Тема 1.3.7 вопрос 11. Как влияет накипь на тепловое состояние поверхностей нагрева? – на КПД котла?

Накипь — твёрдые отложения, образующиеся на внутренних стенках труб паровых котлов, водяных экономайзеров, пароперегревателей, испарителей и др. теплообменных аппаратов, в которых происходит испарение или нагревание воды, содержащей те или иные соли. Пример накипи — твёрдые отложения внутри чайников.

Вредное влияние накипи проявляется в трех направлениях: слой накипи, покрывающий поверхность нагрева, уменьшает коэффициент теплопередачи между водой и газами, что в итоге вызывает перерасход топлива. На рис. 1 показано влияние толщины слоя накипи на перерасход топлива. Известно, что 5 мм накипи приводят к перерасходу до 30% тепловой энергии, а 10 мм - повышают её расход в два раза.

Рис. 1. Зависимость перерасхода топлива от толщины слоя накипи.

Загрязнение поверхности нагрева котла со стороны воды повышает температуру стенки водогрейной или дымогарной или жаровой трубы, причем повышение температуры стенки будет тем больше, чем толще слой накипи и чем меньше её коэффициент теплопроводности (λнак). На рис. 2, в качестве примера, показано изменение температуры стенки водогрейной экранной трубы, расположенной в топочном пространстве (1100°С) в зависимости от теплопроводности накипи и её толщины (s).

Рис. 2. Влияние толщины слоя накипи и её теплопроводности
на температуру стенки трубы.

Повышение температуры стенки трубы(tст) вызывает снижение как предела прочности металла, так и предела текучести. Вследствие этого происходит разрыв труб или образование свищей и отдулин, т.е. таких явлений, которые вызывают выход котла из строя. В оборотных и пролетных котлах при перегреве металла жаровой трубы из-за отложения на ней твердой накипи (в особенности в верхней её части) может произойти посадка трубы (выпучина в сторону топки).

Некоторые виды твердых отложений способствуют процессу коррозии. Коварство накипи состоит в том, что даже микронные слои водного камня ускоряют точечную коррозию и уменьшают производительность котла.

Накипь возникает в результате реакции кальция, магния и кремния с металлом труб и образует твердый слой на их внутренней поверхности, препятствуя теплопередаче. Чтобы преодолеть тепловое сопротивление накипи, приходится повышать температуру труб. Это приводит к их перегреву и образованию трещин. Слой накипи толщиной 3 мм вызывает потерю 2-3% тепла. В общем, накипь понижает кпд котла на 10-12%. Накипь, также, образуется в экономайзерах, насосах питательной воды и в связанных с ними трубопроводах. Обычно, накипь не образуется в системах, где применяется деминерализованная вода.

Дата добавления: 2015-07-14