Водно-химические режимы ТЭС и их расчёт: Учебное пособие, страница 25

Масса слоя железа толщиной 0,1 мм на площади 1 м²  равна:

 г.

Следовательно, требуемое количество кислорода составит  780·0,43=336 г.

Количество образующейся Fe₂O₃ можно определить из отношения

 г.

При выводе этого соотношения принято во внимание, что формулу гидроокиси железа можно представить в следующем виде :

.

7-2. По условиям примера 7-1. Определить количество образующегося водорода в предположении, что коррозия происходит с участием ионов водорода, т.е. с водородной деполяризацией.

Решение.

Основное уравнение процесса коррозии с водородной деполяризацией может быть представлено в следующем виде:

.

Оно позволяет составить пропорцию, рещение которой даёт следующее выражение:                               г,

что составит 310 л в нормальных условиях.

7-3. Щёлочность и сухой остаток котловой воды двух котлов, установленных в промышленной котельной, соответственно равны: Щ_КВ= 12  мг-экв/кг ; S_КВ= 3700 мг/кг и Щ_КВ= 4 мг-экв/кг ; S_КВ= 600 мг/кг.

В каком котле котловая вода более агрессивна в отношении межкристаллитной коррозии, если судить об этом по её относительной щёлочности при условии, что котловую воду не фосфатируют ?

Решение.

Относительная щёлочность котловой воды для первого котла равна:

 %.

Для второго котла , соответственно, : %.

Так как Щ_ОТ второго котла превышает допустимое значение (%), поэтому котловая вода в нём более агрессивная чем в первом котле в отношении межкристаллитной коррозии.

8.  Водно-химические режимы

8.1  Водно-химические режимы барабанных котлов

8.1.1  Гидразинно-аммиачный водный режим

Загрязнение питательной воды ТЭС продуктами коррозии конструкционных материалов (оксидами железа, меди, цинка) обусловлено присутствием в ней коррозионно-активных газов О₂ и СО₂.

Обогащение питательной воды углекислотой сопровождается резким снижением рН среды в соответствии с реакцией:

;

.

В таких условиях протекает водородная деполяризация, в результате чего на катодных участках выделяется молекулярный  водород  Н₂, а при одновременном присутствии в воде О₂ и СО₂ ещё и коррозия с кислородной деполяризацией, образуя ионы ОН^-.    Анодные участки металла растворяются, посылая в раствор ионы Fe²⁺, которые  с ионами ОН^- образуют Fe(OH)₂. В присутствии кислорода Fe(OH)₂ окисляется до Fe(OH)₃. При параллельных процессах кислородной и водородной деполяризации твёрдая фаза гидроксидов железа, имея слабое сцепление с поверхностью металла, поступает в питательную воду [6].

На скорость процессов коррозии с кислородной и водородной деполяризацией оказывает влияние рН среды. Так, коррозия с водородной деполяризацией практически прекращается при значении рН раствора более 8,8. Поэтому, для обеспечения нормируемого качества питательной воды водный режим барабанных котлов во всех случаях должен быть щелочным.

Для подавления коррозии с водородной деполяризацией на электростанциях применяется амминирование питательной воды. Ионы  гидроксила, образующиеся при диссоциации аммиака, нейтрализуют ионы  водорода, обусловленные диссоциацией свободной углекислоты:

;

;

.

Для полного связывания 1мг СО₂ требуется 0,4 мг NH₃ . В результате нейтрализации угольной кислоты аммиаком образуется карбонат или бикарбонат аммония NH₄HCO₃, (NH₄)₂CO₃.

В рабочих условиях котлов происходит разложение продуктов амминирования согласно уравнениям:

;

.

Из воды в пар переходят NH₃ и СО₂ и удаляются с ним из котла. В котловой воде остаётся не более 10-15 % аммиака, введённого с питательной водой, причём часть его удаляется продувкой.

В перегретом паре NH₃ и СО₂ существуют раздельно, а при конденсации пара они взаимодействуют с образованием карбоната аммония. Таким образом, достигается полное исключение или существенное снижение скорости углекислотной коррозии.

В связи стем, что в тепловой схеме ТЭС непрерывно удаляются NH₃ и СО₂ в деаэраторах, с отсосом паровоздушной смеси из конденсаторов и теплообменных аппаратов, для поддержания рН питательной воды в оптимальных пределах (9,1±0,1) необходима непрерывная подача аммиака в питательный контур.