 |
|
Роль примесей воды при ее использовании в энергетике.
Растворенные в воде вещества вызывают те или иные неполадки в работе энергетического оборудования. В основном это связано с образованием в тепловых агрегатах накипных отложений и коррозии. При больших щелочности и солесодержании имеют место вспенивание котловой воды и занос солей в пароперегреватель.
В настоящее время в котлах предусматриваются специальные сепарационные устройства, ступенчатое испарение, промывка пара и другие способы, способствующие получению чистого пара. Допускаемое солесодержание в чистом и солевых отсеках оговаривается заводом-изготовителем в паспортных данных к котлу.
В теплофикационных водогрейных котлах кроме карбонатных отложений при подогреве воды свыше 130 оС сильно снижается растворимость СаSО4, что потребовало применять нормы качества подпиточной и сетевой воды, исключающие выпадение из раствора гибса, образующего очень плотные накипи. В теплообменной аппаратуре, работающей при 25-50 оС, возникают так называемые низкотемпературные отложения, основным компонентом которых является карбонат кальция (СаСО3).
Образующиеся накипные отложения значительно снижают теплопроизводительность теплообменников, а также увеличивают их гидравлическое сопротивление. В подогревателях горячего водоснабжения (подогрев воды до 70 оС), использующих недеаэрированную исходную воду, накипные отложения могут быть весьма велики, поэтому применение исходной воды без предварительной обработки ограничивается соответствующими нормами.
Наряду с карбонатными отложениями в теплообменной аппаратуре идет накопление продуктов коррозии. Довольно характерным является состав отложений, отобранных и подогревателя горячего водоснабжения (состав приводится в %): СаО – 25,96; МgО – 1,97; Fе2О3 – 23,46; SiО2 – 6,2; SО3 – 0,42; потери при прокаливании – 36%.
В современных котлах, особенно сжигающих высокореакционное топливо (газ, мазут) тепловой поток на экранных трубах может достигать 580-700 кВт/м2. Образование на внутренней поверхности нагрева незначительных по толщине (около 0,1-0,2 мм), но низкотеплопроводных отложений приводит к перегреву металла и, как следствие, к появлению отдулин, свищей и даже разрывов экранных труб.
Образование отложений на поверхности нагрева происходит вследствие протекания в нагреваемой среде процессов, связанных с образованием труднорастворимых веществ вследствие концентрирования солей при многократном упаривании в котле питательной воды, а также понижения растворимости ряда веществ с повышением температуры (соли с отрицательным температурным коэффициентом растворимости, например СаSО4). По химическому составу накипи подразделяются на:
1. Накипи щелочноземельных металлов, которые содержат СаСО3, СаSО4, СаSiО3, Са3(РО4)2, МgО*Мg(ОН)2, Мg3(РО4)2, 5Са*5SiО2*Н2О. В зависимости от преобладающего аниона они разделяются на карбонатные, сульфатные, фосфатные и силикатные.
2. Железноокисные и железнофосфатные накипи.
3. Медные накипи.
Все материалы, из которых выполняется теплоэнергетическое оборудование, подвергаются коррозии – разъеданию под воздействием среды, с которой они соприкасаются. В водной среде происходит электрохимическая коррозия, обусловленная действием большого количества микрогальванических пар, возникающих на поверхности металла. Электрохимической коррозии подвержены водоподготовительное оборудование, тракт питательной воды, котел, теплосеть.
Химическая коррозия обуславливается протеканием химической реакции непосредственно между молекулами среды и атомами металла. Примером этого вида коррозии является разрушение углеродистой стали в высокоперегретом водяном паре при t=450-500 оС: 3Fе+4Н2О=Fе3О4+4Н2.
По внешнему виду коррозионных повреждений различают общую коррозию, когда вся поверхность разрушается равномерно с одинаковой скоростью и местную коррозию, когда разрушаются отдельные участки поверхности металла. При этом возможны различные формы: коррозия пятнами, язвенная, точечная, межкристаллитная и транскристаллитная. Межкристаллитная коррозия или «каустическая хрупкость» металла, возникает в неплотностях заклепочных швов, развальцованных концов кипятильных труб, где котловая вода может упариваться до концентрации едкого натра 5-10%, при механических или термических перенапряжениях котельного металла, при этом наблюдаются кольцевые трещины развальцованных концов труб.
Некоторые примеси, содержащиеся в исходной питательной или котловой воде, вызывающие ускорение коррозии, называются ускорителями или стимуляторами коррозии. К основным стимуляторам коррозии углеродистой стали относятся растворенные в воде кислород и ионы водорода. При плохо налаженной деаэрации коррозии подвергаются трубопроводы, теплообменная аппаратура, аккумуляторные баки и другое оборудование. Особенно подвержена коррозии теплообменная аппаратура, устанавливаемая на подпиточном тракте до деаэратора.