Важность точного мониторинга конденсата растворенного кислорода/питательной воды

Эта статья призвана служить напоминанием о проблемах, связанных с коррозией, ускоряемой потоком, и о том, что мониторинг растворенного кислорода является важным инструментом для любой химической программы.

Брэд Бюкер, Buecker & Associates

Дентон Словачек и Жан Хольц, Hach

Автор Бюкер ​​часто видит в LinkedIn публикацию с общими рекомендациями по деаэрации питательной воды в парогенераторах высокого давления. Различные авторы этих комментариев, похоже, не осведомлены о проблеме коррозии с ускорением потока (FAC). Учитывая потенциально большое распространение постов в LinkedIn, многие люди могут подвергнуться критической дезинформации в этом отношении. Я писал о проблемах FAC в серии «Энергетика» прошлой осенью1, за которым последовала недавняя статья об анализе следов металлов для мониторинга коррозии питательной воды. мониторинг кислорода (DO) для контроля химического состава питательной воды.

Следующие ниже пункты представляют собой сжатый, в основном хронологический обзор эволюции химического состава питательной воды котлов высокого давления с середины прошлого века до наших дней.

· Обычным материалом для изготовления трубопроводов конденсата/питательной воды и труб котла всегда была мягкая углеродистая сталь. Он обеспечивает хорошую прочность при низкой цене.

· Давление и температура парогенератора постоянно повышались с 1930-х годов до середины века и далее для повышения эффективности котла. Внедрение регенеративного нагрева питательной воды стало важным шагом вперед в восстановлении некоторой энергии, которая в противном случае терялась бы в конденсаторе. Медные сплавы стали распространенным выбором в качестве материала для трубок нагревателей из-за приличной прочности меди и превосходных свойств теплопередачи. Сети питательной воды с трубами из углеродистой стали и медными сплавами в подогревателях питательной воды известны как системы смешанной металлургии.

Рисунок 1. Принципиальная схема крупного угольного энергоблока. Обратите внимание на несколько нагревателей питательной воды, включая деаэратор.3

· Железо и медь демонстрируют минимальную общую коррозию при слабощелочном pH, оптимальное значение для железа показано ниже на известной диаграмме Стурлы.

Рисунок 2. Растворение углеродистой стали в питательной воде в зависимости от pH и температуры. Примечание. Анализы pH проводятся при температуре 25°C.4.

Очевидно, что общая коррозия значительно уменьшается при повышении pH до диапазона от среднего до верхнего 9.

Тем не менее, более низкий диапазон в середине 8-х лучше для защитного оксида, который образуется на меди.5 Для смешанных металлургических систем общим ориентиром в течение многих лет было 8,8-9,1, чтобы сбалансировать контроль коррозии между двумя металлами, но современные рекомендации теперь предлагают 9.1-9.3.6 Аммиак или, в некоторых случаях, нейтрализующий амин (новый термин – подщелачивающий амин) был и остается химикатом для обработки, позволяющим установить правильный диапазон pH. Подщелачивающие амины имеют потенциальные преимущества и недостатки и должны быть тщательно оценены7.

· Поскольку в прошлом веке энергетические котлы росли в размерах и усложнялись, исследователи пришли к убеждению, что даже незначительные количества растворенного кислорода во время работы могут вызвать серьезную коррозию металлов, что справедливо для медных сплавов в аммиачной воде. Практически все агрегаты были оборудованы механическим деаэратором. Обычная гарантия на выбросы DA составляет 7 частей на миллиард DO.

· Даже 7 частей на миллиард считались чрезмерными, поэтому химическое удаление кислорода стало стандартом. Первоначально гидразин был предпочтительным поглотителем/восстановителем кислорода, но проблемы со здоровьем, связанные с обращением с этим химическим веществом, привели к замене гидразина такими соединениями, как карбогидразид, диэтилгидроксиламин (ДЭГА) и другими.

· Комбинация аммиака или амина для контроля pH и подачи поглотителя кислорода стала известна как очистка полностью летучих веществ (AVT(R)). Восстановительная химия создает знакомый серо-черный слой оксида железа магнетита (Fe3O4) на углеродистой стали и поддерживает восстановленный слой оксида меди, оксид меди (Cu2O)), на медных сплавах.