4.3.6. Факторы, влияющие на повышение эффекта термической деаэрации.

1. Применение барботажа пара в баке-аккумуляторе через деаэрируемую воду для поддержания ее в состоянии кипения. Барботаж пара способствует достижению более полного удаления из воды растворенных газов, проскочивших вследствие ряда причин из деаэраторной колонки в бак-аккумулятор. Для осуществления барботажа появляется необходимость в расходе пара повышенного давления.

2. Продолжительность пребывания воды в баке-аккумуляторе. Чем она больше, тем меньше остаточное содержание кислорода в воде на выходе из деаэратора, главным образом за счет продолжающегося в баке-аккумуляторе выделения газовых пузырьков; обычно емкость бака-аккумулятора принимается равной 20 – 30 минутному расходу питательной воды.

3. Температурный режим деаэратора. Недогрев воды до температуры кипения при данном давлении только на 1оС уже приводит к недопустимому повышению содержания кислорода в дегазированной воде.

4. Вентиляция колонки с целью полного отвода из нее выделившихся из воды газов и обеспечение тем самым минимального парциального давления этих газов в паровом пространстве верхней части колонки. Это достигается непрерывным отводом из колонки парогазовой смеси. Количество выпара оказывает существенное влияние на эффект деаэрации. Устойчивость процесса термической деаэрации питательной воды достигается при расходе выпара 1,5 – 2 кг на 1 т.

5. Количество греющего пара, подаваемого в термический деаэратор должно соответствовать непрерывному поддержанию деаэрируемой воды в состоянии кипения. Недостаточное количество греющего пара вызывает падение давления и ухудшение эффекта термической деаэрации.

6. Автоматическое поддержание в деаэраторе постоянного давления. Благодаря этому обеспечивается независимо от его тепловой и гидравлической нагрузки постоянство температурного режима деаэрации, необходимое для наиболее полного удаления газов из питательной воды.

7. Оптимальный расход пара на барботаж. Зависит от содержания углекислоты в паре, типа барботажного устройства и возникающих при этом энергетических потерь. Рекомендуется подавать на барботаж 20 – 30% всего пара, подаваемого в деаэратор.

8. Гидравлический режим работы деаэратора. При увеличении гидравлической нагрузки деаэратора сверх ее расчетной величины возможны переполнение тарелок в колонке и переливание воды через борта толстыми струями, которые, не успев прогреться до нужной температуры и освободиться полностью от кислорода и углекислоты, попадают в бак-аккумулятор и снижают эффект деаэрации.

4.4. Химические методы связывания кислорода и диоксида углерода

Применение десорбционных методов позволяет удалять газ до известного предела, недостаточного в ряде случаев по условиям использования воды. Кроме того, не всегда имеются возможность и необходимость включения в схемы сложных аппаратов для газоудаления. Поэтому на многих ТЭС используются для обработки питательной и добавочной воды химические методы связывания О₂ и СО₂ образованием веществ, являющихся безопасными в коррозийном отношении.

Строгое нормирование кислородосодержания при использовании восстановительных водных режимов в контуре ТЭС с барабанными котлами определило необходимость применения не только физических методов дегазации, но и химических методов дообескислороживания, основанных на окислительно-восстановительных процессах с использованием кислорода и специальных восстановителей. К числу таких восстановителей относятся сульфит натрия Na₂SО₄ и гидразин-гидрат N₂Н₄ • Н₂О.

Обработка воды сульфитом натрия основана на реакции окисления сульфита растворенным в воде кислородом:

Реакция протекает достаточно быстро при температуре воды не менее 80°С и рН < 8. При сульфитировании воды ее солесодержание увеличивается в количестве 10—12 мг/дм на 1 мг/дм³ растворенного кислорода. При температуре выше 275°С (давление насыщения 6 МПа) сульфит натрия разлагается, поэтому он может быть использован только для обескислороживания воды котлов среднего давления (3—6 МПа), испарителей и подпиточной воды тепловой сети. Раствор сульфита натрия с концентрацией 3—6 % готовят в баке, защищенном от контакта с атмосферой, и затем с помощью дозатора вводят в обрабатываемую воду с избытком 2—3 г/м³ против стехиометрического количества.

Для барабанных котлов высоких и сверхвысоких давлений применяется дообескислороживание воды гидразином в форме гидразингидрата, который энергично взаимодействует с кислородом, окисляясь в итоге до воды и азота, т.е. не повышая солесодержания воды:

Скорость реакции зависит от температуры, рН среды, избытка гидразина в соответствии с законом действия масс, а также от присутствия катализаторов. При t < 30 °С гидразин практически не взаимодействует с О₂, но при t = 105 °С, рН = 9—9,5 и избытке гидразина около 0,02 мг/дм³ время практически полного связывания кислорода составляет несколько секунд.

Гидразин вводится в воду в виде 0,1—0,5 %-ного раствора с избытком против стехиометрического количества с учетом этого часть его расходуется на восстановление высших оксидов железа и меди из отложений на трубках, например,

В котловой воде и в паре избыток гидразина разлагается с образованием аммиака:

При организации гидразинной обработки воды следует учитывать, что гидразин является высокотоксичным веществом, при концентрации выше 40% он горюч, поэтому при работе с гидразином на ТЭС должны предусматриваться специальные строгие меры безопасности.

Для предотвращения углекислотной коррозии оборудования конденсатно-питательного тракта ТЭС с барабанными котлами применяется способ связывания свободной углекислоты путем ввода в конденсат турбин или питательную воду щелочного реагента — водного раствора аммиака. Основной задачей такой обработки является повышение рН воды и конденсата на участках пароводяного тракта, что надежно обеспечивает защиту оборудования от коррозии с водородной деполяризацией.

Аммиак обычно вводится в обрабатываемую воду в виде 1—5 %-ного раствора NH₄OH с помощью насосов-дозаторов, автоматизированных по расходу воды.