5.1.4. Влияние водно-химического режима на состав и структуру отложений

Выполнение регламентируемых показателей по качеству питательной и котловой воды не может полностью исключить образование отложений в экранных трубах котлов. На скорость образования отложений оказывают влияние различные факторы, и прежде всего тепловое напряжение, качество питательной и котловой воды и рабочие параметры среды.

Оценку состояния водно-химического режима ведут по результатам оперативного контроля показателей качества питательной и котловой воды. Объем и периодичность оперативного контроля определяют для каждой электростанции исходя из местных условий эксплуатации. Итоговую оценку состояния водно-химического режима за конкретный период получают по изменению температуры металла труб и загрязненности внутренней поверхности труб, определенной методом выборочной вырезки контрольных образцов.

Для контроля за изменением температуры экранных труб в них вваривают специальные температурные вставки с встроенными термопарами. Показания термопар выводят на регистрирующий прибор. Температурные вставки обычно устанавливают в зоне повышенных тепловых напряжений, т. е. в наиболее благоприятных условиях для образования отложений.

При отсутствии температурного контроля металла производят выборочную вырезку контрольных образцов. Зоны экранной поверхности, из которых должны производиться вырезки контрольных образцов, уточняют для каждого типа котлов в соответствии с особенностями топочного режима, расположением горелочных устройств, схемы циркуляции и вида сжигаемого топлива. Периодичность вырезок зависит от вида сжигаемого топлива и составляет для котлов, работающих на жидком топливе, 10 000–15 000 ч и на твердом топливе 18 000–21 000 ч.

Ориентировочный объем вырезок включает следующие поверхности: экономайзер – первая ступень (вход и выход), вторая ступень (выход); экранная поверхность – чистый отсек (фронтовой, задний и боковой экраны), солевой отсек (боковой экран слева и оправа); пароперегреватель – первая и вторая ступень (участки труб в районе гиба). Учет вырезок контрольных образцов целесообразно осуществлять по развернутым формулярам котлов. Вырезку образцов выполняют автогенной горелкой, а дальнейшее разделение каждого образца – на фрезерном или продольно-строгальном станке. Каждый образец разрезают вдоль по линии раздела огневой и тыловой сторон, затем поперек на отдельные участки для определения загрязненности и химического анализа отложений.

Перед снятием отложений на химический анализ осматривают внутреннюю поверхность трубы для оценки толщины, плотности и равномерности отложений. Для химического анализа снимают отложения только с огневой стороны послойно – вначале мягкие, затем твердые.

Загрязненность определяют методом катодного травления отдельно участков с огневой и тыловой сторон образца. После катодного травления осматривают состояние металла образцов, отмечая коррозионные разрушения. При наличии коррозионных язвин определяют их количество, размеры, глубину, а также характер разрушения металла в целом.

Четкое выполнение определенной системы контроля за состоянием поверхностей нагрева котлов позволяет по состоянию металла, структуре отложений, а также их составу оценить надежность водно-химического режима за конкретный период.

В табл. 5.1. приведен химический состав отложений котлов различных типов и рабочих параметров электростанций. Качество питательной воды этих котлов по всем составляющим соответствует нормативным значениям ПТЭ. Коррекционную обработку котловой воды осуществляют различными реагентами, тринатрийфосфатом и трилоном Б. Данные табл. 5.1 могут характеризовать некоторые особенности коррекционной обработки котловой воды топочного режима, а также водно-химического режима в целом. Так, фосфатная обработка котловой воды всех приведенных в табл. 5.1 котлов, кроме ПК-14, выполняется в оптимальном режиме. В составе отложений содержание Р₂О₅ эквивалентно сумме СаО + MgO гидроксилаппатита или фосфорита кальция. Образование феррофосфата в этих условиях маловероятно.

В отложениях котла ПК-14 содержание Р₂О₅ значительно превышает сумму CaO + MgO из-за поддержания в котловой воде повышенного избытка фосфатов, и здесь возможно образование феррофосфата. В рассматриваемом случае дозу тринатрийфосфата целесообразно снизить, а выполнение нормативного значения рН котловой воды можно обеспечить подщелачиванием раствора тринатрийфосфата едким натром.

В отложениях котла TП-200 повышено содержание кремниевых соединений. Отложения очень плотные и трудноудаляемые в процессе химической очистки. Образование таких отложений обычно происходит при относительно низкой щелочности котловой воды. Здесь будет полезным внедрение подщелачивания котловой воды для перевода кремниевых соединений в хорошо растворимый силикат натрия.

О присутствии в отложениях котлов БКЗ-320 продуктов высокотемпературного термолиза органических соединений свидетельствует показатель п. п. п. (потери при прокаливании).

Отложения, содержащие в своем составе такие вещества, имеют относительно плотную структуру и почти не растворяются в минеральных кислотах. В связи с низкой теплопроводностью таких отложений наличие их даже при относительно невысоких тепловых нагрузках приводит к перегреву металла с последующим разрушением. Сопоставление данных по составу отложений труб заднего и бокового экранов чистого отсека всех котлов свидетельствует о повышенном тепловом напряжении в зоне заднего экрана, так как в отложениях этой поверхности высокое содержание меди.

Повышенное содержание кремнекислых соединений в отложениях котла БК3-75, работающего в комплексонном водном режиме, является следствием низкой щелочности котловой воды. Для комплексонной обработки целесообразно использовать щелочной раствор трилона Б. В составе отложений на экранных поверхностях этого котла невысоко содержание катионов кальция и магния. Это обстоятельство свидетельствует об эффективности процесса комплексообразования трилоном Б этих катионов. Образовавшиеся при этом ЭДТАцетаты кальция и магния в условиях параметров котловой воды не подвержены термическому разложению и удаляются из котла продувкой. Высокое содержание меди в отложениях труб заднего экрана, поверхности с повышенными тепловыми потоками следует объяснить протеканием процесса термолиза ЭДТАцетата меди, в результате которого происходит образование медистых отложений. ЭДТАцетат меди имеет наименьшую термическую устойчивость в сравнении с ЭДТАцетатами железа, кальция и магния. Так, при 300–320 °С отмечается практически полное разложение его.