Гидратной щелочности

Подшламовая коррозия, связанная с образованием концентрированных растворов NaOH, получила название щелочной. Она развивается обычно на огневой стороне экранных труб барабанных парогенераторов в местах скопления отложений. Уязвимыми в отношении щелочной коррозии являются также сварные швы, на неровностях которых часто скапливаются частицы шлама. Повреждения металла при щелочной коррозии имеют вид язвин или раковин диаметром до нескольких десятков миллиметров. В пределах раковин металл утончается довольно равномерно. Истонченная стенка на дне раковины под давлением рабочей среды в определенный момент разрывается, и тогда в трубе появляется свищ. Скорость щелочной коррозии колеблется от долей миллиметра до 1 мм в год. Для предотвращения щелочной коррозии необходимо уменьшать долю едкого натра в общем солесо-держании котловой воды. Установлено, что если гидратная щелочность котловой воды составляет не более 20 % общего ее со-

Гидратная щелочность обусловлена концентрацией в воде гидроксильных анионов ОН", карбонатная щелочность — карбонатных анионов СОз" и бикарбонатная — анионов НСОз. Особое значение имеет содержание в воде гидратной щелочности, которая агрессивно воздействует на металл поверхностей нагрева.

Следует остерегаться применения внутрикотловой обработки воды для чугунных секционных котлов, которые из-за сложной конфигурации поверхностей нагрева не могут быть очищены от отложений механическими способами. Водоподготовка для тепловых сетей без непосредственного разбора воды осуществляется аналогичными приемами и обычно организовывается на общей установке. В связи с менее высокими требованиями по остаточному содержанию солей жесткости вода для питания теплосети отбирается после фильтров первой ступени катионирования. Если жесткость этой воды не превышает 50 мкг-экв/кг, допустимо для подпитки теплосети совместно использовать также продувочную воду котлов. Следует только в целях предупреждения щелочной коррозии латунных трубок бойлеров не допускать наличия в смеси котловой и химически обработанной воды рН более 11 (гидратная щелочность воды должна отсутствовать).

Процесс известкования можно проводить в бикарбонатом или гидратном режимах. В первом случае остаточная бикарбонатная щелочность составляет 0,05—0,2 мг-экв/л, а во втором — достигается гидратная щелочность 0,05 — 0,2 мг-экв/л. В бикарбонатном режиме оса1ждается преимущественно СаСО3, а в гидратном также и Mg(OH)2 '. Минимальная общая щелочность известкованной воды получается в случае, когда Щисх^[Са]исх--)-Дк при отсутствии как гид-ратной, так и бикарбонатной щелочности, а для случая, когда ЩЯсх> [Са]ис:<-)--j-Дк при минимальной гидратной щелочности, обеспечивающей необходимую величину, ДМ§=Щисх — [Са]„сх— Дк. Однако в промышленных условиях вести строгий режим дозирования извести практически невозможно. Поэтому обычно процесс известкования проводят в гидратном режиме с гидратной щелочностью, равной 0,05 — 0,2 мг-экв/л (pH=t9,6-s-10,4) [4]. Расчетная доза извести (мг-экв/л) определяется по формуле

1. Недостаточная гидратная щелочность известкованной воды или плохое осветление ее. Эти явления должны быть устранены путем упорядочения условий обработки воды.

При этом возникают некоторые затруднения, связанные с тем, что при введении в воду одновременно с известью также и обескремнивающего реагента гидратная щелочность обработанной воды, определяемая ацидиметрически (титрационная «гидратная» щелочность), значительно отличается от подлинной концентрации гидроксильных ионов.

2. Щелочность воды не выше 0,8 мг-экв/л (для вод, не обладающих избыточной щелочностью). При Д(исх>2,5 мг-экв/л, а также в случае возможности повышения Дк до 1 мг-экв/л (для вод с исходной щелочностью меньше 1,5 мг-экв/л) Щост—0,7 мг-экв/л. «Гидратная» щелочность, составляет, как правило, до 0,2 и не больше 0,4 мг-экв/л.

В результате при фосфатно-щелочном режиме гидратная щелочность котловой воды может достигать значительной величины (рН>11), вызывающей коррозию металла.

Из приведенных уравнений видно, что гидратная щелочность котловой воды будет влиять на степень гидролиза фосфатов, что следует учитывать при оценке ионного состава котловой воды в рабочих условиях.

кает гидратная щелочность.

бых кислот, например, угольной (НСОз~, С0з~~). Поскольку в большинстве природных вод преобладают карбонаты, обычно различают лишь гидрокарбонатную и карбонатную щелочность. При некоторых приемах обработки воды и при рН>8,5 возникает гидратная щелочность.

Доза извести для каждого опыта выбиралась для создания гидратной щелочности в осветленной воде 0,1—0,2 мг-экв/л и составляла 7,5—8,5 мг-зкв/л. Усредненные значения, а также значения среднеквадратичных отклонений опытных данных приведены в табл. 5.4.

Ускорить процесс коррозионных разрушений могут и химические факторы. Важное значение имеет чистота внутренних поверхностей нагрева котла. Загрязнения, имеющиеся на поверхности экранной трубы, могут способствовать упариванию котловой воды под слоем накипи или в толще отложений, если они имеют губчатую структуру, что особенно часто встречается у железоокис-ных и медных накипей. Ускорение коррозии экранных труб возможно также в присутствии гидратной щелочности котловой воды, особенно при ее глубоком управлении.

Гидратная щелочность обусловлена концентрацией в воде гидроксильных анионов ОН", карбонатная щелочность — карбонатных анионов СОз" и бикарбонатная — анионов НСОз. Особое значение имеет содержание в воде гидратной щелочности, которая агрессивно воздействует на металл поверхностей нагрева.

ного режима [Л. 135]. Режим избыточной гидратной щелочности приводит к росту трещин, а режим фосфатной щелочности способствует их консервации [Л. 135]. В [Л. 136] образование трещин в опускных отверстиях объяснялось пульсацией температуры в опускных трубах, вызывающей знакопеременные тепловые напряжения и разрушение от усталости [Л. 136].

Тот факт, что образование трещин произошло в котле, эксплуатировавшемся с котловой водой без избыточной гидратной щелочности, а сами трещины образовались на основном теле барабана в водяной полости,

Когда взмучивание воды в осветлителе уже произошло, целесообразно снизить его нагрузку до 50—70% и поработать некоторое время на таком режиме. Если этого недостаточно, следует осветлитель остановить на 15— 20 мин. Одновременно следует получить путем анализа проб, отобранных из разных точек по высоте осветлителя, необходимую информацию относительно причины, вызвавшей взмучивание, положения уровня слоя взвешенного осадка, концентрации взвешенных веществ, карбонатной и гидратной щелочности, концентрации Са и Mg. В качестве быстрой меры необходимо увеличить продувку шламоуплотнителя, чтобы воспрепятствовать подъему шлама на более высокие горизонты. Следует также увеличить до максимума отбор осветленной воды из шламоуплотнителя. Одновременно нужно исключить возмущающие причины. Если удастся этими мерами задержать подъем шлама, дальнейшая нормализация режима работы осветлителя не составит труда.

Процесс известкования можно проводить в бикарбонатом или гидратном режимах. В первом случае остаточная бикарбонатная щелочность составляет 0,05—0,2 мг-экв/л, а во втором — достигается гидратная щелочность 0,05 — 0,2 мг-экв/л. В бикарбонатном режиме оса1ждается преимущественно СаСО3, а в гидратном также и Mg(OH)2 '. Минимальная общая щелочность известкованной воды получается в случае, когда Щисх^[Са]исх--)-Дк при отсутствии как гид-ратной, так и бикарбонатной щелочности, а для случая, когда ЩЯсх> [Са]ис:<-)--j-Дк при минимальной гидратной щелочности, обеспечивающей необходимую величину, ДМ§=Щисх — [Са]„сх— Дк. Однако в промышленных условиях вести строгий режим дозирования извести практически невозможно. Поэтому обычно процесс известкования проводят в гидратном режиме с гидратной щелочностью, равной 0,05 — 0,2 мг-экв/л (pH=t9,6-s-10,4) [4]. Расчетная доза извести (мг-экв/л) определяется по формуле

Обработанный РР после сатуратора содержит в основном ионы Са, Na, SO4 и ОН. При этом ионы Mg практически отсутствуют ввиду высокой остаточной гидратной щелочности раствора.

При дальнейшем пропускании через катионит неподкисленной продувочной воды испарителей ионы натрия последней хорошо замещают ионы водорода из слабокислотной части катионита, так как высокий рН регенерата, вследствие содержания в продувочной воде карбонатных и гидратных ионов, способствует повышению диссоциации слабокислотных групп катионита. Одновременно происходит вытеснение ионов жесткости и водорода из сильнокислотных функциональных групп и устранение карбонатной и гидратной щелочности продувочной воды. Непрореагировавшие ионы водорода, вытесненные из начальных по ходу регенерата слоев катионита, перемещаясь дальше, регенерируют слабокислотные функциональные группы следующих слоев катионита и затем, вытесняясь ионами натрия, нейтрализуются щелочными ионами продувочной воды.

Для предотвращения выпадения карбоната кальция и гидроокиси магния в толще катионита производилось подкисление свежего раствора путем дозирования кислоты после регенерационного насоса. Дозировка проводилась из расчета полного устранения гидратной щелочности и перевода карбонатной щелочности в бикарбонатную. Удельный расход кислоты составлял 90—100 г/м3 умягченной воды.

Минимальная общая щелочность известкованной воды будет получена в первом случае, рассмотренном выше {ЩИСк < [Са]исх + Дк}, при отсутствии как «гидратной», так и «бикарбонатной» щелочности, во втором случае {ЩИСх > [Са]исх + Дк} — при минимальном значении «гидратной» щелочности, обеспечивающей необходимую величину AMg. Однако в промышленных условиях вести режим дозирования извести столь строго практически невозможно. Поэтому обычно поддерживают в известкованной воде гидратную щелочность порядка 0,05 — 0,2 мг-экв/л, идя на некоторое выделение Mg2+, даже если это и не требуется по условиям снижения щелочности. При «гидратном» режиме известкования выделение Mg2+ в первом случае и выделение Mg2+ сверх величины AMg во втором случае не сопровождается снижением жесткости: происходит лишь замена Mg2+ на Са2+ (см. ранее стр. 72). В первом случае можно соблюдать и так называемый «бикарбонатный режим». При этом известь дозируют с таким расчетом, чтобы бикарбонатная щелочность, определяемая титрованием, составляла 0,0 — 0,2 мг-экв/л, избегая при этом появления «гидратов». Попеременное наличие в известкованной воде на выходе из осветлителя то «гидратной», то «бикарбонатной» щелочности недопустимо, так как это приведет к нестабильности воды (см. гл. 9).