Водно-химические режимы ТЭС и их расчёт: Учебное пособие, страница 36

(1,3 – коэффициент, учитывающий разбавление конденсата турбины в деаэраторе);  равен 0,715,  а

,     мкг/кг ,       (8-13)

где - содержание растворённого кислорода, соединений железа и меди, мкг/кг (таблица П.3 Приложения).

Для насыщения питательного тракта блока гидразином в пусковой период, как правило, повышают его дозировку. В период стабильной работы блока поддерживают умеренную дозу гидразина. Нормальная дозировка гидразина в должна обеспечить содержание N₂H₄ перед котлом  20-60 мкг/кг [3].

8.2.2  Нейтральный водный режим с дозированием газообразного кислорода

Нейтрально-кислородный водный режим (НКВР) нашёл широкое распространение в теплоэнергетике для вод с удельной  электрической проводимостью не выше 0,2·10⁴ См/м. На энергоблоках, работающих на НКВР, наблюдается (по сравнению с ГАВХР) снижение количества рыхлых  отложений в котлах и турбине, рост длительности межпромывочного периода котла и фильтроциклов, уменьшение концентрации железа в питательной воде до 4-5 мкг/кг [12].

Нейтральный водный режим предусматривает ввод кислорода в газообразной форме в нейтральную или слабощелочную воду. При этом на поверхности металла образуется защитный (пассивирующий) слой, состоящий из оксигидрата железа. Для того чтобы защитный слой из оксигидрата железа образовался на всей поверхности металла котла, должны быть выполнены следующие условия:  достаточная концентрация растворённого кислорода в питательной воде; температура  среды; необходимая концентрация гидроксильных ионов на анодных участках; отсутствие конкурирующих с гидроксильными ионами других анионов Сl^-, SO₄^2-, которые за счёт образования солей могут повышать растворимость трёхвалентного железа.

Защитные свойства оксидных плёнок определяются их структурой (пористостью), толщиной и адгезией к металлу. Пассивное состояние металла обеспечивает плотные, сплошные, тонкие оксидные плёнки. По составу оксидные плёнки могут состоять из различных модификаций: гематита Fe₂O₃, магнетита Fe₃O₄ и вюстита FeO. Соотношение указанных компонентов зависит от температуры среды и характера ВХР.

Механизм воздействия кислорода на сталь в условиях пароводяного тракта котлов сложный. До сих пор нет строгих представлений о том, чем вызвано снижение скорости растворения перлитных сталей в присутствии кислорода: пассивацией поверхности металла в результате адсорбции кислорода или образованием на границе раздела металл-вода третьей фазы (оксида металла) , препятствующей контакту поверхности углеродистой стали с водой. Можно лишь вести речь об общих закономерностях реакций в системе железо – вода при различной температуре рабочей среды.  Так, при температуре ниже  250 ⁰С реакции в системе железо–вода протекают преимущественно в соответствии с электрохимическими закономерностями. При более высоких температурах железо контактирует не с водой, а с водяным паром, поведение которого описывается законами газообразной среды. В нейтральной среде и в присутствии кислорода в интервале температур  400-575 ⁰С внешний слой может окисляться до гематита. Граница между внешним и внутренним слоями разделяет всю толщу слоя в соотношении 0,4 и 0,6. Весь оксидный слой растёт одновременно по обе стороны первоначальной поверхности металла. Структура этих двух слоёв различна.

Свободный рост кристаллов магнетита происходит в результате длительного воздействия воды высокой температуры на поверхности ферритной составляющей стали. При перекрытии перлитной  составляющей  на поверхности металла образуется сплошной слой магнетитовой плёнки. Рост плёнки происходит за счёт диффузии ионов железа в верхние слои и ионов кислорода к основе. Окисляющее действие кислорода проявляется за счёт прямого воздействия его на  кристаллы плёнки (окисление магнетита до гематита) и окисления металла кислородом, проникшим между кристаллами. Защитные действия “самопроизвольной” магнетитовой плёнки недостаточно высоки, особенно при температурных “скачках”.

При наличии кислорода в паре приходится считаться также с прямым окислением железа.