КАЧЕСТВО ПРИРОДНЫХ ВОД

Поверхностные воды рек, озер и искусственных водо­хранилищ имеют наибольшее значение для водоснабже­ния тепловых электростанций. Качество этих источников водоснабжения определяется количеством и качеством поступающих в них подземных и поверхностных вод, а также стоков от промышленных и коммунальных пред­приятий. Так как количество воды поверхностного стока реки меняется в течение года в значительных пределах (периоды снеготаяния, периоды учащенных и редких дождей и т. п.), меняется также и качество речной во­ды. Сооружение на реках гидростанций с большими во­дохранилищами способствует стабилизации качественных показателей воды этих рек ниже плотин на протяжении года.

Кроме изменения качества речной воды в данном ее месте по времени, следует учитывать также изменение его по длине реки. Это имеет существенное значение для рек с большой протяженностью, в которые впадают при­токи с различным качеством воды.

Воды рек обычно содержат относительно небольшое количество растворенных солей — не больше 500— 600 мг/кг; реки с более минерализованной водой встреча­ются преимущественно в засушливых районах. Основны­ми компонентами химического состава речных вод явля­ются катионы Са^2+, Mg²⁺ и Na+ и анионы НСО₃^- SO₄^2- и CL^-.

Маломинерализованные воды рек содержат пре­имущественно ионы Са²⁺ и НСО₃^-. По мере повышения минерализации речных вод содержание в них ионов Na⁺, SO₄^2- и Cl^- повышается. Содержание растворенного ки­слорода в воде рек бывает близким к растворимости его при данной температуре. Исключением является подлед­ный период, когда содержание кислорода в воде часто бывает ниже его растворимости. Показатель рН речной воды обычно не выходит за пределы 6,5—7,5.

Речные воды, как правило, содержат некоторое коли­чество взвешенных веществ, сильно колеблющееся в за­висимости от времени года и количества выпадающих дождей. Воды средней полосы СССР содержат наиболь­шее количество взвеси в период после вскрытия ледя­ного покрова во время весеннего половодья. Минималь­ное содержание взвешенных веществ в речных водах бывает зимой, когда реки покрыты льдом и в них посту­пают преимущественно подземные (грунтовые) стоки. Зимой речная вода характеризуется повышенными минерализованностью и жесткостью. В летнее время каче­ство речной воды определяется соотношением между ко­личеством и качеством вод подземного и поверхностного стоков, питающих реку.

Реки северных областей СССР имеют сравнительно мягкую воду. Изменение количества воды поверхностных стоков практически почти не сказывается на качестве воды этих рек, так как воды подземных и поверхностных стоков в северных областях по своему качеству близки. Реки южных областей страны отличаются высокой жест­костью, обусловленной высокой жесткостью питающих их грунтовых вод. При сравнительно небольшом количе­стве атмосферных осадков, выпадающих в бассейнах этих рек, разбавляющее действие вод поверхностных сто­ков невелико.

Воды с преобладанием карбонатной жесткости над некарбонатной составляют 80% вод всех рек и озер СССР. Такие воды отличаются малой минерализованностью. Воды с преобладанием некарбонатной жесткости над карбонатной характерны преимущественно для райо­нов Донбасса, Приазовья, Казахстана и обычно характе­ризуются высокой минерализованностью. В засушливых зонах СССР (Донбасс, Казахстан и др.) решающее зна­чение в качестве источников водоснабжения имеют пруды.

Воды океанов и морей имеют примерно одинаковое соотношение концентрации катионов и анионов. Солесодержание вод океанов и открытых морей равно при­близительно 35 г/кг, а солесодержание внутренних морей (Балтийского, Каспийского и Черного) 7,5—16,0 г/кг. Основными компонентами химического состава морских вод являются ионы натрия и хлора. Общая жесткость воды океанов находится в пределах 215—225 мг-экв/кг, в том числе карбонатная жесткость составляет около 15 мг-экв/кг.

Подземные воды отличаются большим разнообрази­ем химического состава. Степень минерализации подзем­ных вод зависит от условий залегания водоносного гори­зонта и колеблется в пределах от 100 мг/кг до несколь­ких граммов на I кг. Воды артезианских скважин при правильном их устройстве, как правило, не содержат взвешенных веществ. Количество растворенного в под­земных водах кислорода бывает обычно меньше предель­ной растворимости кислорода при данной температуре. Нередко подземные воды содержат значительные коли­чества растворенной углекислоты, а также железа и се­роводорода.

Глава вторая

КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛА ПАРОСИЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ И МЕТОДЫ БОРЬБЫ С НЕЙ

2-1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Металлы и сплавы, употребляемые для изготовления теплоэнергетического оборудования, обладают способ­ностью вступать во взаимодействие с соприкасающейся с ними средой (вода, пар, газы), содержащей те или иные коррозионноагрессивные примеси (кислород, уголь­ная и другие кислоты, щелочи и др.). В результате воз­действия агрессивной среды происходит коррозионное разрушение металла или сплава вследствие электрохи­мических и химических процессов, которое обычно на­чинается с поверхности и более или менее быстро про­двигается вглубь.

При появлении на поверхности металла макро- или микрогальванических элементов на тех участках, где он соприкасается с растворами электролитов и влажным паром, протекает электрохимическая коррозия, которая наиболее часто встречается в практике эксплу­атации тепловых электростанций. Этому виду коррозии подвержены водоподготовительное оборудование; все элементы тракта питательной воды и трубопроводы, воз­вращающие конденсат с производства, парогенераторы; атомные реакторы; конденсаторы паровых турбин и теп­ловые сети.

При эксплуатации указанного паросилового обору­дования всегда существуют условия для протекания электрохимической коррозии, в том числе: контакт раз­личных металлов, неоднородность поверхности, наруше­ние кристаллической решетки металла, неравномерность температурного поля, различие концентрации примесей в слоях раствора, контактирующих с металлом, и ряд других факторов.

Химическая коррозия происходит в результа­те непосредственного окисления котельного металла вы­сокоперегретым паром.

В практике эксплуатации энергоустановок наблю­даются также комбинированные случаи разрушений металла, т. е. совместное протекание химической и элект­рохимической коррозии. В результате коррозионного воздействия агрессивных агентов на металл непосредствен­но на его поверхности и в тесном контакте с ним обра­зуется защитная микропористая окисная пленка, кото­рая представляет собой продукт коррозии металла и тормозит дальнейшее развитие коррозионного процесса. Чем полнее и равномернее окисная пленка покрывает поверхность металла, чем меньше в ней трещин, тем более высокими защитными свойствами она обладает.

В практических условиях защитные свойства пленки определяются не только тем сопротивлением, которое она оказывает коррозионноагрессивному агенту, но и ее сохранностью. Наибольшую целостность имеют защит­ные пленки, обладающие хорошим сцеплением с металлом, достаточно прочные и пластичные, с минимальной разницей в коэффициентах линейного расширения по сравнению с металлом.

Повреждения защитной пленки могут быть вызваны механическими, химическими или термическими процес­сами. Коробление барабанов парогенераторов, резкие колебания температуры стенки парообразующих труб вследствие попеременного омывания их водой и паром, воздействие на поверхность котельного металла концент­рированных растворов NaOH при глубоком упаривании котловой воды и т. п. — все эти процессы могут разру­шать защитную окисную пленку. Если защитная пленка по тем или иным причинам растрескивается и отслаи­вается от металла, то процесс коррозии развивается дальше с повышенной скоростью, которая постепенно замедляется, пока вновь не произойдет очередное раз­рушение защитной пленки. Следствием коррозии элемен­тов парогенератора и тракта питательной воды является отложение окислов металлов как в парообразующих и пароперегревательных трубах, так и в проточной части паровой турбины.

Статистические данные свидетельствуют о том, что больше половины аварий и значительное число эксплуа­тационных неполадок, происходящих на тепловых элек­тростанциях из-за дефектов водного режима, вызваны коррозионными повреждениями основного и вспомога­тельного оборудования.

Основными источниками появления окислов железа и меди в теплоносителе являются:

а) коррозия элементов водопарового тракта, в том числе водоподготовительного оборудования, трубных пучков регенеративных подогревателей и конденсаторов турбин, конденсатопроводов, баков для хранения обессоленной воды и конденсатов и др.;

б) коррозия водяных экономайзеров;

в) стояночная коррозия находящихся в резерве парогенераторов и вспомогательного оборудования при отсутствии их эф­фективной консервации;

г) разрушение слоя окалины и окисных отложений на внутренних поверхностях ба­рабанов, парообразующих и пароперегревательных труб;

д) неэффективная шламовая продувка парогене­раторов.

На электростанциях сверхвысокого и сверхкритиче­ского давлений наблюдается коррозионное растрескива­ние элементов оборудования, выполненных из аустенитных сталей. В практике известны случаи, когда этот опасный вид коррозии приводит за очень короткий срок к аварийному выходу из строя агрегатов. Коррозия эле­ментов проточной части паровой турбины приводит к увеличению радиального зазора между лопатками и корпусом, что влечет за собой ухудшение к. п. д. тур­бины.

Последствия коррозии паровых турбин, находящих­ся в резерве, весьма опасны. Поэтому защита их от коррозии во время простоев является таким же обяза­тельным мероприятием, как и защита в процессе эксплу­атации.

Необходимо учитывать, что коррозионные поврежде­ния (свищи, трещины) конденсаторных труб как с паро­вой стороны (под действием NH₃ и О₂), так и с водяной стороны (под действием агрессивной охлаждающей во­ды) могут привести к опасным загрязнениям конденса­та из-за присосов охлаждающей воды.

Сужение поперечного сечения теплофикационных се­тей вследствие образующихся при коррозии бугров или наростов окислов железа приводит к увеличению гид­равлического сопротивления и снижению пропускной способности сетей. При работе тепловых сетей немалые неприятности причиняет обогащение воды продуктами коррозии, что может вызвать скопление их в застойных местах или на участках с малыми скоростями движения. Забивание коррозионными отложениями местных систем отопления целиком выводит из работы отдельные прибо­ры и стояки.

Актуальность борьбы с коррозией в теплофикацион­ных системах централизованного горячего водоснабжения связана со значительным ростом протяженности коммуникаций. Предотвращение возникновения корро­зии оборудования паротурбинных установок и теплофи­кационных систем, а также поддержание длительной сохранности защитной окисной пленки на поверхности металла являются сложной задачей, для решения кото­рой необходимо применять современные средства под­готовки добавочной воды, обработки котловой воды, а также умело подбирать коррозионностойкие металлы и защитные покрытия.

Поиск по сайту: