Б) Условия образования щелочноземельных накипей

Щелочноземельные накипи образуются в тех случаях, когда в подогреваемой или испаряемой воде одновременно находятся катионы Са²⁺ и Mg²⁺ и анионы CO₃^2-, SO₄^2- и SiO₃^2-—, с которыми они образуют трудно­растворимые соединения: СаСО₃, Mg(OH)₂, CaSО₄, Са(НСО₃)₂, Mg(HCO₃)₂, CaSiO₃, MgSiO₃, MgCO₃.

Эти соединения выде­ляются в твердую фазу в результате физических и химических процессов. К физическим процессам относится постепенное по­вышение концентрации солей в котловой воде при продолжительном ее выпаривании, в результате чего наступает момент, когда достигается предел растворимости труднорас­творимых солей и проис­ходит выделение их в твер­дую фазу из пересыщен­ного раствора.

К химическим процес­сам накипеобразования относятся следующие:

а) термический распад бикарбонатов кальция магния:

Са(НСО₃)₂ → СаСО₃ + Н₂О + СО₂

Mg (НCO₃₎₂ → Mg СО₃ + H2O +CО2

в результате которого бикарбонаты кальция и магния преобразуются в менее растворимые карбонаты кальция и магния;

б) гидролиз карбоната магния, в результате которо­го последний переводится в еще менее растворимую гид­роокись магния:

MgCO₃+2H₂O → Mg(OH)₂ + H₂CO₃;

в) реакции взаимного обмена, в результате которых образуются соли с меньшей растворимостью, например:

CaCl₂+Na₂Si0₃- → CaSi0₃+2NaCl.

Необходимо заметить, что из пересыщенных раство­ров выделяются в твердую фазу в первую очередь соли, имеющие отрицательный температурный коэффициент растворимости, которые откладываются на наиболее горячих поверхностях нагрева.

В) Условия образования ферро- и алюмосиликатных накипей

Ферро- и алюмосиликатные накипи образуются на высокотеплонапряженных поверхностях парообразую­щих труб в результате топохимических реакций веществ, входящих в их состав и находящихся в тесном сопри­косновении. Характер этих реакций существенно отли­чается от характера реакций, протекающих между теми же веществами, находящимися в растворенном состоянии. Особенностью их является то, что для их протекания вовсе не требуется приближение к температуре плавле­ния системы или хотя бы одного из ее компонентов: взаимодействие между веществами начинается задолго до перехода их в жидкую фазу.

В качестве примера может быть приведена реакция взаимодействия отложившегося на поверхности нагрева силиката натрия с окислами железа с образованием ферросиликатной накипи:

Na₂SiO₃ + Fe₂O₃ = Na₂O*Fe₂O₃*SiO₂

Растворимость образовавшегося силикатного соеди­нения значительно ниже растворимости силиката нат­рия. Более сложные алюмо- и ферросиликатные накипи образуются в результате протекания реакций между тремя и более веществами.

Г) Условия образования железоокисных и железофосфатных накипей

Железоокисные накипи образуются на наиболее теплонапряженных участках парообразующих труб за счет окислов железа, попадающих в котловую воду при разрушении слоя прокатной окалины и ржавчины на внутренних поверхностях парогенератора, а также посту­пающих в парогенератор с питательной водой в резуль­тате коррозии ее тракта и накапливающихся в парогене­раторе при нарушении нормального режима шламовых продувок.

Опыт эксплуатации ТЭС свидетельствует.о том, что опасные железоокисные накипи возникают преимущест­венно на стороне парообразующей трубы, обращенной в топку. Скорость роста железоокисных отложений про­порциональна концентрации железа в котловой воде и квадрату плотности теплового потока на поверхности парообразующих труб. При концентрации окислов же­леза в котловой воде, превышающей 0,5 мг/кг, они находятся в значительной степени в форме частиц коллоид­ного и грубодисперсного шлама, отложение которых на стенке парообразующей трубы происходит за счет про­цесса адгезии.

Железофосфатные накипи образуются в результате неналаженности водного режима парогенераторов бара­банного типа, когда в котловой воде солевых отсеков концентрация фосфат-ионов достигает 500—800 мг/кг. Особенно опасен повышенный избыток фосфатов, когда в качестве реагента, вводимого в барабан парогенера­тора, применяется гексаметафосфат натрия. Последний при давлениях выше 130 кгс/смг гидролизуется и обра­зует кислый мононатрийфосфат:

(NaPO₃)₆ + 6H₂O + → 6NaH₂PO₄ ,

реагирующий с железом и образующий преимуществен­но на поверхности экранных труб твердую фазу железо-фосфата натрия с частичным окислением последнего в гидрат закиси железа или магнитную закись-окись железа:

NaH₂PO₄ + Fe = NaFePO₄ + H₂

NaFePO₄ + 2NaOH = Fe (OH)₂ + Na₃PO₄

3 NaFePO₄ + 4H₂O = Fe₃O₄ + 3 NaH₂PO₄ + H₂

Из графика следует, что при избытке 100 мг/кг РО₄^3- предотвращение железофосфатных накипей требует со­держания в котловой воде свободного едкого натра не менее 0,25 мг-экв/кг, а при концентрации 150 мг/кг РО₄^3- едкого натра необходимо не менее 2,5 мг-экв/кг. Сле­довательно, каждой концентрации фосфата должна отвечать соответствующая концентрация NaOH, выше ко­торой уже не могут образоваться железофосфатные накипи.