Физико-химическая характеристика внутрикотловых процессов

Состав, структура и физические свойства отложений в котлах зависят в основном от химического состава и температуры котловой воды. В свою очередь химический состав котловой воды в значительной степени определяется питательной водой и применяемыми средствами коррекционной обработки.

Температура котловой воды определяется рабочими параметрами и конструктивными особенностями котлов, а также видом сжигаемого топлива. Два последних фактора влияют главным образом на локальные тепловые потоки экранной системы. Неравномерность тепловых потоков особенно присуща котлам, работающим на жидком топливе и оборудованным мощными горелочными устройствами.

По катионному составу отложения условно разделяются на щелочно-земельные, железные, медно-цинковые, алюминиевые. В зависимости от анионного состава отложения могут быть сульфатные, силикатные, карбонатные, фосфатные, ферросиликатные. В связи с тем, что отложения по химическому составу многокомпонентны, принадлежность их к конкретной группе определяется по их максимальной составляющей.

В составе щелочно-земельных отложений (накипей) преобладают катионы кальция, магния и анионы карбонатные, сульфатные и силикатные: СаСО₃, CaSO₄, CaSiO₃, Mg(OH)₂, 5CaO·5SiO₂·H₂O. Это – плотные кристаллические отложения, которые могут образовываться на стенках подогревателей, конденсаторов турбин, тепловых сетей, испарителей, экономайзеров.

Алюмосиликатные и ферросиликатные отложения имеют в своем составе в основном кремниевую кислоту, железо и алюминий. Отложения разнообразны по структуре (от пористых до плотных) и образуются на теплонапряженных поверхностях экранной системы.

Феррофосфатные отложения Fe₃(PO₄)₂ и NaFePO₄ образуются на трубах экранной системы при повышенном содержании фосфатов и железа в котловой воде; отложения средней плотности, с равномерным распределением по длине трубы. Феррофосфат натрия NaFePО₄ образуется в котлах высокого и сверхвысокого давления при относительно низкой гидратной щелочности котловой воды.

Медные и цинковые отложения образуются на участках экранных труб с высокой тепловой нагрузкой или в местах глубокого упаривания котловой воды в результате электрохимических процессов. Для таких отложений характерно локальное распределение по высоте экранной поверхности. Основная составляющая отложений – металлические медь и соединения цинка.

К физико-механическим показателям отложения следует отнести пористость, твердость и теплопроводность. Пористые отложения обычно малотеплопроводны, относительно легко удаляются при промывках; твердые – плотные, трудно удаляются при очистках.

Теплопроводность отложений зависит от их структуры и химического состава. Теплопроводные отложения менее опасны с точки зрения перегрева металла. Снижение пористости отложений приводит к увеличению теплопроводности. Образование отложений на поверхностях нагрева может быть обусловлено кристаллизацией солей изпересыщенных растворов, седиментацией органических и минеральных коллоидов, электрохимическим восстановлением веществ, высокотемпературными топохимическими процессами на теплонапряженной поверхности металла. В формировании отложений, как правило, участвует не один процесс, аих комплекс. Это обстоятельство и обусловливает многокомпонентность состава отложений.