Водно-химические режимы барабанных котлов.

Состав примесей питательной воды зависит от рабочих параметров (давления, температуры) барабанных котлов. С ростом давления, которое сопровождается, как правило, увеличением мощности котла, повышаются требования к качеству пара и питательной воды. При среднем (давление в барабане P менее 11 МПа) и высоком (P ≥ 11 МПа) давлении добавочная вода проходит умягчение и в ней содержатся легкорастворимые соединения, в основном соли натрия. При сверхвысоком давлении (P = 15,5 МПа) добавляется обессоленная вода. В результате присосов охлаждающей воды в конденсаторе в питательную воду поступают соли жесткости (Са и Mg), характеризующиеся очень малой растворимостью. С увеличением давления в котле допустимые значения концентрации солей жесткости уменьшаются. При этом увеличивается доля продуктов коррозии, в первую очередь - железо-оксидных соединений.

В конденсате турбины и питательной воде барабанных котлов присутствуют кислород и свободная углекислота. Относительно высокая концентрация примесей в воде не дает возможности использовать нейтрально-окислительные режимы. Поэтому для связывания кислорода в питательную воду подается гидразин с избыточной концентрацией 20…60 мкг/кг, а для нейтрализации углекислоты и создания щелочной среды (рН = 9,1) - аммиак (до 1000 мкг/кг).

Фосфатный режимприменяется для исключения отложения солей жесткости в экранных трубах. В котловую воду (в барабан котла) вводятся фосфаты, обычно в виде натриевых солей ортофосфорной кислоты (Na₃PO₄, Na₂HPO₄). При гидролизе этих солей в воде появляется едкий натр NaOH. В результате взаимодействия фосфатов с солями кальция образуется в водяном объеме шлам [гидроксилапатит Ca₃(PO₄)₂∙ Ca₃(OH)₂], который удаляется из котла с непрерывной продувкой.

Для образования гидроксилапатита должен выдерживаться определенный избыток PO₃⁴⁺ и поддерживаться высокощелочная среда.

Фосфатный режим не устраняет железооксидного и медного накипеобразования, вызывает железофосфатное накипеобразование, отложения цинка и магния. Поэтому он наиболее пригоден для среднего давления. При высоком и сверхвысоком давлении недостатки его существенны.

Рост массы отложений в газомазутных котлах при фосфатном режиме составляет 20 г/м² за 1000 ч. Если принять допустимое количество отложений 350…400 г/м², то химическую промывку надо выполнять через 15…20 тыс.ч. Для угольных котлов это значение в 2 раза больше.

Бескоррекционный водный режим используется при высоком и сверхвысоком давлении, когда качество питательной воды хорошее. На случай больших присосов в конденсаторе и повышение концентрации солей жесткости предусматривается возможность перехода на режим фосфатирования.

При бескоррекционном режиме возможны относительно низкие значения рН, что способствует усилению коррозии поверхностей нагрева. Для увеличения значения рН до необходимого уровня (рН > 9) лучше добавлять не летучий аммиак, а сильные щелочи NaOH, LiOH. Гидроксид лития при взаимодействии с железом (на поверхности стенки) образует стабильную пленку LiFeO₂ (феррат лития), но с фосфатами литий образует труднорастворимые в воде соединения, образующие отложения на стенках трубы. Гидроксид лития нельзя применять при возможных режимах фосфатирования. Применяется едкий натр NaOH.

Комплексонный водный режим основан на использовании двухзамещенной натриевой соли ЭДТК (трилон Б). Ввод трилона Б производится непосредственно перед котлом (в сниженный узел питания). Комплексон образует с кальцием, так же как и с другими катионами, комплексонат кальция, обладающий высокой растворимостью. Комплексонаты выводятся из котла с продувочной водой.

При среднем давлении концентрация солей жесткости велика, расход трилона Б большой и стоимость обработки воды также велика.

Интенсивное разложение комплексоната железа с образованием защитной пленки происходит при температурах воды, соответствующих высокому и сверхвысокому давлению. Но при сверхвысоком давлении (P = 15,5 МПа, t_S = 343°С) разлагаются комплексонаты кальция и образующийся гидроксид кальция внедряется в железооксидную пленку и нарушает ее сплошность. Для повышения термической стойкости комплексонатов кальция дозируют щелочь - едкий натр NaOH (комплексонно-щелочной режим). В чистом отсеке барабана поддерживается рН = 10,4.

Комплексон дозируют в воду периодически (8 ч/сут в течение 2 сут), а NaOH - непрерывно.

Комплексонно-щелочной режимимеет ряд преимуществ перед фосфатным (при сверхвысоком давлении): содержание железа в котловой воде в растворенном виде увеличивается, вывод его с продувкой эффективнее; в насыщенном паре Fe меньше, так как коэффициент распределения снижается в 2,5 раза; толщина отложений на стенке меньше в несколько раз, теплопроводность - выше; межпромывочный период удлиняется в несколько раз; нет необходимости в консервации при останове котла для защиты стояночной коррозии.