4.6. Отложения по паровому тракту

4.6.1. Поведение примесей пара в пароперегревателе

При движении насыщенного пара через пароперегреватель происходит не только перегрев его, но и прежде всего доупаривание унесенных капелек воды, которое сопровождается, повышением концентрации примесей в растворе до состояния насыщения с последующим выделением некоторых из них в виде твердой фазы. В первую очередь будут отлагаться те соединения, которые обладают отрицательным температурным коэффициентом растворимости, например сульфат натрия и окислы железа.

При наличии в капельках в растворенном состоянии неорганических соединений с положительным коэффициентом растворимости выпаривание влаги с ростом концентрации этих соединений будет протекать замедленно, так как с повышением температуры непрерывно увеличивается растворимость этих веществ и необходимая для их выпаривания температура может превысить температуру перегретого пара. В результате этого высококонцентрированные растворы этих веществ будут поступать с паром в проточную часть турбины. Так, например, при доупаривании капелек котловой воды, содержащих едкий натр, образуется вязкая клееобразная взвесь, в которой концентрация NaOH может достигать 80 – 90 %. На рис. 3.6 приведены равновесные концентрации NaOH при различных давлениях и температурах.

Температура, С

Рис. 4.6. Равновесная концентрация NaOH в зависимости от давления и температуры пара

Возможность образования отложений в пароперегревателе из веществ, растворенных в паре, т. е. находящихся в состоянии истинного парового раствора, может быть установлена по разности между концентрацией вещества в перегретом паре и растворимостью его в паре, а именно:. Теоретически можно представить себе два случая: 1) когда концентрация вещества в паре меньше или равна растворимости его в паре, т. е. когда ; 2) когда концентрация вещества больше растворимости его в паре, т.е. когда. В первом случае вещество полностью проходит транзитом через пароперегреватель, не образуя в нем отложений. Во-втором случае разность равна количеству вещества, отлагающегося в пароперегревателе из1 кг пара или кристаллизующегося не только на стенке, но и в потоке без последующего осаждения уносимых паром твердых частиц.

Поскольку растворимость в перегретом паре NaCl, NaOH, SiO₂ при сверхвысоком и сверхкритическом давлениях в десятки раз превышает допустимое солесодержание и кремнесодержание перегретого пара, отложение этих веществ в пароперегревателе является маловероятным. Исключением здесь может быть лишь едкий натр, который при наличии значительных скоплений окислов железа может химически взаимодействовать с ними, образуя отложения из феррита натрия по уравнению реакции 2NaOH + Fe₂O₃ = 2NaFeO₂ + H₂O, которая начинает протекать при температуре 200 °С.

Поток пара, проходя через пароперегреватель, одни вещества проносит транзитом (SiO₂, NaCl), другие оставляет в пароперегревателе (фосфаты натрия и кальция, сульфаты натрия и кальция и др.), а третьи либо теряет, либо захватывает, перенося их в турбину (окислы железа). Практика эксплуатации мощных парогенераторов показывает, что чем выше параметры перегретого пара, тем меньше неорганических соединений отлагается в пароперегревателе. Исключением являются окислы железа, растворимость которых снижается с ростом температуры.

На ТЭС с. к. д. концентрации кальциевых и магниевых соединений в питательной воде настолько малы (благодаря глубокому обессоливанию добавки и конденсата, а также малому проценту добавки), что предел их насыщения в паре практически редко достигается. Поэтому при соблюдении норм качества питательной воды CaSO₄ и Mg(OH)₂ проходят пароперегреватель транзитом, и лишь при значительном ухудшении качества питательной воды сравнительно с нормами может быть превзойден предел насыщения этих соединений.

В промежуточных пароперегревателях энергоблоков мощностью 200–300 МВт, где давление составляет 1,5–3 МПа, а температура перегретого пара повышается с 300–315 до 560–565 °С, происходит практически полное отложение всех примесей, содержащихся в паре, поступающем из ц. в. д. турбины. При резких изменениях режима работы парогенераторов (например, при падении и сбросе нагрузки и т. д.) приводящих к резкому снижению температуры пара на входе в промпароперегреватель и выходе из него, наблюдаются вымывание части отложившихся веществ и перенос их в турбины.