4.3.4. 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/дм³, они находятся в значительной степени в форме частиц коллоидного и грубодисперсного шлама; отложение их 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/дм³. Особенно опасен повышенный избыток фосфатов, когда в качестве реагента, вводимого в барабан парогенератора, применяется гексаметафосфат натрия. Последний при давлениях выше 130 кгс/см² гидролизуется и образует кислый мононатрийфосфат:

(NaPO3)6 + 6Н2O 6NaH2PO4,

(4.13)

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

NaH2PO4 + Fe = NaFePO4 + Н2;	(4.14)
NaFePO4 + 2NaOH = Fe(OH)2 + Na3PO4;	(4.15)
3NaFePO4 + 4H2O = Fe3O4 + 3NaH2PO4 + H2.	(4.16)

На рис. 4.5 кривая делит площадь между осями иNaOH на две области: выше кривой находится область образования NaFePO₄, а ниже - область, в которой осадки, состоящие из NaFePO₄, не образуются.

Концентрация NaOH, ммоль/дм³

Рис. 4.5. Области существования феррофосфата и гидрата закиси железа

в зависимости от концентрации иNaOH в котловой воде

Из графика следует, что при избытке 100 мг/дм³ предотвращение железофосфатных накипей требует содержания в котловой воде свободного едкого натра не менее 0,25ммоль/дм³, а при концентрации 150 мг/дм³ едкого натра необходимо не менее 2,5ммоль/дм³. Следовательно, каждой концентрации фосфата должна oтвечать соответствующая концентрация NaOH, выше которой уже не могут образоваться железофосфатные накипи.

4.3.5. Условия образования медных накипей

Обследование промышленных парогенераторов показало, что образование в них «медных» накипей имело место при плотности теплового потока экранных труб 230 кВт/м² и выше; скорость процесса отложения повышалась с возрастанием теплонапряжения и достигала 250 г/м² в год в зоне топочного факела при плотности теплового потока 580 кВт/м².

Образование медных накипей на внутренних поверхностях экранных труб происходит при условии попадания в парогенератор с питательной водой продуктов коррозии латунных труб конденсаторов, охладителей пара эжекторов и выпара деаэраторов, теплофикационных и регенеративных подогревателей.

Растворимость окиси меди или её гидрата в воде, не содержащей ни аммиака, ни его производных, при температуре 340–360 °С и при рН = 6,5...10,0, по данным МЭИ, составляет 6­–8 мкг/дм³, а в присутствии аммиака или же его производных растворимость окислов меди за счет образования аммиачных комплексов возрастает до 20–22 мкг/дм³. В щелочной котловой воде медь находится в растворенном состоянии, преимущественно в виде комплексных соединений, которые, разрушаясь, образуют ионы меди, способные восстанавливаться до металлической меди: Cu²⁺ + 2e = Cu. Источником электронов при этом является металлическое железо, переходящее в форму двухвалентного железа: Fe = Fe²⁺ + 2e. Следовательно, основной причиной образования накипей является электрохимический процесс восстановления меди, протекающий в зонах максимальных тепловых нагрузок, где под влиянием мощного теплового потока нарушена цельность защитной окисной пленки. В результате этого между отдельными участками металла создается местная разность потенциалов, которая может оказаться достаточной, чтобы стал протекать процесс электролитического выделения меди при данной концентрации ее ионов в котловой воде. Так как образующаяся медная накипь обладает хорошей электропроводностью, наличие ее на поверхности нагрева не является существенной помехой для продолжения электрохимических процессов, в результате которых выделяются новые порции металлической меди.