Эффективна ли периодическая продувка котлов в борьбе с железоокисным преобразованием?

Как было показано на практике, при прочих равных условиях степень осаждения оксидов железа на поверхностях нагрева тем выше, чем выше давление в котле. В котлах среднего и особенно низкого давления накипеобразующими свойствами обладают обычно только 20–30 % железосодержащих соединений. В котлах высокого давления размер выпадения в осадок оксидов железа повышается до 90 %. Ю.М. Кострикин показал, что за счет непрерывной продувки при ее размере, равном 1 %, из котла можно удалить не более 8 % соединений железа, поступающих в него вместе с питательной водой. Мнения специалистов об эффективности периодической («шламовой») продувки для данной цели не однозначны.

Для решения данного вопроса на одной из уральских ТЭЦ работниками ВТИ были проведены соответствующие исследования на котле ТП-170. Для этого котел был оснащен общим для всех точек периодической продувки в чистом и солевом отсеке расширительным мерным баком и пробоотборной точкой. В течение месяца наблюдений среднее содержание соединений железа в питательной воде, котловой воде в чистом отсеке и котловой воде в солевом составило соответственно 38, 71 и 77 мкг/дм³. Согласно произведенным балансовым расчетам, это означало, что с непрерывной продувкой из котла удалялось 2 % соединений железа, в чистом и солевом отсеках их соответственно осаждалось 86 % и 12 %. При одном цикле периодической продувки (в течение одной минуты) удалялось в среднем 0,7 т. воды. Был изучен состав продувочной воды из 30 циклов продувки солевого и чистого отсеков. Анализом каждый раз определялось содержание в водошламовой смеси соединений железа, меди и взвешенных веществ. Средние данные этих анализов приведены в таблице.

Содержание соединений железа, меди и взвешенных веществ в водошламовой смеси

Состав водошламовой смеси, мкг/дм3	Чистый отсек	Солевой отсек
Железо	25000	36000
Медь	22000	30000
Взвешенные вещества	49000	100000

Таблица содержит данные о продувке четырех точек с периодичностью один раз в 6 дней. Из этих данных следует, что содержание соединений железа и меди в продувочной воде из нижних точек котла примерно на два порядка выше, чем в котловой, отводимой через линию непрерывной продувки. Соответствие содержания обоих металлов подтверждают представительность анализов на железо, которые могли быть искажены за счет попадания в пробу воды продуктов коррозии из трубопроводов для продувки и отбора проб. Эффективность периодической продувки рассчитывается по следующей формуле:

где (Fe_КВ)_ПП, Fe_ПВ – концентрация соединений железа в воде из мерника и питательной воды;

D·744 – производительность котла за месяц, т;

Ng – количество воды, удаленной в течение месяца с периодической продувкой, т;

P – величина непрерывной продувки, %;

К – кратность концентрирования растворимых солей;

для чистого отсека (при К = 15) оказалась равна 6 %,

для солевого отсека (при К = 5) была равна 2,5 %.

Суммарная эффективность периодической продувки при таком режиме составила = 6 + 2,5 = 8,5 %.

Специальными дополнительными опытами было установлено, что при переходе к ежесуточной продувке каждой нижней точки данного котла средствами его периодической продувки можно вывести до 25 – 30 % шлама.

Подобный эффект следует считать для периодической продувки котлов типовых конструкций предельно достижимым. В реальных условиях каждой ТЭЦ следует устанавливать оптимальный режим продувки нижних точек котлов, исходя из трудоемкости операций, допустимого износа запорной арматуры и эффективности процесса в целом, по изложенной методике. Достаточно полно решить проблему предупреждения железо-окисного накипеобразования можно только путем внедрения мероприятий по снижению содержания соединений железа в питательной воде или повышении их концентрации в котловой воде за счет стабилизационной обработки. Неожиданным результатом данной работы явился факт весьма высокой концентрации шлама в нижних коллекторах экранов. Ряд специалистов до этих опытов считали, что осаждение шлама в коллекторах невозможно из-за слишком высокой скорости воды в них (0,2–0,5 м/с). Исходя из чисто гравитационных представлений, упускались из вида силы адгазионного происхождения, при учете которых определяющую роль в удерживании шламовых частиц поверхностью коллекторов играют на скорости осаждения, а скорости витания, которые для горизонтальных труб достигают до 1,2–1,6 м/с.

Исходя из более поздних исследований, следует полагать, что для котлов высокого давления, где котловая вода содержит повышенное количество магнитных форм оксидов железа, в адгезионном процессе существенную, а может быть и определяющую роль играют силы магнитного взаимодействия.