книги из ГПНТБ / Акользин, П. А. Безагрессивные водные режимы паровых котлов лекция для слушателей специальности 0306 - Водоподготовка и водный режим

Поверхности нагрева котла концентрации щелочи 35 мг/кг и, следовательно, предупреждение насыщения водородом ме­ талла; во-вторых, нейтрализацию угольной кислоты при кон­ денсации пара в регенеративных подогревателях и турбинах.

Рациональные пути улучшения водно-химических режи­ мов прямоточных котлов:

1) увеличение дозировки аммиака с целью доведении pH питательной воды до значений 9,5— 10,0:

2) замена аммиачной обработки воды на пиперидинную. Первое направление в решении задачи потребует установ­ ки в тепловой схеме ПНД смешивающего типа или замены в существующих поверхностных ПНД латунных трубок труб­ ками из нержавеющей стали. Разумеестя, при осуществле­ нии реконструкции ПНД по обоим вариантам необходимо изготовить трубчатую систему всего конденсатора или его камер отсоса воздуха из нержавеющей стали. Второй путь, связанный с применением пиперидина, не потребует подоб­

ных переделок.

аминами при применении для регулирования состава пита­ тельной воды блоков с прямоточными котлами. Пиперидин —

циклическим соединениям.

Пиперидин, а также его гомологи и производные явля­ ются очень сильным вторичным основанием: константа его

ОСНОВНОСТИ К0;н = 1 ,6 - 1 0 -3 .

По отношению к окислителям на холоду он достаточно устойчив, но при нагревании окисляется; причем в зависи­ мости от условий окисления происходит расщепление до раз­ личных аминокислот.

Для обессоленого конденсата, питательной воды, пере­ гретого пара и конденсата турбины для создания величины pH ^ 8,8—9,0 требуется концентрация пиперидина 1,2— 1,3 мг/л. Пиперидин обладает более высоким коэффициентом распределения между водой и паром, чем аммиак. При Тата

смесительной циркуляцией должна фосфатироваться с при менением режима чистофосфатной щелочности (отсутствие свободной щелочи) или фосфатнощелочного режима. Режим чистофосфатной щелочности применяется при питании кот­ лов конденсатом с добавкой дистиллята испарителей или

и не более 20 мг/кг. Для котлов со ступенчатым испарением при режиме чисто-фосфатной щелочности по чистому отсеку не менее 10 мг/кг и по соленому отсеку не более 75 мг/кг. При этом предусматривается кратность упаривания воды между отсеками не более 6—7;

при фосфатно-щелочном режиме по чистому отсеку не

менее 10 мг/кг, по соленому отсеку не более 75 мг/кг РОТ3. Для котлов со ступенчатым испарением при режиме чис­ тофосфатной щелочности и наложенном водном режиме, ес­ ли питание котлов осуществляется конденсатом турбин с добавкой дистиллята испарителей или обессоленной воды, допускается поддерживать уменьшенные избытки фосфатов

РОГ3: по чистому отсеку не менее 1—2 мг/кг, по соленому отсеку нс более 15 мг/кг.

Для котлов без ступенчатого испарения допускается со­ держание фосфатов в промывочной воде не менее 1,0—

2,0 мг/кг РОГ3 и не более 10 мг/кг РОГ3. Критерием оценки агрессивных свойств котловой воды при осуществлении обо­ их режимов должны явиться соотношения:

м. о. < 0 .8 4 Ф + ..ttjCi + N.,PQ4 .

на NaOH, мг/л\

Ф -- содержание фосфатов в котловой воде, мг/л Р 0 4 3 ; Na^SO-t, NaCl, Na3P 0 4— суммарная концентрация сульфитов, флоридов и фосфатов в котловой

воде.

Избыточная щелочность (Щиз&) котловой воды — это раз­ ница между общей щелочностью м.о. и фосфатной щелочно­ стью 0,84Ф, выраженная в мг/кг NaOH. Таким образом,

Щи8б =м .о,—0.84Ф.

Отсутствие безагрессивных свойств котловой воды дости­ гается поддержанием щелочности, которая не должна выхо­

дить за пределы минимальных и максимальных значений, предусматриваемых этим режимом.

Минимальные значения щелочности устанавливаются, ис­ ходя из условий предупреждения общей коррозии металла паровых котлов. Минимальную щелочность необходимо под­ держивать на следующем уровне:

Такая вода должна окрашиваться по фенол-фталеину. Максимальное щелочное число не должно превышать сумму

Избыточная щелочность котловой воды не должна превышать

Na2SQ4 + NaCl + Na3PC>4 5

При наличии в котловой воде щелочности выше верхнего предела котловую воду следует отнести в категории агрес­ сивных. Это означает, что при известных условиях концент­ рат данной воды может вызывать щелочную хрупкость ме­ талла. Для снижения коррозионной агрессивности котловой боды необходимо увеличить дозировку в котлы кислого фос­ фата натрия с тем расчетом, чтобы уменьшить долю щелоч­ ных агентов и увеличить долю Na3P 0 4 в общем солесодержании воды. В табл. 9 указаны допустимые значения общей щелочности котловой воды при различных концентрациях

А. Режим чистофосфатной щелочностти котловой воды

Наиболее приемлемым режимом котловой воды, обеспе­ чивающим отсутствие межкристаллитной коррозии в котлах, является поддеражние в них нулевой чистофосфатной щелоч­ ности. Это мероприятие не только ликвидирует возможность протекания межкристаллитной коррозии котельного метал­ ла, по и обеспечивает безпакипный режим работы паровых котлов.

Подобные условия создаются дозированием в котлы опре­ деленных количеств фосфорнокислых солей натрия.

Выбор того или другого вида соединений производится с учетом качества питательной воды, ее жесткости и щелоч­ ности.

Отсутствие накипи в котле достигается поддержанием из­ быточных количеств ионов Р 0 4~ и щелочной реакцией, обус­ ловленной первой ступенью гидролиза трипатрийфосфата,

нет оснований: в отличие от фосфорнокислых солей силикат натрия подвергается необратимому гидролизу:

Na2S i0 3+ H 20 -> 2N a0H + S i02

с выделением коллоидной формы S i0 2 и свободной щелочи.

Поэтому упаривание воды, содержащей так называемую чисто силикатную щелочность, может привести к появлению таких избытков едкого натра, которые в состоянии вызвать межкристаллитную коррозию.

В практике работы могут установиться следующие соот­ ношения между Ф мг/л Р 0 4" и Щмг/ л NaOH:

1) Щ >0,42Ф . В котловой воде в этом случае наряду с Na3P 0 4 имеется также избыточная щелочность в виде NaOH, концентрация которой может достигать величин, весьма опасных для металла котла. Этот режим не является чисто­ фосфатным ;

2) 1_Ц=0,42Ф. В котловой воде содержится лишь Р 0 4 . Безопасность этого режима чистофосфатной щелочности уже отмечалась выше. Подобный режим поддерживается на практике с большим трудом, так как указанное соотноше­ ние между Щ и Ф легко нарушается;

3) Щ = 0, Ф > 0 . В воде имеется NaH2P 0 4. Такой режим чистофосфатной щелочности гарантирует от межкристаллитной коррозии, но не рационален с точки зрения требований направленных на предупреждение накипеобразования;

4) 9 < Щ < 0 , 4 2 Ф , если Ф > 22 мг/л РО^- . Эти соотно­ шения между Щ и Ф характерны для режима чистофосфат­ ной щелочности. В этом случае одновременно отсутствуют как межкристаллитная коррозия металла, так и образование накипи. Низшим пределом щелочного числа при этом режи­ ме, как уже отмечалось, является 9 мг/л NaOH, высшим же — соотношение Щ =0,42 Ф, при котором в воде содержит­ ся лишь Na3P 0 4. На основе аналогичных рассуждений мож­ но также вывести критерий для оценки описываемого режи­ ма по показателям общей щелочности м.о. и концентрации фосфатов Ф.

Условия осуществления фосфатной обработки котловой воды при минимальных значениях Щмин = 9 мг/л NaOH, об­ щей щелочности 22 мг/л NaOH приведены в табл. 9.

Таким образом, допускаются известные колебания в ве­ личинах щелочных чисел при одной и той же концентрации фосфатов, что облегчает фактическое осуществление этого режима, особенно при больших значениях Ф.

Поступающая в котлы с питательной водой (или обра­ зующаяся вследствие реакции фосфатов натрия с карбонат­ ной жесткостью) свободная щелочь подлежит нейтрализации

При заданном количестве фосфатов (в соответствии с табл. 10) ЩМин Должна составлять 1 мг/кг NaOH, а допусти­ мая

Na3PQ4 + Na2SQ4 + NaCl

Щ«ако — 0.84Ф

5

или 0,84+ ° + 1,48 = 1,10 мг/кг NaOH.

5

Из этих подсчетов видно, что в данном случае солефос­ фатный режим не выдерживается, ввиду того что щелоч­ ность котловой воды выходит за пределы допустимой:

Щазб= 3,0 мг/кг—0,84 мг/кг —2,16 мг/кг NaOH.

Для корректировки режима необходимо увеличить дозиров­ ку кислых фосфатов натрия.

При содержании фосфатов в котловой воде

Ф= 5 мг/кг;

щелочность котловой воды не выходит за пределы минималь­ ного и максимального щелочных чисел, поэтому солефосфат­ ный режим выдерживается.

При содержаии фосфатов в котловой воде

Ф = 10 мг/кг РО4- ;

суммарном содержании нейтральных солей = 10 мг/кг; общей щелочности котловой воды

м.о. = 50 мг/кг NaOH

м.о. = 0,84 •10+ 14'8 + 10 =13,36 мг/кг NaOH. 5

Таким образом, данный режим котловой воды характери­ зуется наличием агрессивной щелочности. Количество агрес­ сивной щелочности 50— 13,36=36,64 мг/кг NaOH. Для кор­ ректировки режима требуется существенное снижение ще­ лочности с увеличением доли нейтральных солей в общем солесодержании котловой воды.

При содержании фосфатов в котловой воде

Ф = 75 мг/кг РО4- ;

суммарном содержании нейтральных солей=100 мг/кг; общей щелочности котловой воды м.о.= 100 мг/кг NaOH

м.о. = 0,84-75- 110 + 100 =Ю 5 мг/кг NaOH. 5