Вопрос № 244 Растворимость примесей в перегретом паре. Влияние параметров пара на растворимость.

Раствори­мость веществ в перегретом паре ДКД опре­деляется свойствами растворителя—перегре­того пара и свойствами твердой примеси, с которой соприкасается перегретый пар. Те и другие свойства зависят от параметров ра­бочего процесса: давления и температуры.

Прочность связей между ионами, молеку­лами или атомами твердой примеси сильно зависит от температуры. Повышение темпера­туры ослабляет эти связи, способствует пере­ходу твердой фазы в перегретый пар. Изме­нение давления в том диапазоне, в каком это наблюдается в паровых котлах, мало влияет на поведение твердой фазы.

Температура и давление, определяющие плотность перегретого пара, оказывают силь­ное влияние на его свойства как растворителя. При постоянном давлении с повышением тем­пературы перегрева плотность пара умень­шается. Это приводит к уменьшению диэлек­трической проницаемости Н2О и полярности ее молекул. В результате с повышением тем­пературы растворяющая способность перегре­того пара сначала падает из-за уменьшения плотности растворителя — перегретого пара. Однако, несмотря на снижение плотности, дальнейшее повышение температуры при по­стоянном давлении приводит уже к ослабле­нию связей в кристаллах твердого вещества и соответствующему повышению растворимости. На рис. 14.9 показаны изобары растворимости NaCl от температуры при постоянном давле­нии. Видно, что в минимуме растворимости одинаково влияние обоих факторов. В левой ветви характеристики преобладает влияние плотности с изменением температуры, в пра­вой ветви — силы связей в кристаллической решетке.

Давление перегретого пара также сильно влияет на его растворяющую способность. Чем выше давление, тем выше плотность пара и больше растворимость веществ, однако влия­ние давления уменьшается с ростом темпера­туры перегрева пара. Качественно подобны изобары растворимости и других соединений, например Na₂S0_4> CaS0₄. Количественные за­висимости различны.

Практическое значение растворимости ве­ществ в перегретом паре состоит в том, что если в паре концентрация примеси меньше ее растворимости по изобаре, то он будет рас­творять эту примесь и уносить с собой, обра­зуя обычно отложения в турбине. Если в перегретом паре концентрация примеси выше, чем растворимость по изобаре, то избыток будет выпадать в тракте пароперегревателя, а после него — в турбине.

Вопрос № 245 Нейтральный водный режим прямоточных паровых котлов.

Предварительная подготовка воды полностью не исключает присутствия в ней солей, механических примесей и газов, так как некоторое их количество остается после обработки и, кроме того, при прохождении по тракту тепловой схемы вода уносит продукты коррозии, а также с различными присосами в нее попадают газы. Частично соли и газы удаляют в обессоливающих установках, деаэраторах. Для надежной работы котла очистка питательной воды до входа в него оказывается также недостаточной. В процессе выпаривания воды (например, в барабане котла при температуре насыщения) происходит накопление солей, обусловленное различным их количеством в питательной (котловой) воде и в паре.

Поэтому дополнительно в самом котле предусматриваются обработка воды и организация водного режима, позволяющие уменьшить накипеобразование, прикипание шлама, вынос солей в турбину и коррозию. Исходным положением в организации водного режима прямоточных котлов являет­ся отсутствие продувки. Поэтому все посту­пающие с питательной водой примеси, а так­же примеси, переходящие в рабочую среду вследствие коррозии самого котла и пита­тельного тракта за конденсатоочисткой, час­тично отлагаются на поверхностях нагрева, частично уносятся в турбину. При этом сле­дует учитывать, что в турбине допустимы лишь очень незначительные отложения.

Нейтральные режимы характеризуются добавкой в конденсат (питательную воду) окислителя: кислорода или перекиси водорода. Преимущественное распространение последний режим получил в прямоточных котлах.

Нейтральный водный режим. В целях по­лучения чистой питательной воды все энерге­тические блоки оборудованы БОУ. После очистки в БОУ турбинный конденсат прибли­жается к теоретически чистой — нейтральной воде, электропроводность которой 0,04— 0,06 мкСм/см, а значение рН около 7. Такая практически чистая вода почти не содержит ионогенных примесей, и потому все электро­химические процессы заторможены.

В зависимости от концентрации кислород в нейтральной воде может оказывать различ­ное воздействие на металл. При малых кон­центрациях кислород усиливает коррозию ме­талла. При повышенных концентрациях кис­лорода па поверхности металла образуется сплошная защитная пленка из магнетита Fe₃0₄ и гематита Fe₂0₃. Поэтому для защиты металла от дальнейшей коррозии предложено дозировать в воду такое количество кисло­рода (около 200 мкг/кг), которое обеспечи­вало бы образование пассивирующей сплош­ной защитной окисной пленки. Скорость кор­розии перлитной стали в этих условиях приближается к интенсивности коррозии аустенитной стали.

Способность кислорода при повышенном его содержании образовывать прочную защит­ную окисную пленку положена в основу орга­низации кислородно-нейтрального водного ре­жима прямоточных котлов. Для организации нейтрального водного режима в питательную воду дозируют газообразный кислород 0₂. В ряде случаев дозируют перекись водорода Н₂О₂. Нейтральный водный режим требует очень чистой, не содержащей С0₂ питательной воды, электропроводность которой не должна превышать 0,2 мкСм/см.

(+): отказ от дорогостоящей коррекционной обработки питательной воды гидразингидратом и аммиаком, значительное увеличение в связи с этим межрегенерационного периода фильтров БОУ, меньшая скорость образования железоокисных отложений на высокофорсиро­ванных поверхностях НРЧ, возможность при­менения перлитных сталей для изготовления поверхностей нагрева. Нейтральный водный режим требует высокой культуры эксплуата­ции, обеспечивающей предельно низкую элек­тропроводность питательной воды. Он требует отсутствия в питательном тракте элементов из меди и медьсодержащих сплавов. Такой режим выдерживается на многих блоках СКД на протяжении нескольких лет.