Водоподготовка

42

циркуляции путем непрерывной продувки. Продувочная вода выводится из последней ступени испарения.

В котлах с двусторонним ступенчатым испарением непрерывная продувка может осуществляться с каждой стороны самостоятельно или из линии выравнивания концентрации котловой воды между отсеками.

Рис. 2.4. Схема двух и трехступенчатого испарения котла с выносными циклами: а – с внутрибарабанной сепарацией второй ступени и сепарацией пара в выносном цикле третьей ступени; б – с сепарацией пара в выносных циклонах второй ступени; р – продувка котла; n – поток пара; пв – питательная вода; к – котловая вода;

S – ступени испарения; I – первая ступень; II – вторая ступень; III – третья ступень

Одним из источником загрязнения насыщенного пара барабанных котлов является унос паром капелек котловой воды. При работе котла с паром уносятся мелкие капли влаги, с увеличением нагрузки процесс уноса интенсифицируется. Образование мелких капель происходит из-за разрыва единичных паровых пузырей при малой нагрузке зеркала испарения. С повышением паровой нагрузки возникает унос крупных капель за счет дробления влаги, поступающей в барабан со струями пара. Более крупные капли могут подниматься высоко за счѐт начальной кинетической энергии. Мелкие капли быстро теряют свою начальную энергию и падают на зеркало испарения. Определяющим фактором для влажности пара является нагрузка зеркала испарения. Вместе с тем при

43

данной нагрузке зеркала испарения влажность пара зависит от объѐма парового пространства, скорости ввода пароводяной смеси в барабан

сепарации – получение пара с минимально возможным содержанием влаги [5].

2.5.3. Коррекционные режимы котловой воды

Одной из основных задач водно-химического режима является создание таких условий, при которых процессы кристаллизации и образования отложений в экранной системе имели бы минимальные скорости.

2.5.3.1.Фосфатирование котловой воды

Впитательной воде присутствуют вещества, имеющие ограниченную растворимость. Это соединения кальция, магния, оксиды железа, меди, цинка и алюминия. В котлах из-за испарения воды, концентрация растворѐнных в ней солей увеличивается, некоторые их них выпадают в виде твердой фазы на поверхности металла или в виде шлама

вобъѐме котловой воды. Силикат кальция, сернокислый кальций, гидроксид магния, фосфат магния выделяются из котловой воды, образуя накипь. Карбонат кальция, гидроксилаппатит, силикат магния выделяются

ввиде шлама.

Для предотвращения образования кальциевых накипей на поверхностях нагрева барабанных котлов проводят фосфатную обработку котловой воды. Ввод фосфатов обеспечивает перевод кальциевых соединений в шламовую форму. В результате взаимодействия ионов

в виде тончайшей взвеси (шлама). В отличие от гидроксилаппатита в котловой воде возможно образование фосфорита Ca3(PO4)2, который выделяется на металле в виде твердой накипи. Условия образования накипи и шлама определяются значением рН среды. Раствор фосфата вводится не в питательную, а непосредственно в котловую воду, так как образование гидроксилаппатита происходит в щелочной среде котловой воды:

44

Образующийся гидроксилаппатит является шламом. Для более полного протекания реакции связывания всех ионов Ca2+ в гидроксилаппатит при упаривании воды в парообразующей системе необходимо

виду, что жѐсткость питательной воды определяется содержанием в ней не только катионов кальция, но и катионов магния, представляющие собой накипь в виде фосфата магния.

соединение, и концентрация ионов кальция снижается настолько, что котловая вода не достигает состояния насыщения по отношению к таким

накипеобразователем, как CaSiO 3 , CaSO 4 . В результате весь кальций,

поступающий в котловую воду, осаждается в ней в виде гидроксилаппатита в форме шлама.

Концентрация ионов кальция в этом соединении находится в обратной

где K1 и некоторые параметры.

Возможность образования твѐрдой накипи может быть исключена,

созданы соотношения:

[PO34 ] R1[SiO32 ]r1 ,

[PO34 ] R2[SO24 ]r2 ,

где R1, R2, r1, r2 некоторые эмпирические параметры.

45

В связи со сложным составом котловой воды, содержащей наряду

потребной концентрации ионов для фосфатной обработки выполнить практически невозможно. В котловой воде должна быть достаточная щелочность, чтобы происходило образование гидроксилапатита, и в то же

по химическому составу отложений на трубах экранной системы.

обработке велика, и еѐ следует уменьшить.

Для уменьшения количества шлама в котловой воде следует стремиться к максимально возможному снижению жесткости питательной воды и обеспечению равномерного и непрерывного ввода раствора фосфата в котловую воду.

В соответствии с расчетными данными, количество фосфатов, обеспечивающих безнакипный режим котловой воды, увеличивается с увеличением солесодержания и уменьшается при увеличении рН.

Этот регламент позволяет иметь низкое содержание PO34 в котлах высокого

давления, в связи с малой концентрацией анионов накипеобразователей в котловой воде, а также иметь низкое содержание фосфатов в котлах среднего давления, в связи с повышением значением рН котловой воды.

Длительная эксплуатационная проверка режимов фосфатирования на электростанциях подтвердила возможность и целесообразность режима уменьшенного фосфатирования для котлов как высокого, так и среднего давления. Режим уменьшенного фосфатирования снижает скорость образования железофосфатных накипей, вследствие незначительной концентрации фосфатов, а также уменьшает интенсивность концентрации фосфатов и уменьшает интенсивность коррозии труб экранной системы.

В действующих нормах ПТЭ щелочно-фосфатное соотношение регламентируется:

где Щобщ общая щелочность добавочной воды, мг-экв/дм3; CPO34 концентрация фосфатов, мг-экв/дм3.

46

Механизм фосфатирования определяется гидролизом вводимого тринатрийфосфата:

Фосфатный режим не учитывает особенностей формирования оксидных отложений в экранной системе котлов. В составе отложений 50 % оксидов железа, следовательно, необходима некоторая коррекция

тринатрийфосфата с едким натром. Подщелачивание проводят вводом щелочи в рабочий раствор тринатрийфосфата. Дозу NaOH подбирают опытным путем и корректируют по сезонам года. Особая необходимость в подщелачивании котловой воды возникает в том случае, когда питательная вода содержит органические загрязнения, которые в процессе термолиза в котле образуют кислые продукты. Как следствие, при снижении щелочности котловой воды идѐт интенсивное образование отложений на поверхности экранных труб, не исключается и коррозионное разрушение металла.

Влияние рН на содержание железа в котловой воде при фосфатировании рассматривалось в двух режимах: первый режим – тринатрийфосфатный, второй – тринатрийфосфатный с добавлением щелочи. Влияние рН на содержание железа в котловой воде наглядно отражено на графике (рис. 2.2), где приведены данные по рН и содержанию железа котловой воды котла ТГМ-96 двух периодов [5]. В первом случае фосфатирование котлов проводилось только тринатрийфосфатом, во втором – тринатрий фосфатом с добавлением щелочи. При сопоставляемых значениях содержания железа в питательной воде одинаковы, а при избытках фосфат-ионов в котловой воде значения рН сильно отличаются. Более благоприятным оказался режим с добавлением щелочи, когда в котловой воде удерживается больше железа и, следовательно, больше удаляется с продувкой. Регламент щелочно-фосфатного режима:

0,84∙ CPO34 < Щобщ ∙ 40 < 1,18∙ CPO34 .

48

поверхностях котлов, сжигающих жидкое и газообразное топливо, где из-за высоких тепловых напряжений фосфатирование малоэффективно с точки зрения безнакипного режима работы. В таких случаях целесообразно применение комплексонной обработки.

от природы катионов, рН и температуры раствора. В процессе обработки происходит комлексообразование катионов кальция, магния, железа, меди. При комплексонной обработке в котловой воде отсутствует железооксидный шлам, уменьшается вынос железа насыщенным паром, улучшается водный режим. Прочность внутрикомплексных соединений характеризуется константой нестойкости. Чем более устойчив комплекс, тем выше значение рК. Комплексообразование происходит в экономайзерах, и в котѐл поступают комплексонаты, где происходит их разложение тем более полное, чем выше температура. Комплексонаты растворены в котловой воде и выводятся из котла с продувкой. Расход комплексона на обработку котловой воды qЭДТА, г/г:

где Дп – паропроизводительность котла, т/ч: Жо – жесткость питательной

натривую соль ЭДТА. Скорость, глубина термического разложения комплексонатов зависят от параметров работы котла. В котлах с давлением 5 мПа основная часть комплексонатов растворена в котловой воде, при давлении более 11 мПа в котловой воде происходит полное разложение комплексонатов, и эффективность продувки по выводу загрязняющих примесей меньше.

Вусловиях комплексонной обработки осаждение продуктов

термолиза происходит равномерно по всей поверхности, но эти отложения