Воднохимические режимы мощных ТЭС - Опыт применения на электростанциях США комплексообразующих реагентов

в) Опыт применения на электростанциях США комплексообразующих реагентов для обработки котловой воды
В трудах конференций в США (международной водной конференции в 1963 г. и американской энергетической в 1964 г.) опубликованы обширные материалы о результатах лабораторных исследований и трехлетнего опыта применения на промышленных котлах комплексообразователей для непрерывной внутрикотловой обработки воды в целях предотвращения образования накипи. В США проводились опыты с 38%-ным водным раствором этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) — техническим продуктом, известным под названием Вертан-600. Установлено, что сам реагент в отсутствии кислорода стоек при температуре до 260° С. При температуре >176° С растворенный в воде кислород разрушает (окисляя) ЭДТА. Поэтому необходимо возможно более полное удаление кислорода из воды, в которую дозируют ЭДТА.
Промышленные испытания по проверке эффективности ЭДТА проводились последовательно на котлах с давлением 10,5, 28 и 88 бар. Реагент дозировали из расчета поддерживания некоторого избытка ЭДТА в котловой воде при обязательном сульфитирования питательной воды для связывания кислорода.
На электростанции Freeport (США) девять котлов с давлением 28 бар и один котел с давлением 88 бар питались водой с жесткостью 10—15 мкг-экв/кг. Несмотря на систематическое фосфатирование котловой воды, на поверхностях нагрева отлагалась накипь, что требовало проведения ежегодных химических очисток этих котлов. В последующие 3 года, когда в котловой воде поддерживали избыток Вертана-600 в размере 10—20 мг/кг, кислотной очистки ни разу не проводили, так как внутренние поверхности были чистыми. Выявилось также, что прежние отложения постепенно удаляются под действием ЭДТА. Данные теплотехнических испытаний котлов свидетельствуют о том, что применение ЭДТА не ухудшает качества пара, выдаваемого котлами. Металлографические исследования образцов труб выявили отсутствие каких-либо изменений структуры металла и его механических свойств по сравнению с обычным фосфатным режимом котловой воды. Скорость коррозии металла составляет от 0,005 до 0,008 мм/год, т. е. не превышает обычных величин.
На другой американской электростанции, где котлы с давлением 42 бар питаются коагулированной Na-катионированной водой, удалось путем дозирования Вертана-600 и поддержания избытка его в котловой воде в размере 5 — 10 мг/кг ликвидировать твердую анальцитовую накипь, которая ранее приводила к частым повреждениям труб гранулятора.
В настоящее время на электростанциях предприятий фирмы Дюпон (США) препарат Вертан-600 успешно применяется на 50 действующих котлах с рабочим давлением от 18 до 42 бар.
Экономичность применения ЭДТА зависит от качества питательной воды котлов, так как этот реагент обходится значительно дороже фосфатов. При умеренной жесткости питательной воды (<10 мг-экв/кг) перерасход на реагенты перекрывается следующими преимуществами Вертана-600: отпадает необходимость в кислотной очистке котла и в связи с этим уменьшаются простои котла.
Проверка эффективности ЭДТА на экспериментальном котле с давлением 105 бар дала отрицательные результаты. Выявилось также, что под действием полностью деаэрированного 30%-ного раствора Вертана-600 при 243°С сталь корродирует со скоростью от 23 до 46 мм/год. Это вызывает серьезные опасения относительно действия этого реагента на металл в зонах высоких тепловых напряжений, где может иметь место глубокое пленочное упаривание воды. Местные скорости коррозии, даже равные всего 1/10 приведенных выше величин, не допустимы. При содержании свободного Вертана-600 в котловой воде в количестве 10 мг/кг в пленке может возникнуть концентрация ~0,1%. Котлы, подверженные сильной язвенной или общей коррозии, могут быть особенно чувствительными к действию концентрирующейся пленки котловой воды, содержащей свободный Вертаи-600. Поэтому применять этот реагент следует лишь при весьма тщательном контроле избытка его в котловой воде. На одном из котлов была обнаружена язвенная коррозия на участках с застоем пара и глубоким упариванием котловой воды, что также свидетельствует о коррозионной агрессивности ЭДТЛ. Вот почему в котлах, склонных к коррозии под действием концентрированной пленки котловой воды, применение ЭДТА может быть допущено лишь при возможности контроля указанных процессов путем измерения концентрации водорода в паре.
Наряду с проблемами коррозии металла затруднения возникают из-за сложности точного аналитического определения ЭДТА в котловой воде вследствие высокого pH и большой буферности пробы, наличия комплексов с Fe и природных красящих веществ, большинство которых являются полигидроксикарбоксильными кислотами и также обладают комплексообразующими свойствами.
В 1963 г. при обсуждении на водной конференции в США вопроса о целесообразности широкого внедрения комплексонов большинство участников дискуссии признало метод обработки котловой воды ЭДТА полезным главным образом для котлов низкого и среднего давлений, но при непременном условии надежной циркуляции. Применять ЭДТА при давлениях >50 бар следует крайне осторожно. При этом нужно иметь в виду, что концентрирование ЭДТА на участках неполного омывания может привести к разрушению защитной окисной пленки и ускорить коррозию металла.