Характеристика отложений паровых водогрейных котлов

Отложения на поверхности нагрева бывают весьма разнообразными по химическому составу, структуре, плотности и коэффициенту теплопроводности. Наряду с рыхлыми пористыми отложениями, подобными пемзе или туфу, встречаются отложения, которые по твердости и прочности связи с металлом напоминают эмали. Разнообразны также состав и физические свойства котельного шлама.

Образующиеся в парогенераторах отложения могут быть по своему химическому составу подразделены на три основные группы: 1) щелочноземельные; 2) железные; 3) медные.

В первую группу входят кальциевые и магниевые накипи (карбонатные, сульфатные, силикатные, фосфатные), в составе которых преобладают (до 90%) CaCO₃, CaSO₄, CaSiO₃, 5CaO·5SiO₂·H₂O, Ca₃(PO₄)₂, Mg(OH)₂.

Во вторую группу входят железоокислые Fe₂O₃, Fe₃O₄, железофосфатные Fe₃(PO₄)₂, NaFePO₄ и железосиликатные Na₂O·Fe₂O₃·SiO₂ накипи.

В третью группу входят отложения металлической меди и окислы меди CuO, Cu₂O.

Карбонатная накипь откладывается обычно в форме плотных кристаллических отложений на тех поверхностях нагрева или охлаждения, где отсутствует кипение воды, а среда не щелочная. Этими поверхностями являются водяные экономайзеры, конденсаторы турбин, ВП, питательные трубопроводы, тепловые сети и т.д. В условиях же кипения щелочной воды (в парогенераторах, испарителях) CaCO₃ обычно выпадает в форме неприкипающего шлама.

Сульфатная накипь обладает большими твердостью и плотностью.

Силикат кальция образует твердую накипь, крепко пристающую к стенкам поверхности нагрева.

Сложные силикатные накипи имеют разнообразный минеральный состав, так как кремниевая кислота образует накипи не только с катионами кальция и магния, но и с катионами натрия, железа и алюминия (натроферросиликаты и натроалюмосиликаты). Эти сложные бескальциевые силикатные накипи характеризуются разнообразием структур – от пористых и комковых отложений до твердых и плотных образований, ровным слоем покрывающих металлическую поверхность.

При повышенном содержании фосфатов и железа в котловой воде и низкой щелочности последней на внутренних поверхностях парообразующих труб откладываются рыхлые железофосфатные накипи Fe₃(PO₄)₂, NaFePO₄, которые при обстукивании труб сравнительно легко отваливаются от стенок. Характерным для железофосфатных накипей является равномерное распределение их по всей длине трубы.

На внутренней поверхности экранных труб в зонах наибольших температур факела, характеризующихся высокими местными тепловым нагрузками, откладываются железоокислые накипи главным образом в форме магнетита Fe₃O₄.

При повышенном содержании соединений меди в питательной воде на участках парообразующих труб с плотностью теплового потока, равной или большей 230 кВт/м², или в местах глубокого упаривания котловой воды откладывается и прочно пристает к металлу слоистая накипь, одним из основных компонентов которой является металлическая медь.

Накипи в большинстве случаев имеют смешанный характер, иногда со значительным преобладанием окислов железа, меди, фосфатов кальция, железо- и алюмосиликатов и других компонентов. Находящиеся в котловой воде взвешенные частицы увеличиваются в размере за счет кристаллизации на их поверхности веществ из котловой воды, а также взаимного сцепления, образуя на внутренних поверхностях парогенератора илистые шламовые отложения. Следует различать:

а)шламы, не прикипающие к поверхностям нагрева и поэтому сравнительно легко выводимые наружу во время работы парогенератора путем периодической продувки последнего; к числу их относятся гидроксилапатит и серпентин, а также карбонат кальция в щелочной среде;

б) шламы, способные при определенных условиях прикипать к поверхностям нагрева и являющиеся материалом для образования так называемых вторичных накипей; К числу прикипающих шламов могу быть отнесены гидроокись магния и фосфато-магнезиальные соединения.

Теплоизолирующие свойства отложений характеризуются следующими физико-механическими показателями: структура (пористость), теплопроводность, толщина и сила сцепления их с поверхностью металла.