Надежная и экономичная работа котла возможна при обеспечении отсутствия отложений на поверхностях нагрева, снижения до возможного минимума коррозии конструкционных материалов и получения пара высокой чистоты. Эти задачи решаются организацией рационального водно-химического режима, включающего в себя надлежащую обработку питательной и котловой воды с целью удаления растворенных в ней газообразных и твердых примесей. Основным моментом подготовки питательной воды является удаление из нее агрессивных газов О2 и СО2, наличие которых приводит к интенсивной коррозии металлов.
Коррозией металлов называется разрушение их под действием окружающей среды в результате химических и электрохимических процессов, протекающих на поверхности металлов. Одним из видов коррозии, которые происходят в пароводяном тракте котельных агрегатов, является химическая и электрохимическая. Основным фактором, определяющим интенсивность коррозии, является растворенный в воде кислород. Вторым важным фактором, влияющим на процесс коррозии, является наличие в воде угольной кислоты. Двуокись углерода СО2 при растворении в воде образует угольную кислоту Н2СОз, которая диссоциирует с образованием ионов водорода.
СО2 + Н2О ←→ Н2СО3 ←→ Н+ + НСО- 3
Появляющийся ион Н+ подкисляет воду, а это ведет к возникновению коррозии, и при не удовлетворительной деаэрации питательной воды, опасными являются даже "проскоки" кислорода в экономайзер. Кроме описываемых видов коррозии существует пароводяная коррозия, которая вызывает разрушение металла в результате химического взаимодействия его с водяным паром.
Основной причиной возникновения паровой коррозии является нагрев стенки трубы до критической температуры, т.е. перегрев труб, при которых интенсифицируется реакция окисления металла водой.
Этому способствует ряд условий, из которых следует отметить нарушение циркуляции в парогенерирующих трубах, высокие плотности тепловых потоков, появление пленочного режима кипения, ведущего к перегреву металла. Основной защитой металла от коррозии является поддержание в сохранности защитной окисной пленки (магнетита), которая образуется на его поверхности.
Для удаления кислорода и двуокиси углерода из питательной воды проводится термическая дегазация паром, в аппаратах, называемых деаэраторами (дегазаторами). Остаточный кислород связывается гидразином, который дозируют в питательную воду после деаэратора. Гидразин связывает растворенный в воде кислород по реакции:
N2H4 + О2 → N2 + 2Н2О
которая идет с заметной скоростью только при температуре 100°С, этому способствует также и повышенное значение рН. При рН 9 - 9,5, температуре 100 - 110°С и избытке гидразина 20 мкг/кг для полного связывания О2 требуется около 2-3 сек. При рН=7 гидразин не уменьшает коррозию, а даже усиливает ее. Гидразин-гидрат не увеличивает сухого остатка питательной воды и не дает вредных летучих предметов продуктов распада.
Обработка воды гидразином заключается в непрерывном дозировании в воду необходимого количества гидразина для ее обескислороживания. При этом происходит не только связывание кислорода, но и восстановление присутствующих в воде окислов металлов:
6Fe2O3 + N2H4 → N2 + 2Н2О + 4Fe3O4
2СиО + N2H4 → 2Си + 2Н2О + N2
Раствор аммиака дозируется в питательную воду для поддержания оптимальной величины рН в последней, что обеспечивает закрепление слоя магнетита (FезО4) и уменьшает коррозию пароводяного тракта.
2NH3 + H20→ 2NH4OH ←→ 2NH4+ + 20H-
Образовавшиеся ионы (ОН-) поддерживают заданное значение рН.
Содержание аммиака в питательной воде поддерживается в пределах 600 - 1000 мкг/кг, избыточный аммиак уносится с паром на турбины и вызывает коррозию латунных трубок конденсаторов паровых турбин.
Для предотвращения образования в барабане котла накипи производится внутрикотловая или коррекционная обработка котловой воды. Для этого в котельный агрегат вводят соли ортофосфорной кислоты (фосфатирование) или этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА).
В предлагаемой схеме обработки котловой воды применяется фосфатирование. Фосфатирование имеет возможность создать в котловой воде условия, при которых накипеобразователи выделялись бы в форме не прикипающего шлама. Оно является средством предупреждения образования кальциевой накипи, а не накипи вообще, поскольку трифосфатмагния Mg3(PO4)2 способен давать накипные отложения.
При фосфатировании котловой воды образуется гидроксилапатит, который, находясь во взвешенном состоянии, отводится из барабана котла непрерывной продувкой. Следует помнить, что гидроксилаппатит образуется при рН = 8,5 в противном случае образуются железофосфатные отложения.
Библиографическая ссылка
Косатова Т.А. ВОДНО-ХИМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ КОТЛА. ХИМИЗМ ПРОЦЕССА. ГИДРАЗИН-ГИДРАТ И АММИАК В ВОДОПОДГОТОВКЕ // Международный студенческий научный вестник. – 2015. – № 6. ;URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=14235 (дата обращения: 24.04.2024).