Краткое теоретическое описание

Угроза возможности появления малотеплопроводных отложений на поверхностях нагрева парогенераторов, соприкасающихся с рабочей средой, реально существует на всех эксплуатирующихся ТЭС. Предотвращение образования таких отложений и, следовательно, повышение надежной работы парогенераторов относится к важнейшим задачам организации водных режимов.

Отложения, образующиеся на парогенерирующих поверхностях нагрева, называют накипями. По своему химическому и фазовому составу, а также структуре накипи весьма разнообразны, однако многие из них малотеплопроводные и более или менее прочно скреплены с поверхностью металла. Классифицировать накипи принято по доминирующему компоненту. В энергетических парогенераторах выделяют следующие типы накипей:

1. кальциевые и магниевые;

2. железоокисные;

3. железофосфатные;

4. ферро- и алюмосиликатные;

5. медные.

При нарушениях в работе основной водоподготовительной установки, увеличении присосов охлаждающей воды в конденсаторах турбин и других теплообменных аппаратах, нарушениях в работе конденсатоочисток возможно увеличение поступления в питательную воду парогенераторов примесей природной воды, в частности ионов , , , , в воде увеличиваются. В результате реакций гидролиза (1) и диссоциации (2) ионов в упариваемой воде появляются ионы и :

(1)

(2)

Образующаяся по реакции (3) свободная углекислота (СО₂) уходит в паровую фазу:

(3)

Обусловленное гидролизом бикарбонатов повышение рН воды приводит к сдвигу вправо реакций диссоциации кремнекислоты и увеличению в растворе концентраций ионов и .

(4)

(5)

Если при упаривании воды концентрации ионов возрастут настолько, что для отдельных их комбинаций произведения активностей ионов в растворе достигнут значения произведений растворимостей, то начнется образование твердой фазы этих соединений. К числу труднорастворимых соединений кальция и магния, которые могут образовываться из ионов, поступающих с питательной водой, относятся , , , и . Твердая фаза первых четырех соединений выделяется преимущественно на поверхностях нагрева, образуя накипь. Твердая фаза силиката магния выделяется, как правило, в объеме воды, образуя частицы котельного шлама.

Твердая фаза сульфата кальция начнет образовываться при условии, когда

или

.

Твердая фаза гидроокиси магния начнет образовываться при условии, когда

.

Аналогичные уравнения выражают условия образования твердой фазы карбоната кальция и силикатов кальция и магния. Значения коэффициентов активности одновалентных f_I и двухвалентных f_II ионов зависят от ионной силы раствора и при постоянной температуре изменяются с изменением общего солесодержания котловой воды; с увеличением общего солесодержания f_II и f_I уменьшаются.

Предотвращению образования кальциевых и магниевых накипей в парогенераторах служат все способы сокращения поступления ионов и в основной цикл ТЭС. Сюда относятся: глубокое умягчение добавочной воды, обеспечение высокой водяной плотности конденсаторов турбин, обессоливание турбинных конденсаторов на энергоблоках с прямоточными парогенераторами, умягчение конденсатов производственных потребителей пара на ТЭЦ.

На установках с барабанными парогенераторами, имеющими непрерывную продувку, есть возможность удалять из парогенератора вместе с продувочной водой соединения, поступающие с питательной водой, и тем самым препятствовать росту концентраций ионов-накипеобразователей в объеме котловой воды.