Состав и образование отложений

В связи с тем, что вода является универсальным растворителем, она в какой то степени растворяет все материалы, с которыми находится в контакте. Однако различные материалы имеют различную способность растворяться в воде, в зависимости от температуры, давления, рН, состава вещества и времени. По растворимости вещества подразделяется на три категории: хорошо растворимые, плохо растворимые и практически нерастворимые. При определенных условиях любое из этих веществ может образовывать нежелательные отложения, способные ухудшать эффективность.

РАСТВОРИМЫЕ НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ТВЕРДЫЕ ВЕЩЕСТВА

РАСТВОРИМЫЕ НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ТВЕРДЫЕ ВЕЩЕСТВА – это материалы, которые диссоциируют в воде с образованием катионов и анионов. Большая часть органических веществ не обладают способностью к диссоциации (см. разъяснения, приведенные ниже в этом разделе). Большая часть веществ, содержащихся в морской воде, представляет собой сочетание следующих растворимых (образующих ионы) включений:

Положительные ионы (катионы)

Отрицательные ионы (анионы)

Кальций+2

Магний+2

Натрий+1

Калий+1

Хлорид-1

Карбонат-2

Бикарбонат-1

Сульфат-2

Силикат-2

Соли могут поступать в системы котельной установки с полученным в испарителе, дистиллятом низкого качества, с протечками морской воды или с берега. Некоторые из солей, благодаря их хорошей растворимости, не создают больших проблем при эксплуатации. Так например, соли натрия обладают хорошей растворимостью в воде. Однако, примеси могут уноситься вместе с паром и откладываться в трубах пароперегревателя или на лопатках турбин.

Плохо растворимые вещества являются растворимыми при атмосферных условиях, однако при увеличении температуры и давления выпадают в осадок и/или образуют отложения. Характерными примерами в этом отношении являются соли кальция и магния. Так растворимость сульфата кальция, увеличивается до приблизительно 38°С, но по мере дальнейшего увеличения температуры быстро уменьшается.

Только очень небольшое количество так называемых нерастворимых твердых веществ будут растворены в воде. Взвешенные твердые вещества, которые не растворяются в воде, образуют отложения, либо в виде дисперсии циркулируют с котловой водой. Ниже приведен перечень веществ, которые могут находиться в виде суспензии в котловой воде:

Вещество Состав Источник
Красный окисел железа Fe2O3 Коррозия питательных труб, котлов, или труб возврата конденсата
Магнетит Fe3O4 Коррозия труб возврата кон­денсата, котлов, либо преобразование взвешенных частиц Fe2O3
Медь и окислы меди Cu, Cu2O, CuO Коррозия труб конденсатора и испарителя
Глина Комплекс си­ликатов Al,

Fe и Mg

Вносятся присутствием в питательной воде морской воды, береговой воды низкого качества или солоноватой воды
Карбонат кальция CaCO2 Вносится морской водой в резу­льтате нагревания воды, содер­жащей бикарбонат кальция
Силикат кальция CaSiO3 Продукт реакции в воде, содер­жащей кальций и кремний
Фосфат кальция Ca3(PO4)2 Образуется при перегреве воды, содержащей фосфаты, и обработанной едким натром. Продукт очень хорошо удерживается на поверхности металла.
Гидрооксиапатит кальция * 3Ca3(PO4)2*Ca(OH)2 Образуется при правильной водообработке
Гидроокись магния* Mg(OH2) Образуется при правильной водообработке
Силикат магния 3MgO*2SiO2*2H2O Образуется при правильной обработке воды, содержащей кремний
Фосфат магния Mg3(PO4)2 Образуется при перегреве воды, содержащей фосфаты. Продукт очень хорошо удерживается на поверхности металла.
Нефтяной шлам Смесь органических веществ Образуется при абсорбировании содержащихся в системе нефте­продуктов частицами любых из названных выше твердых веществ

* Помеченные вещества могут быть получены в результате нормальной химической обработки воды и впоследствии способствуют образованию шлама. Находясь во взвешенном состоянии, они могут быть легко удалены из котла с продуванием.

В дополнение к приведенным выше данным, имеются окислы металлов, а также соли железа и меди, которые поступают в котел как продукты коррозии. Источниками железа являются коррозия паровых и конденсатных трубопроводов. Часть окислов является результатом коррозии парообразующих труб котла, стенок коллекторов и питательных трубопроводов. Коррозия главных и вспомогательных конденсаторов или конденсаторов испарителей является одним из источников меди и ее окислов. (См. раздел “Образование окислов”).

Органические вещества могут поступать в системы котла через неплотности змеевиков подогрева груза или топлива и других вспомогательных систем. Это могут быть нефтепродукты (топливо или масла), жидкий груз (например, органические химпрепараты), либо микроорганизмы (например, бактерии). Органические примеси имеют тенденцию к декомпозиции и могут действовать в качестве связующих для взвешенных частиц при образовании отложений на внутренних стенках труб.

ОБРАЗОВАНИЕ ОТЛОЖЕНИЙ И МЕРЫ ИХ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ

Накипь в ее “чистом виде” представляет собой твердое кристаллическое вещество, которое находится в той точке котла, где оно образуется. Накипь образуется в результате перенасыщения и отложения на поверхности нагрева твердых примесей (солей кальция и магния).

Отложения окислов металлов образуются в результате реакции агрессивных растворов или газов с поверхностью металла в точке нахождения окислов. Они могут поступать из других частей системы и накапливаться в месте обнаружения. Окислы металлов могут образовывать отложения в сочетании с другими примесями. Это является еще одной причиной того, что управление процессами коррозии следует производить как механическими, так и химическими методами. (См. раздел “Коррозия металлов”).

Шлам представляет собой смесь жидких веществ образованную органическими и/или неорганическими продуктами коррозии. Шламы, являющиеся продуктами реакций водообработки, являются предпочтительными по отношению к накипи, которая образуется в противном случае.

Шламы должны регулярно удаляться из котла, так как в противном случае скопления шлама в нижней части котла могут препятствовать раздаче воды, вызывать недостаточное поступление ее к отдельным участкам и в конце концов к перегреву металла.

Накипь и спекшийся шлам в любой теплопередающей поверхности действует как “изолятор”, который ухудшает теплопередачу и может привести к повреждению трубки.

Механические средства

Продувка является средством удаления из котла примесей, находящихся в растворенном и взвешенном состоянии. Режим продувки должен основываться на инструкциях изготовителя котла. Существует три типа продувки – нижняя, коллекторов и непрерывная, каждая из которых, имеет свое назначение.

Нижнее продувание (продувание из нижней части котла) удаляет взвешенные вещества и шлам, который осаждается из воды. Если эти продукты регулярно не удалять, они накапливаются и вызывают нарушение нормальной циркуляции воды.

Непрерывное или поверхностное продувание (продувание из верхних частей котла) заключается в удалении из котла циркулирующую воду, содержащую большое количество растворенных твердых веществ. Этот вид продувания позволяет поддерживать под контролем концентрацию растворенных твердых примесей.

Продувание коллекторов (промежуточное продувание) уменьшает концентрацию взвешенных, плавающих и растворенных твердых примесей.

Химическая обработка

Естественно, что не все примеси могут быть удалены продуванием, поэтому требуется обработка химпрепаратами. Образование нежелательных отложений может быть предотвращено химической обработкой воды чтобы преобразовать растворенные нежелательные соли жесткости в безвредные взвешенные вещества. Эти вещества постепенно осаждаются в грязевике котла в виде жидкого шлама, который может быть удален продувкой. Стандартная обработка заключается в совместном использовании растворимого фосфата (препарат для фосфатной обработки котловой воды ADJUNCT B) и жидкой щелочи (GC концентрированная жидкая щелочь). Могут быть использованы комбинированные препараты, такие как препарат, для обработки котловой и питательной воды AGK-100, в который входят фосфат, щелочь, амины для поглощения кислорода, и другие вещества для комплексной обработки воды. Препарат AGK-100 предназначен не для одноразовой обработки воды, а представляет собой комплексный продукт, который разработан для непрерывного применения с целью обеспечения полной защиты. (См. также приведенный ниже раздел – Программа обработки воды “координированный фосфат – рН”).

Имеющаяся накипь не может быть быстро удалена препаратами для водообработки и с этой целью следует использовать специальные методы химической очистки. (См. раздел “Химическая очистка”).

Если установленный водный режим соблюдается, и концентрации фосфатов и щелочи находятся в рекомендованных пределах, образующийся шлам не является липким и не пристает к поверхности металла.

Если в питательной воде отмечено содержание нефтепродукты, то для коагуляции капель нефтепродуктов в котел следует вводить препарат для обработки шлама LIQUID COAGULANT. Обработанные таким образом взвешенные твердые вещества будут осаждаться в нижнюю часть котла, откуда они удаляются продувкой, благодаря чему предотвращается вспенивание и унос воды и уменьшается адгезивная способность отложений.

Программа обработки воды “координированный фосфат – рН” (ULTRAMARINE)

Щелочная коррозия – одна из наиболее часто встречающихся и наиболее серьезных разновидностей коррозии, вызывающая разрушение металла в котлах высокого давления (более 65 кгс/кв см). Этот тип коррозии вызывается действием свободной щелочи на теплопередающую поверхность, что приводит к коррозионным разрушениям и потере металла. Щелочь концентрируется в трещинах или под слоем отложений рыхлого окисла металла, либо при образовании тонких пленок пара, оставляющих на поверхности металла концентрированную щелочь. Эта локализация щелочи может вызвать серьезные коррозионные повреждения и может быть результатом некоторых особенностей котла, таких как конструкция и способ работы.

Программа Drew ULTRAMARINE была специально разработана с целью минимизации концентрации свободной щелочи в котлах высокого давления путем установления и поддержания в котловой воде соотношения рН и концентрации фосфатов. Программа Drew ULTRAMARINE представляет собой программу обработки воды “координированный фосфат – рН”. Добавление в котельную воду Drew GC (концентрированной щелочи) и ADJUNCT B устанавливает в воде равновесие, как это видно из уравнения:

Na2HPO4 + NaOH → Na3PO4 + H2O

динатрий- + едкий → тринатрий- + вода

фосфат натр фосфат

Щелочность или уровень рН поддерживается таким, что он защищает котельную сталь в пассивированном состоянии и координируется путем установления концентрации фосфатов, чтобы предотвратить образование жидких не липких шламов. Эти значения координируются таким образом, что поддерживается баланс, предотвращающий образование свободной щелочи. (См. график, приведенный ниже).

Все другие показатели водного режима должны строго выдерживаться, так как котлы высокого давления допускают незначительные отклонения концентраций химических веществ и суммарных растворенных твердых веществ. Эти незначительные отклонения концентраций химических веществ и суммарных растворенных твердых веществ не отличается от требований к водному режиму всех котлов с докритическими параметрами пара.

Программа обработки воды "координированный фосфат - рН" (ULTRAMARINE)

 

PPM PO4 (Получено из TSP)

Программа обработки воды “координированный фосфат – рН” (ULTRAMARINE)