Системы химико-технологического мониторинга водно-химического режима тепловых электростанций: Учебное пособие, страница 29

Характерные реакции аммиака:

как основания:

 =(5.1)

как восстановителя:

 =- (5.2)

как комплексообразователя:

=(5.3)

Аммиак хорошо растворим в воде, однако его раствор содержит малое количество ионов:

(5.4)

Ион аммония не проявляет восстановительных и комплексообразующих свойств. Кроме того, константа диссоциации аммиака с ростом температуры уменьшается, количество ионов и  уменьшается, а количество аммиака увеличивается, следовательно, растут комплексообразующие свойства. Комплексообразование приводит, в свою очередь, к изменению потенциала среды. В процессе комплексообразования изменяется и окислительно-восстановительный потенциал среды:

 (5.5),

где Е- потенциал реакции комплексообразования; Е⁰- стандартный потенциал реакции; К_Н-константа нестойкости комплексного соединения; а_Lⁿ и а_К- активности лигандов и комплексных ионов; n-стехиометрические коэффициенты лигандов в электродной реакции; F – число Фарадея; R- газовая постоянная; Т –абсолютная температура.

Для медьсодержащих сплавов оптимальным является значение рН=7,5¸9,0, скорость коррозии меди минимальна при рН=8¸8,5 для концентраций кислорода 10-20 мкг/дм³ при низкой электропроводности среды.

В конденсате тракта ПНД при ГАВР всегда присутствуют значительные количества аммиака и некоторое количество кислорода, в тоже время отсутствует гидразин. Эти условия и приводят к значительной коррозии медьсодержащих сплавов, поскольку аммиак в присутствии кислорода взаимодействует с медью, образуя аммиачные комплексы меди. Эти комплексы меди в температурной области 155-265 ⁰С могут взаимодействовать по электрохимическому механизму с металлическим железом:

 (5.6)

Протекание этой реакции должно приводить к увеличению содержания железа в питательной воде. Увеличение содержания железа в питательной воде и одновременно снижение концентрации меди в этом тракте являются, по-видимому, взаимосвязанными процессами, причем более положительный потенциал меди по сравнению с железом может приводить к электрохимическому процессу:

 (5.7)

  (5.8)

В соответствии с уравнениями (5.6)-(5.8) физико-химические процессы взаимодействия железа, меди и аммиака приводят к частичному осаждению меди в ПВД и выносу железа и меди в барабан с дальнейшим осаждением этих продуктов на поверхностях нагрева. Не исключено, что аммиак может образовывать с железом комплексный катион , который в теплоносителе может быть источником гидроокисей по схеме:

   (5.9)

Избыток ионов аммония в растворе способствует растворению гидроокисей двухвалентного железа в отсутствие кислорода по схеме:

  (5.10)

В соответствии с уравнениями (5.9),(5.10) в теплоносителе должна поддерживаться повышенная концентрация железа. Это подтверждает нецелесообразность дозировки аммиака для поддержания рН=9,1±0,1.

На современных тепловых электростанциях до сих пор остается значительное количество энергоблоков с барабанными котлами, работающих при ГАВР. Этот режим широко распространен в теплоэнергетике благодаря многолетнему его применению.

 Впервые, гидразин стал применяться для химического обескислораживания питательной воды котлов в 40-х годах в Германии.

Гидразин применяется на станциях в качестве восстановителя, помогает образованию защитной пленки. Максимальные восстановительные свойства гидразина проявляются при температурах около 150 ⁰С  и при рН=9411 (до тракта питательной воды высокого давления и экономайзеров котлов), поэтому легко вступает во взаимодействие с растворенным кислородом и другими окислителями, тем самым предотвращая кислородную коррозию оборудования пароводяных контуров, работающих при коррекционных ВХР. При понижении рН гидразин не предупреждает коррозию, а несколько усиливает ее вследствие образования перекиси водорода. Максимальный ингибирующий эффект гидразина наблюдается при температуре около 150 ⁰С, т.е. до тракта питательной воды высокого давления и экономайзеров котлов, в пределах нахождения конденсата и питательной воды в системах регенерации низкого давления от конденсаторов турбин до деаэраторов питательной воды.