Студопедия — Внутрикотловая обработка воды.
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Внутрикотловая обработка воды.






Вода, прошедшая докотловую обработку, все же содержит некоторое количество примесей. При генерировании пара эти примеси накапливаются в котловой воде и, достигнув своего предела растворимости, выпадают из раствора в виде накипи или шлама. Накипь оседает на внутренних стенках поверхностей нагрева, а шлам представляет собой нерастворимую взвесь в толще воды. Концентрация солей в котловой воде может быть снижена с помощью продувок воды из котла. Но организация продувки не может полностью предотвратить образование накипи.

Для предотвращения накипеобразования совместно с продувкой котлов применяется внутрикотловая обработка воды. Она осуществляется введением в котловую воду работающего котла химических реагентов, которые позволяют переводить соли жесткости, образующие накипь, в соли, образующие нерастворимый осадок - шлам. Шлам не прикипает к стенкам поверхностей нагрева котлов и легко удаляется с помощью продувания котла.

При эксплуатации паровых котлов могут проводиться следующие режимы внутрикотловой обработки воды:

Фосфатно - щелочной режим (ФЩР)

Этот режим применяют для котлов с давлением пара не выше 2 МПа (20 кгс/см2). При ФЩР обработки предусматривается введение в котловую воду следующих реагентов:

• едкого натра - NaOH;

• кальцинированной соды - Na2CO3;

• и тринатрийфосфата - Na3PO4.

Обычно эти реагенты подаются в виде смеси постоянного состава, называемой противонакипином. Щелочи, содержащиеся в присадке, реагируют с солями жесткости котловой воды и выпадают в шлам, который удаляется с помощью периодической продувки котла системой продувания.

Фосфатно - нитратный режим (ФНР) работы котла

Излишняя щелочность котловой воды при рабочих давлениях пара свыше 2,0 МПа (20 кгс/см2) может вызвать коррозию металла поверхностей нагрева котла. Поэтому для котлов, имеющих рабочее давление пара 2 ÷ 6 МПа (20 ÷ 60 кгс/см2) применяется ФНР обработки воды.

Сущность фосфатно-нитратного режима заключается в переводе солей жесткости, поступающих в котел с питательной водой, в шлам посредством введения в котловую воду тринатрийфосфата Na3PO4 и предотвращения агрессивного воздействия котловой воды на котелный металл добавкой нитрата натрия - NaNO3.

Введение нитрата натрия создает защитную пленку на внутренних стенках поверхностей нагрева, предотвращая в определенной степени их коррозию. Фосфатно-нитратный режим снижает общую коррозию металла котла, но не предохраняет в полной мере его от кислородной коррозии. Поэтому основным средством борьбы с кислородной коррозией является глубокая деаэрация воды и поддержание количества растворенного кислорода в пределах установленной нормы.

При проведении ФНР работы котла помимо основных показателей воды контролируются также фосфатное число, характеризующее избыток тринатрийфосфата в котловой воде (мг/л фосфорного ангидрида P2O5), нитратное число, характеризующее избыток в котловой воде нитрата натрия (мг/л NaNO3) и щелочной число, составляющее сумму свободной и связанной щелочи в котловой воде.

Таким образом, ФНР работы котла характеризуется определенными нормами фосфатного, щелочного и нитратного чисел котловой воды и обеспечивается поддержанием этих норм.

Фосфатный режим работы котла (ФР)

В котлах, работающих с давлениями пара свыше 6,0 МПа (60 кгс/см2) было замечено, что излишнее содержание в котловой воде нитрата натрия вызывает нитратную коррозию. Поэтому для котлов, работающих при давлении пара свыше 6,0 МПа используют фосфатный режим работы, предусматривающий введение в котловую воду только тРинатРиифосфата-Ма3Р04.

При проведения этого водного режима предъявляются повышенные требования к питательной воде по содержанию кислорода, хлоридов, солей жесткости и иных примесей. В противном случае в котле образуется очень много шлама, из-за чего увеличивается число продувок котла и тем самым снижается КПД котла и увеличивается расход добавочной воды.

Присадки при проведении режимов внутрикотловой обработки воды вводятся в паровой котел с помощью дозерной установки системы ввода присадок непосредственно в паровой коллектор котла. Количество вводимых в котел присадок и периодичность ввода определяются по результатам периодических анализов проб котловой воды, взятой через систему отбора проб.

Для ВНК типа КВГ-3 проводится фосфатный режим работы. При этом запрещается питание котла помимо ионообменного фильтра. Контроль проведения водного режима работы котла осуществляется по показателям качества котловой воды - щелочному и форфатному числам, а также другим показателям качества воды. Введение фосфатов в котел приводит к увеличению щелочного числа, а продувание котла - к его уменьшению.

7. Коррозия металла паровых котлов. Хранение котлов

В судовых паровых котлах коррозия может протекать как со стороны пароводяного контура, так и со стороны продуктов сгорания топлива.

Внутренние поверхности пароводяного контура могут подвергаться следующим видам коррозии:

Кислородная коррозия - является наиболее опасным видом коррозии. Характерной особенностью кислородной коррозии является образование местных точечных очагов коррозии, доходящих до глубоких язвин и сквозных дыр; Наиболее подвержены кислородной коррозии входные участки экономайзеров, коллекторы и опускные трубы циркуляционных контуров.

Нитритная коррозия - в отличие от кислородной поражает внутренние поверхности теплонапряженных подъемных трубок и вызывает образование более глубоких язвин диаметром 15 ÷ 20 мм.

Межкристаллитная коррозия является особым видом коррозии и возникает в местах наибольших напряжений металла (сварные швы, вальцовочные и фланцевые соединения) в результате взаимодействия котельного металла с высококонцентрированной щелочью. Характерной особенностью является появление на поверхности металла сетки из мелких трещин, постепенно развивающихся в сквозные трещины;

Подшламовая коррозия возникает в местах отложения шлама и в застойных зонах циркуляционных контуров котлов. Процесс протекания носит электрохимический характер при контакте окислов железа с металлом.

Со стороны продуктов сгорания топлива могут наблюдаться следующие виды коррозии:

Газовая коррозия поражает испарительные, перегревательные и
экономайзерные поверхности нагрева, обшивку кожуха,

газонаправляющие щиты и другие элементы котла, подвергающиеся воздействию высоких температур газов.. При повышении температуры металла котельных труб свыше 530 °С (для углеродистой стали) начинается разрушение защитной оксидной пленки на поверхности труб, обеспечивая беспрепятственный доступ кислорода к чистому металлу. При этом на поверхности труб происходит коррозия с образованием окалины.

Непосредственной причиной этого вида коррозии является нарушение режима охлаждения указанных элементов и повышение их температуры выше допустимой. Для труб поверхностей нагрева причинами повышения температуры стенок могут быть: образование значительного слоя накипи, нарушения режима циркуляции (застой, опрокидывание, образование паровых пробок), упуск воды из котла, неравномерность раздачи воды и отбора пара по длине парового коллектора.

Высокотемпературная (ванадиевая ) коррозия поражает поверхности нагрева пароперегревателей, расположенные в зоне высоких температур газов. При сжигании топлива происходит образование окислов ванадия. При этом при недостатке кислорода образуется трехокись ванадия, а при его избытке - пятиокись ванадия. Коррозионно-опасной является пятиокись ванадия V2O5, имеющая температуру плавления 675 °С. Пятиокись ванадия, выделяющаяся при сжигании мазутов, налипает на поверхности нагрева, имеющие высокую температуру, и вызывает активное разрушение металла. Опыты показали, что даже такие содержания ванадия, как 0,005 % по весовому составу могут вызвать опасную коррозию.

Ванадиевую коррозию можно предотвратить снижением допустимой температуры металла элементов котла и организацией горения с минимальными коэффициентами избытка воздуха а = 1,03 ÷ 1,04.

Низкотемпературная (кислотная) коррозия поражает в основном хвостовые поверхности нагрева. В продуктах сгорания сернистых мазутов

всегда присутствуют пары воды п соединения серы, образующие при соединении друг с другом серную кислоту. При омывании газами относительно холодных хвостовых поверхностей нагрева пары серной кислоты конденсируется на них и вызывают коррозию металла. Интенсивность низкотемпературной коррозии зависит от концентрации серной кислоты в пленке влаги, оседающей на поверхностях нагрева. При этом концентрация SO3 в продуктах сгорания определяется не только содержанием серы в топливе. Основными факторами, влияющими на скорость протекания низкотемпературной коррозии, являются:

• условия протекания реакции горения в топке. При повышении коэффициента избытка воздуха увеличивается процентное содержание газа SO3 (при а = 1,15 окисляется 3,6 % серы, содержащейся в топливе; при а = 1,7 окисляется около 7 % серы). При коэффициентах избытка воздуха а = 1,03 - 1,04 серного ангидрида SO3 практически не образуется;

• состояние поверхностей нагрева;

• питание котла слишком холодной водой, вызывающей понижение температуры стенок труб экономайзера ниже тоски росы для серной кислоты;

• концентрация воды в топливе: при сжигании обводненных топлив точка росы повышается вследствие повышения парциального давления водяных паров в продуктах сгорания.

Стояночная коррозия поражает внешние поверхности труб и коллекторов, обшивку, топочные устройства, арматуру и другие элементы газовоздушного тракта котла. Сажа, образующаяся при сжигании топлива, покрывает поверхности нагрева и внутренние части газовоздушного тракта котла. Сажа гигроскопична, и при остывании котла легко впитывает влагу, вызывающую коррозию. Коррозия носит язвенный характер при образовании на поверхности металла пленки раствора серной кислоты при остывании котла и снижении температуры его элементов ниже точки росы для серной кислоты.

Борьба со стояночной коррозией основана на создании условий, исключающих попадание влаги на поверхности котельного металла, а также нанесением антикоррозионных покрытий на поверхности элементов котлов.

При кратковременном бездействии котлов после осмотра и чистки поверхностей нагрева с целью предотвращения попадания атмосферных осадков в газоходы котлов на дымовую трубу необходимо одевать чехол, закрывать воздушные регистры, смотровые отверстия. Необходимо постоянно контролировать влажность и температуру в МКО.

Для предотвращения коррозии котлов во время бездействия используются различные способы хранения котлов. Различают два способа хранения: мокрое и сухое.

Основным способом хранения котлов является мокрое хранение. Оно предусматривает полное заполнение котла питательной водой, пропущенной через электроно-ионообменные и обескислораживающие фильтры, включая пароперегреватель и экономайзер. Держать котлы на мокром хранении можно не более 30 суток. В случае более длительного бездействия котлов применяется сухое хранение котла.

Сухое хранение предусматривает полное осушение котла от воды с размещением в коллекторах котла бязевых мешочков с селикагелем, поглощающим влагу. Периодически производится вскрытие коллекторов, контрольный замер массы селикагеля с целью определения массы поглощенной влаги, и выпаривание поглощенной влаги из селикагеля.

8. Особенности водно - химических режимов ЯЭУ

Основными показателями качества воды ЯППУ, контролируемыми в процессе эксплуатации установки, являются:

- общее солесодержание, [ мг/л] NaCl;

- удельная электрическая проводимость;

- содержание ионов хлора, [мг/л];

- содержание растворенного кислорода, [мг/л];

- содержание продуктов коррозии, [мг/л] ионов Cu2*, Fe3*;

- водородный показатель рН;

- плотный остаток, [мг/л];

- прокаленный остаток, [мг/л];

- содержание нефтепродуктов, [мг/л];

- содержание аммиака, [мг/л];

- содержание гидразина, [мг/л];

- содержание форфат-ионов, [мг/л] ионов PO34 при аммиачно-фосфатном режиме;

- соленость, °Бр;

- объемная активность, Ки/л - определяется как активность плотного остатка пробы воды.

ЯЭУ имеет специфические особенности, которые необходимо учитывать при осуществлении водно-химических режимов:

- физико-химические свойства применяемых материалов (ядерное топливо, цирконий, сплавы титана, алюминий, аустенитные стали и т.д.);

- конструкция и условия работы некоторых элементов (таких, как ТВЭЛы, работающие длительное время в условиях коррозионного воздействия теплоносителя, мощного ионизирующего излучения, высоких механических и тепловых нагрузок);

• содержание в воде первого и третьего контуров радиоактивных веществ, образующихся при активации продуктов коррозии и химических соединений, находящихся в воде контуров;

• радиолиз воды под воздействием ионизирующих излучений;

• наличие в воде контуров примесей, которые вводятся для обеспечения работы реактора (например, раствора борной кислоты для изменения реактивности, наличие азота, поступающего из системы компенсации объема теплоносителя и поддержания давления первого контура, и т.д.).

С учетом изложенного, водно-химические режимы, проводимые в контурах ЯЭУ, должны обеспечивать:

- сохранение целостности и герметичности защитных барьеров ППУ, предотвращающих выход радиоактивных веществ в окружающую среду (оболочек ТВЭЛ, корпусов реактора, парогенераторов, трубопроводов контуров, трубных систем ПГ и т.д.);

- сокращение скорости образования и накопления радиоактивных продуктов, уменьшение их отложений на поверхностях контуров;

- организацию постоянной и эффективной очистки рабочих сред от продуктов коррозии и вредных примесей, а также теплоносителя от радиоактивных веществ;

- постоянный контроль за концентрацией примесей и качеством воды во всех контурах и приведение их к установленным нормам.

В качестве основных конструкционных материалов, используемых в судовых ЯППУ, применяются:

- нержавеющие стали аустенитного класса (все трубопроводы и корпуса оборудования первого и третьего контуров, питательные трубопроводы и часть вспомогательных трубопроводов второго контура); Эти стали имеют скорость общей коррозии в 10-100 раз меньшую, по сравнению с углеродистыми сталями, и на скорость коррозии практически не влияют содержание 02, С02, сульфатов, нитратов, фосфатов и карбонатов в широком диапазоне рН. Однако скорость коррозии возрастает в присутствии хлоридов и фторидов;

- циркониевые и ниобиевые сплавы, используемые при изготовлении оболочек ТВЭЛ. Циркониевые сплавы в чистой воде при температурах 300-330 °С легко пассивируются с образованием плотной оксидной пленки. Однако при более высоких температурах и возрастании концентрации кислорода более 0,1 мг/кг защитная пленка разрушается. Повышенные содержания хлоридов вызывают язвенную коррозию и коррозионное растрескивание;

- углеродистые низколегированные спиши перлитного класса, используемые для изготовления паропроводов.

Существенноувеличивают скорость коррозии повышение концентрации кислорода до значения > 0,02 мг/кг, снижения значения рН < 3, наличие в воде различных солей, С02 и хлоридов; - медь и ее сплавы МН-70-30 (мельхиор) и МНЖ используются для изготовления трубопроводов конденсатной системы и поверхности теплообмена в главных конденсаторах. Скорость коррозии меди и ее сплавов в деаэрированной и обессоленной воде мала. Повышение содержания кислорода, углекислоты, сульфатов, хлоридов ускоряет процессы коррозии, но при низких температурах, при которых работает конденсатная система, это ускорение несущественно.

Таким образом, для снижения скорости коррозии и выноса продуктов коррозии в теплоноситель необходимо во всех контурах ятремиться к низкому содержанию в воде кислорода, хлоридов, фторидов, растворенных солей и газов и поддерживать оптимальное значение рН, которое для циркония составляет 6,5-8; для перлитных и аустенитных сталей 9-12.

Тип водно-химического режима для ЯЭУ выбирается в зависимости от состава материалов и условий работы контуров (давления, температуры, наличия и интенсивности ионизирующих излучений), типа системы очистки теплоносителя, использования технологических присадок, таких как борная кислота, азот и т.д.).

Число водно-химических режимов, используемых в ЯЭУ, достаточно велико, но все они могут быть разделены на две группы: бескоррекционные режимы, при которых в воду не вводятся никакие присадки; и коррекционные режимы, требующие введения в воду различного рода присадок для поддержания желательных значений рН, концентрации кислорода, изменения химического состава продуктов коррозии, скорости их выноса в воду и т.д.

Бескоррекционные режимы наиболее просты и широко используются в контурах с обескислороженной и обессоленной водой, имеющих достаточно эффективные системы очистки воды от продуктов коррозии и примесей. Для судовых ЯППУ такие режимы обычно применяются в третьем и втором контурах.

В третьем контуре, не имеющем практически никаких утечек воды (контур герметичен), оборудование и трубопроводы которого изготовлены преимущественно из нержавеющей стали, осуществляется: постоянная очистка воды от продуктов коррозии, для чего часть воды (~ 1 % от общего расхода) пропускается через ионообменный фильтр; и постоянное удаление из контура кислорода и водорода, образовавшихся при радиолизе воды.

Во втором контуре, конденсатные трубопроводы которого изготавливаются из меди а питательные из нержавеющей стали, применение бескоррекционного режима осуществляется с помощью очистки всего потока конденсата в ионообменных фильтрах и удаления растворенных газов из конденсата в главном конденсаторе, деаэраторах и ионообменных фильтрах. При этом периодически, при выведенной из действия установке, осуществляется промывка трубных систем парогенераторов с целью удаления солевых отложений с внутренней поверхности труб ПГ.

Наиболее важным и ответственным направлением является выбор и поддержание водно-химического режима работы первого контура ЯППУ. Обычно при этом используются коррекционные водно-химические режимы, основными из которых являются аммиачный и аммиачно - фосфатный режимы.

Аммиачный режим создается и поддерживается за счет использования азота в системе компенсации объема теплоносителя, первоначального заполнения контура водой, содержащей раствор аммиака. При аммиачном режиме в контур вводится водный раствор аммиака (гидроокись аммиака NH4OH) так, чтобы его концентрация обеспечивала

слабощелочной режим в контуре при рН = 9 ÷ 10,5. Для предотвращения постоянной корректировки водного режима работы контура в ионообменном фильтре первого контура используется катионит в аммонийной форме и анионита в гидроксильной форме. Снижение концентрации растворенного кислорода достигается первоначальным введением в контур гидразин-гидрата, и в последующем при работе установки, как правило, не контролируется.

Лммиачно - фосфатный режим создается и поддерживается за счет использования азота в системе компенсации объема теплоносителя, первоначального заполнения контура водой, содержащей раствор аммиака и двузамещенного фосфата аммония.

При ухудшении показателей качества воды осуществляется промывка контура через ионообменные фильтры. Если при этом показатели качества не восстанавливаются, производится замена загрузки фильтра и промывка повторяется.

В некоторых типах установок с большим запасом реактивности в активной зоне для компенсации реактивности используется введение в первый контур раствора борной кислоты. При этом снижение рН не может быть полностью скомпенсировано аммиаком, поэтому дополнительно для поддержания слабощелочной среды приходится вводить в контур щелочи LiOH или КОН. Основным недостатком лития является образование тритиевой воды, являющейся одним из наиболее опасных радиоактивных отходов.

Поэтому наиболее предпочтительным является применение в таких установках раствора КОН, а водно-химический режим называют аммиачно - борно - калиевым режимом.

Контрольные вопросы

1. В чем состоит необходимость сепарации пара в котлах и парогенераторах?

2. От чего зависит содержание влаги в паре?

3. Как устроен дырчатый сепаратор пара и как происходит сепарация пара?

4. Как устроены жалюзийные сепараторы и как происходит в них сепарация пара?

5. Как устроены внутриколлекторные циклоны и как происходит в них сепарация пара?

6. Опишите конструкцию сепаратора с осевым подводом потока пара.

7. Опишите конструкцию и принцип действия выносных пленочных и центробежных сепараторов пара.

8. Назовите показатели воды.

9. Как обеспечивается докотловая обработка питательной воды?

10. Как обеспечивается внутрикотловая обработка воды?

11. Каким видам коррозии может подвергаться внутренняя поверхность пароводяного контура котла?

 








Дата добавления: 2015-08-31; просмотров: 3218. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Шрифт зодчего Шрифт зодчего состоит из прописных (заглавных), строчных букв и цифр...

Картограммы и картодиаграммы Картограммы и картодиаграммы применяются для изображения географической характеристики изучаемых явлений...

Практические расчеты на срез и смятие При изучении темы обратите внимание на основные расчетные предпосылки и условности расчета...

Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Разработка товарной и ценовой стратегии фирмы на российском рынке хлебопродуктов В начале 1994 г. английская фирма МОНО совместно с бельгийской ПЮРАТОС приняла решение о начале совместного проекта на российском рынке. Эти фирмы ведут деятельность в сопредельных сферах производства хлебопродуктов. МОНО – крупнейший в Великобритании...

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ ПЛОСКОЙ ФИГУРЫ Сила, с которой тело притягивается к Земле, называется силой тяжести...

СПИД: морально-этические проблемы Среди тысяч заболеваний совершенно особое, даже исключительное, место занимает ВИЧ-инфекция...

Концептуальные модели труда учителя В отечественной литературе существует несколько подходов к пониманию профессиональной деятельности учителя, которые, дополняя друг друга, расширяют психологическое представление об эффективности профессионального труда учителя...

Конституционно-правовые нормы, их особенности и виды Характеристика отрасли права немыслима без уяснения особенностей составляющих ее норм...

Толкование Конституции Российской Федерации: виды, способы, юридическое значение Толкование права – это специальный вид юридической деятельности по раскрытию смыслового содержания правовых норм, необходимый в процессе как законотворчества, так и реализации права...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.009 сек.) русская версия | украинская версия