Образование накипи и требования к питательной воде

Вместе с питательной водой в котел поступают различные минеральные примеси. Все примеси, находящиеся в воде, делятся на трудно- и легкорастворимые. К числу труднорастворимых примесей относят соли и гидрооксиды Са и Mg. Основные примеси, вызывающие образование накипи, имеют отрицательный температурный коэффици­ент растворимости (т.е. при повышении температуры их раство­римость падает). Накапливаясь в котле по мере испарения воды, эти примеси после наступления состояния насыщения начинают из нее выпадать. Прежде всего состояние насыщения наступает длясолей жесткости Са(НСО₃)₂, Mg(HCO₃)₂, CaCO₂, MgCO₂ и др. Центрами кристаллизации служат шероховатости на поверх­ности нагрева, а также взвешенные и коллоидные частицы, нахо­дящиеся в воде котла. Вещества, кристаллизующиеся в объеме воды, образуют взвешенные в ней частицы - шлам. Вещества, кристаллизующиеся на поверхностях нагрева, образуют плотные и прочные отложения - накипь. Накипь, как правило, имеет низ­кую теплопроводность, составляющую 0,1-0,2 Вт/(м·К). Поэто­му даже малый слой накипи приводит к тому, что металл поверхностей нагрева хуже охлаждается, это приводит к повышению температуры стенок труб, что может привести к по­тере прочности и ее разрушению. Кроме того, на­кипь ведет к значительному снижению КПД котла в результате уменьшения коэффициента теплопередачи и связанного с этим повышением температуры уходящих газов [14].

Содержащиеся в воде соли натрия могут образовывать отложения на поверхностях нагрева в тех случаях, когда капли воды, находящиеся в паре и попадающие на поверхности нагре­ва, испаряются полностью, что имеет место в пароперегревателях.

Соединения железа, алюминия и меди, находящиеся в воде в виде растворенных взвесей, также могут откладываться на поверхностях нагрева и входить в состав накипи. Накипи из оксидов железа и меди образуются в зонах высоких местных тепловых нагрузок поверхностей нагрева, чаще всего в трубах экранов.

В котлах высокого давления при давлениях более 7 МПа кремниевая кислота H₂Si0₃ приобретает способность раство­ряться в паре, причем с ростом давления эта способность значи­тельно возрастает. Поступая вместе с паром в пароперегрева­тель, кремниевая кислота разлагается с выделением Н₂О. В ре­зультате в паре появляется SiO₂, который, попадая на лопатки паровых турбин, образует на них нерастворимые соединения, ухудшающие экономичность и надежность работы турбины.

Отрицательное влияние на работу поверхностей нагрева ока­зывает содержание в питательной воде минеральных масел и тя­желых нефтепродуктов, которые могут поступать вместе с кон­денсатом от производственных потребителей. Отложение низко­теплопроводной пленки масла или нефтепродуктов ухудшает условия охлаждения поверхностей нагрева и оказывает такое же влияние, как и накипь.

На эксплуатацию котла вредное влияние оказывает повы­шенная щелочность воды, которая приводит к вспениванию воды в барабане. Вспениванию воды способствует содержание в ней органических соединений и аммиака. В этих условиях сепарационные устройства не обеспечивают отделение капель воды от пара, и вода из барабана, содержащая различные примеси, может поступать в пароперегреватель, создавая опасность его загрязнения. Кроме того, повышенная щелочность может явить­ся причиной щелочной коррозии металла, а также возникнове­ния трещин в местах вальцовки труб в коллекторы и барабан.

Растворенные в питательной воде агрессивные газы О₂, СО₂ вызывают различные формы коррозии металла, ведущей к уменьшению его механической прочности. Пониженная щелоч­ность воды ускоряет коррозию, и в питательной воде должен поддерживаться определенный ее уровень. В котлах низкого давления требуемый уровень рН поддерживается вводом в питательную воду соды, а в котлах высокого давления - фосфатов или аммиака.

Исходя из вышесказанного допустимое предельное содержаниевредных примесей в питательной воде нормируется [14].