данные, полученные в исследованиях ВТИ

207