Котельные установки и парогенераторы Лекция № 12 Водно-химические режимы

барабанных котлов

Зависимость температуры стенки трубы НРЧ
от времени эксплуатации котла

стенки
трубы от времени
Зависимость запаса на толщину
стенки трубы от

времени

Усредненые характеристики
отложений в трубах

трубок конденсатора и ПНД из медьсодержащих сплавов (латуни). Термическая деаэрация

не обеспечивает полного удаления кислорода и углекислоты.

(магнетит )
40÷265°С

(1)

(2)

осадок

Соединения
в воде

в воде

(3)

(4)

(5)

Оптимальное значение при наличии латунных трубок

(Избыток)

(Основная масса)

углекислоты и наличие избытка гидроокиси аммония. Ног при этом полностью

коррозия стали и латуни не подавляются. Результат: отложения оксидов железа и меди в НРЧ.
При ГАВР не образуется защитный пленок и металлы корродируют:
рост температуры стенок в НРЧ 10÷15°С за 1000 ч работы при работе котла на мазуте;
увеличение внутренних отложений на 20÷30г/м2 за 1000 ч работы для газомазутных котлов;
увеличение температуры стенок НРЧ на 5÷7°С и отложений на 15÷20 г/м2 за 1000ч работы для угольных котлов;
химические очистки при достижении величины отложений 250÷400 г/м2;
межпромывочный период составляет для котлов: газомазутных - 7000 ÷10 000 ч, пылеугольных – 15 000 ч.
теплопроводность отложений в НРЧ составляет 0,5÷0,6 Вт/(м·К)

Высокощелочной водный режим ВщВХР (Разновидность ГАВР)

За счет ввода аммиака поддерживается PH = 9,5÷9,6 для котлов, где отсутствуют латунные трубки.
При этом в турбину с паром выносятся хлориды и сульфаты, что вызывает растрескивание лопаток.
Средние показатели :
теплопроводность отложений в НРЧ составляет 1,0 Вт/(м·К);
увеличение температуры стенок НРЧ на 7÷10°С и отложений на 25÷40 г/м2 за 1000ч
работы для мазута с межпромывочным периодом 5000 ч;
увеличение температуры стенок НРЧ на 3÷4°С и отложений на 15÷20 г/м2 за 1000ч
и межпромывочным периодом 15 000 ч работы для угольных и газовых котлов.

Метод применяется в США.

конденсатном тракте. Гидразин N2H4 вводится
после БОУ перед ПНД для

поддержания pH=7, 7 ±0,2. Содержание меди снижается в 2 раза до
2 мкг/кг Cu при содержании железа в питательной воде менее 10÷12 мкг/кг.

Основные характеристики ГВХР

Сравнительные данные

ГАВР

ГВХР

теплопроводность отложений в НРЧ составляет 1,0 ÷ 1,2 Вт/(м·К);
увеличение температуры стенок НРЧ на 3÷4°С и отложений на 15 г/м2 за 1000ч работы для мазута с межпромывочным периодом 15000 ч;
увеличение температуры стенок НРЧ на 1÷2°С и отложений на 10 г/м2 за 1000ч и межпромывочным периодом 25 000 ч работы для угольных и газовых котлов.

Средние показатели режима ГВХР

и

.

мкг/кг. На поверхности металла с интенсивностью
60÷90 г/м2 /10000ч образуется

тонкая сплошная защитная пленка оксидов с λ ~ 3 Вт/(м·К)

1 – до ввода, 2 – после ввода перекиси кислорода

1 – при контакте Fe с чистым конденсатом воды (20°С);
2 – при добавлении H2O2 (1000 мкг/кг)

Сравнительные особенности НОВР и НКВР:
перекись водорода более стабильна;
процесс разложения в присутствии железа происходит с образованием гидропероксокомплекса железа Fe(O2H)2+ с образованием магнетитная пленки на Ст20.
рост слоя магнетита на поверхности металла не превышает 2÷3 мкм/год.

Средние показатели режима:

теплопроводность отложений в НРЧ составляет 3,0 Вт/(м·К);
увеличение температуры стенок НРЧ на 2÷3°С и отложений на 6÷9 г/м2 за 1000ч работы для мазута с межпромывочным периодом 30000 ч;
увеличение температуры стенок НРЧ на 1÷2°С и отложений на 3÷5 г/м2 за 1000ч и межпромывочным периодом 40 000 ч работы для угольных и газовых котлов.

увеличения растворимости в воде катионов питательной воды (железа, меди, цинка,

магния и др. ) на всас бустерных насосов подается раствор комплексона (аммонийная соль этилен диаминтетрауксусной кислоты) ЭДТК .
При температуре 250÷330°С на поверхности стали образуется тонкая пленка магнетита, защищающая сталь от коррозии. Этот процесс зависит только от температуры и не зависит от тепловой нагрузки. Поэтому слой образуется равномерно по периметру трубы. Отложения имеют теплопроводность 2÷3 вт/(м·К), что меньше чем при ГАВР. пО этой причине рост температуры стенки трубы составляет менее 5°С за 1000ч.
Наличие этих преимуществ по сравнению с ГАВР не избавляет от отрицательных сторон этого метода:

увеличение нагрузки на БОУ;
удаление больших количеств аммиака;
расходование больших количеств реагентов для регенерации фильтров;
ЭДТК дорога и дефицитна

Метод применяется редко в блоках на СКД

периметру трубы
Характеристики слоя внутритрубных отложений
при различных водно-химических режимах

которое сопровождается увеличением мощности котла, повышаются
требования к качеству пара

и питательной воды. Становится выгодным использовать более
дорогие методы подготовки добавочной воды и повышать плотность конденсаторов:
при среднем и высоком давлении пара ( р < 11 МПа) производится умягчение и в ней
Содержатся легкорастворимые соединения , в основном соли натрия;
при сверхвысоком давлении ( р = 15,5 МПа) в барабан добавляется обессоленная вода,
т.к. в котле уменьшаются допустимые значения солей жесткости. Увеличивается доля продуктов
коррозии железа.
Вывод : для котлов разных параметров следует выбирать свой оптимальный водный режим.
Для удаления кислорода и углекислоты в питательную воду подается гидрозин с избыточной
концентрацией 20÷60 мкг/кг, а для нейтрализации углекислоты и создания щелочной среды с
рH = 9,1 - аммиак с расходом до 1000 мкг/кг.

1. Фосфатный режим (при среднем давлении)

Реакция получения шлама:

шлам

Фосфатный режим не устраняет железоокисного и медного накипеобразования, вызывает
железофосфатное накипеобразование, отложения цинка и магния.
Поэтому он наиболее пригоден для среднего давления.
В газомазутных котлах при фосфатном режиме рост массы отложений
составляет 20 г/м2 за 1000 ч. Промывку необходимо производить через 15 000 ÷20 000 ч.
В угольных и газовых котлах эта величина в 2 раза больше.

Для получения значения рH >9 добавляют не аммиак, а сильные

щелочи NaOH и LiOH. Но их
применяют в зависимости от исходного состава примесей в воде. LiOH создает стабильную пленку
LiFeO2 ( феррат лития), но при наличии фосфатов образует труднорастворимые примеси,
которые затем образуют отложения на стенках трубы. В этом случае применяют NaOH.

3. Комплексонный водный режим.

Расход комплексона (трилон Б) определяется по формуле:

- жесткость воды , мкг-экв/кг

При среднем давлении концентрация солей жесткости большая и расход трилона Б велик, что
экономически становится невыгодным. На практике = 250 ÷300 мкг/кг
При сверхвысоком давлении происходит термолиз трилона Б, поэтому добавляют NaOH, что
делает пленку окислов на поверхности металла устойчивой. Комплексон можно добавлять
периодически ( раз в сутки), а NaOH постоянно. В чистом отсеке барабана поддерживается
рН =10,4.

Сравнительные преимущества комплексонно-щелочного режима перед фосфатным (при СКД ):
содержание железа в котловой воде в растворенном виде возрастает, удаление его с продувкой
становится эффективней;
в насыщенном паре содержание железа становится меньше;
меньше толщина отложений, а их теплопроводность выше;
Межпромывочный период возрастает в несколько раз;
не нужна консервация при остановке котла для защиты от стояночной коорозии.

окалины и песка , которые
возникают при гибе труб, а

также продуктов коррозии.
Порядок операций :
Интенсивная водная промывка труб со скоростями 1-2 м/с.
Щелочение поверхностей раствором NH3 с добавлением ПАВ;
Удаление оксидов железа с использованием HCl или лимонной кислоты до встроенной
задвижки ( далее аустенитная сталь, которая корродирует сс ними );
Очистка смесями трилона Б и винной или лимонной кислотами при 100-120°С;
При относительно небольших загрязнениях используют для одновременной промывки и
пассивации поверхности труб растворы H2O2с концентрацией до 800 мкг/кг при 70°С.

Эксплуатационные очистки котла

Необходимость промывки определяется по температурному режиму труб, количеству отложений.Оптимальной является ситуация совмещения времени промывки с капитальным или расширенным текущим ремонтом котла.
Применяются:
смеси HCl c уротропином, замедляющим скорость взаимодействия кислоты с металлом труб;
парокислородная обработка с образованием равномерной защитной пленки магнетита;
локальная химочистка: деаэрированную воду с t = 150°С из деаэратора бустерными насосами подают со скоростью 1-2 м/с в промываемый контур со сбросом воды перед встроенной задвижкой, раствор аммонийной соли ЭДТК дозируют в соединительный трубопровод перед очищаемой поверхностью НРЧ,после 4-6 часов очистки промывают горячей водой 1-2 часа;
комплексоны используют периодически для промывки «на ходу» с продувкой.

при попадании в тракт
кислорода протекает стояночная коррозия. Средняя скорость

коррозии при 20°С составляет
0,05 г/(м2·ч). Например, суточный простой энергоблока 300 МВт с незаконсервированными
и неосущенными поверхностями нагрева общей площадью 30 000 м2 приводит к образованию
50 кг оксидов железа.

Принимаемые меры при останове :
до 15 часов прямоточных или до 24 часов барабанных котлов консервацию проводят методом
избыточного давления ( 0,15-0,2 МПа создают деаэрированной водой с добавлением
NaOH – до 2 кг/м3) ;
до 5 суток – путем сухого останова ( заполнение сухим азотом с полным вытеснением воздуха
через воздушники);
от 5 до 60 суток проводят гидразинно-аммиачную консервацию или используют контактные
ингибиторы коррозии ( прокачка по замкнутому контуру без латунных трубок раствора гидразина
до 200мг/кг и аммиака для создания рH = 10,5÷11)
более 60 суток применяют контактные ингибиторы ( прокачивание в течение 1÷2 часов
ингибитора при температуре не более 100°С для образования устойчивой защитной пленки ).
при любом водном режиме защитную пленку можно создать сразу же после останова котла
путем подачи в котел аммиачного раствора трилона Б перегретым паром с температурой
350÷370°Си давлением 1÷1,3 Мпа. Осуществляется из специального источника по специальным
трубопроводам. Консервация заканчивается при достижени в сбросном паре pH =9 . Затем котел
обеспаривается, дренируется и вскрывается;
добавление в последнее время ПАВ ( октадециламин) для консервации оборудования энергетического блока.