|
|
Растворимость примесей в водном теплоносителе.Стр 1 из 2Следующая ⇒ Растворимость примесей в водном теплоносителе. Примеси, поступающие в водный теплоноситель, можно разделить на две группы: естественные примеси и продукты коррозии. Естественные примеси поступают в водяной тракт за счет присосов воды в конденсаторе и сетевых подогревателях, с добавочной водой; остаточная концентрация катионов Na, К, Са, Mg не изменяется после БОУ (после конденсатора, если нет БОУ). Продукты коррозии (катионы Fe, Cu, Al и др.) образуются в самом водяном тракте, их количество увеличивается по мере прохождения среды по тракту. Естественные примеси делятся на две группы: трудно (мало) растворимые и легко (хорошо)растворимые. К труднорастворимым соединениям относятся соединения Са и Mg: сульфат CaSO4, карбонаты СаСО3, MgCO3, силикаты СаSiO3, MgSiO3, гидроксиды Са(ОН)3, Mg(OH)2. К легкорастворимым соединениям Са и Mg относятся: сульфат MgSO4, хлориды CaCI2, MgCL2, бикарбонаты Са(НСО3)2, Mg(HCO3)2. Все натриевые соединения обладают высокой растворимостью в воде. Поступление в паровой котел труднорастворимых соединений кальция и магния с питательной водой лимитируется на достаточно низком уровне. При нарушениях в работе конденсатоочистки, увеличении присосов воды в конденсаторе количество поступающих соединений Са и Mg значительно возрастает. Такие соединения, как CaSO4, CaCO3, Mg(OH)2, имеют отрицательный температурный коэффициент растворимости, т.е. с ростом температуры растворимость падает (рис. 11.5). В природных водах содержание Са существенно выше, чем Mg, поэтому при анализе поведения труднорастворимых соединений обычно рассматривают только соединения Са. Труднорастворимые соединения в воде частично диссоциируют на ионы (катионы Mem+ и анионы Ann-). Степень диссоциации К равна (вместо активностей рассматриваем концентрации ионов, что для разбавленных растворов допустимо)
При упаривании воды в испарительных поверхностях нагрева концентрация всех ионов повышается и может достигнуть насыщения. В первую очередь кристаллизоваться из водного раствора будут те соединения, произведение растворимости которых минимально. Соединения с отрицательным коэффициентом растворимости кристаллизуются в основном на поверхности нагрева, образуя накипь. Такие вещества называют накипеобразователями. Другие вещества, с положительным коэффициентом растворимости, кристаллизуются в объеме раствора на грубодисперсных и коллоидных частицах, образуя шлам, т.е. мелкие взвешенные в воде частички (вещества - шламообразователи). На (рис. 11.6) приведены значения растворимости для некоторых легкорастворимых соединений. Видно, что некоторые из них (NaOH) имеют положительный коэффициент растворимости во всем приведенном диапазоне температур, другие (Na3PO4, Na2SO4) - только до 100…150°С, а при температуре свыше 200°С имеют отрицательный коэффициент растворимости. При нормальной работе барабанных котлов концентрация этих примесей обычно значительно меньше их растворимости, и кристаллизоваться на стенках трубы или в объеме среды они не будут. Только в местах упаривания воды (в отложениях на стенке, в прикипевшем к стенке шламе) и в зоне кризиса теплообмена возможно достижение насыщения и выпадение легкорастворимых соединений. Растворимость веществ в воде и паре определяется физико-химическими свойствами вещества и водного теплоносителя, которые, в свою очередь, зависят от температуры и давления. В области, примыкающей к температуре кипения при ДКД и в зоне большой теплоемкости при СКД, плотность водного теплоносителя резко падает до относительно низких значений в паровой фазе. Соответственно растворяющая способность теплоносителя снижается. В питательной воде содержится заметное количество различных продуктов коррозии конструкционных материалов. Наиболее важную роль в образовании внутритрубных отложений, в интенсивности коррозии играет магнетит Fe3O4. Растворимость магнетита в воде представлена на (рис. 11.7). Видно, что максимум растворимости магнетита приходится на температуру порядка 150°С, а затем растворимость уменьшается до температуры 300…350°С. С увеличением концентрации аммиака (при этом рН растет с 8,75 до 9,7) растворимость магнетита падает. В действительности концентрация магнетита в питательной воде может быть в несколько раз выше растворимости. Это означает, что в воде магнетит находится не только в растворенной форме, но и имеются коллоидные и грубодисперсные частицы. Растворимость других оксидов металлов в воде имеет такой же порядок, что и растворимость магнетита (рис. 11.8). Так как плотность пара ρ с ростом температуры уменьшается, а экспонента увеличивается, то можно ожидать, что растворимость веществ в паре будет иметь минимум при какой-то температуре. При сверхкритическом давлении плотность среды плавно изменяется от плотности воды до плотности пара, наиболее интенсивное (по температуре) изменение плотности происходит в ЗБТ. Поэтому растворимость веществ в жидкой фазе (до ЗБТ) при СКД аналогично растворимости в воде при ДКД, т.е. может иметь положительный или отрицательный температурный коэффициент растворимости. В зоне большой теплоемкости растворимость веществ из-за резкого уменьшения плотности среды снижается, а затем, при переходе в область перегретого пара, может дальше снижаться или, после прохождения минимума, расти (рис. 11.10).
Образование отложений примесей в пароводяном тракте барабанного котла. Консервация паровых котлов. При любых остановах котлов со снижением давления среды до атмосферного и возможностью попадания в него кислорода воздуха и конденсации влаги протекает стояночная коррозия. Средняя скорость коррозии при температуре 20°С составляет 0,05 г/(м2∙ч). Суточный простой энергоблока 300 МВт с незаконсервированными и неосушенными поверхностями нагрева общей площадью около 30 000 м2 приводит к образованию в контуре до 50 кг оксида железа. При останове котлов для защиты от стояночной коррозии проводится их консервация. При останове на срок до 15 ч прямоточных котлов или до 1 сут барабанных котлов рекомендуется проводить консервацию методом избыточного давления, а на срок до 5 сут - путем сухого останова. При простое от 5 до 60 сут рекомендуется гидразинно-аммиачная консервация или использование контактных ингибиторов. При останове на срок более 60 сут применяются контактные ингибиторы. Избыточное давление (0,l5…0,20 МПа) в котле при кратковременном останове создается деаэрированной водой. Для лучшего эффекта в воду можно добавить щелочь (NaOH - до 2 кг/м3). Консервацию сухим способом осуществляют, заполняя котел инертным газом (азотом). При этом воздух должен быть вытеснен полностью из котла. Консервация котла при останове на длительный срок может проводиться путем прокачки по замкнутому контуру (включая деаэратор и питательные насосы) раствора гидразина (до 200 мг/кг) и аммиака (рН = 0,5…11). В этот контур не включаются ПНД и конденсатор, содержащие латунные трубки. Контактные ингибиторы образуют на поверхности защитную пленку, сохраняющуюся длительное время в условиях капитальных или текущих ремонтов. Защитная пленка создается путем прокачивания в течение 1…2 ч через котел раствора ингибитора при температуре не выше 100°С. Затем этот раствор сливают в специальный бак для хранения до повторного использования. При некоторых водных режимах на поверхности металла создается устойчивая защитная пленка, и в этом случае консервация не требуется. При любом водном режиме защитную пленку можно создать сразу же после останова котла путем подачи в котел аммиачного раствора трилона Б перегретым паром (350…370°С, давление 1,0…1,3 МПа) от постороннего источника (из линии собственных нужд станции) по специальным трубопроводам. Паровой раствор частично отмывает поверхности котла с образованием комплексонатов железа, которые подвергаются термическому разложению на поверхностях котла. Консервация заканчивается при увеличении значения рН в сбросном паре до 9, после чего котел обеспаривается, дренируется и вскрывается.
Растворимость примесей в водном теплоносителе. Примеси, поступающие в водный теплоноситель, можно разделить на две группы: естественные примеси и продукты коррозии. Естественные примеси поступают в водяной тракт за счет присосов воды в конденсаторе и сетевых подогревателях, с добавочной водой; остаточная концентрация катионов Na, К, Са, Mg не изменяется после БОУ (после конденсатора, если нет БОУ). Продукты коррозии (катионы Fe, Cu, Al и др.) образуются в самом водяном тракте, их количество увеличивается по мере прохождения среды по тракту. Естественные примеси делятся на две группы: трудно (мало) растворимые и легко (хорошо)растворимые. К труднорастворимым соединениям относятся соединения Са и Mg: сульфат CaSO4, карбонаты СаСО3, MgCO3, силикаты СаSiO3, MgSiO3, гидроксиды Са(ОН)3, Mg(OH)2. К легкорастворимым соединениям Са и Mg относятся: сульфат MgSO4, хлориды CaCI2, MgCL2, бикарбонаты Са(НСО3)2, Mg(HCO3)2. Все натриевые соединения обладают высокой растворимостью в воде. Поступление в паровой котел труднорастворимых соединений кальция и магния с питательной водой лимитируется на достаточно низком уровне. При нарушениях в работе конденсатоочистки, увеличении присосов воды в конденсаторе количество поступающих соединений Са и Mg значительно возрастает. Такие соединения, как CaSO4, CaCO3, Mg(OH)2, имеют отрицательный температурный коэффициент растворимости, т.е. с ростом температуры растворимость падает (рис. 11.5). В природных водах содержание Са существенно выше, чем Mg, поэтому при анализе поведения труднорастворимых соединений обычно рассматривают только соединения Са. Труднорастворимые соединения в воде частично диссоциируют на ионы (катионы Mem+ и анионы Ann-). Степень диссоциации К равна (вместо активностей рассматриваем концентрации ионов, что для разбавленных растворов допустимо)
При упаривании воды в испарительных поверхностях нагрева концентрация всех ионов повышается и может достигнуть насыщения. В первую очередь кристаллизоваться из водного раствора будут те соединения, произведение растворимости которых минимально. Соединения с отрицательным коэффициентом растворимости кристаллизуются в основном на поверхности нагрева, образуя накипь. Такие вещества называют накипеобразователями. Другие вещества, с положительным коэффициентом растворимости, кристаллизуются в объеме раствора на грубодисперсных и коллоидных частицах, образуя шлам, т.е. мелкие взвешенные в воде частички (вещества - шламообразователи). На (рис. 11.6) приведены значения растворимости для некоторых легкорастворимых соединений. Видно, что некоторые из них (NaOH) имеют положительный коэффициент растворимости во всем приведенном диапазоне температур, другие (Na3PO4, Na2SO4) - только до 100…150°С, а при температуре свыше 200°С имеют отрицательный коэффициент растворимости. При нормальной работе барабанных котлов концентрация этих примесей обычно значительно меньше их растворимости, и кристаллизоваться на стенках трубы или в объеме среды они не будут. Только в местах упаривания воды (в отложениях на стенке, в прикипевшем к стенке шламе) и в зоне кризиса теплообмена возможно достижение насыщения и выпадение легкорастворимых соединений. Растворимость веществ в воде и паре определяется физико-химическими свойствами вещества и водного теплоносителя, которые, в свою очередь, зависят от температуры и давления. В области, примыкающей к температуре кипения при ДКД и в зоне большой теплоемкости при СКД, плотность водного теплоносителя резко падает до относительно низких значений в паровой фазе. Соответственно растворяющая способность теплоносителя снижается. В питательной воде содержится заметное количество различных продуктов коррозии конструкционных материалов. Наиболее важную роль в образовании внутритрубных отложений, в интенсивности коррозии играет магнетит Fe3O4. Растворимость магнетита в воде представлена на (рис. 11.7). Видно, что максимум растворимости магнетита приходится на температуру порядка 150°С, а затем растворимость уменьшается до температуры 300…350°С. С увеличением концентрации аммиака (при этом рН растет с 8,75 до 9,7) растворимость магнетита падает. В действительности концентрация магнетита в питательной воде может быть в несколько раз выше растворимости. Это означает, что в воде магнетит находится не только в растворенной форме, но и имеются коллоидные и грубодисперсные частицы. Растворимость других оксидов металлов в воде имеет такой же порядок, что и растворимость магнетита (рис. 11.8). Так как плотность пара ρ с ростом температуры уменьшается, а экспонента увеличивается, то можно ожидать, что растворимость веществ в паре будет иметь минимум при какой-то температуре. При сверхкритическом давлении плотность среды плавно изменяется от плотности воды до плотности пара, наиболее интенсивное (по температуре) изменение плотности происходит в ЗБТ. Поэтому растворимость веществ в жидкой фазе (до ЗБТ) при СКД аналогично растворимости в воде при ДКД, т.е. может иметь положительный или отрицательный температурный коэффициент растворимости. В зоне большой теплоемкости растворимость веществ из-за резкого уменьшения плотности среды снижается, а затем, при переходе в область перегретого пара, может дальше снижаться или, после прохождения минимума, расти (рис. 11.10).
  Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...  Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...  Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...  ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|