Одной из основных причин появления отложений на поверхностях, омываемых паром, являются присутствующие в нем примеси. Поэтому для предупреждения процессов образования отложений по паровому тракту ТЭС необходимо обеспечить условия для получения в парогенераторах возможно более чистого пара. Основным источником поступления примесей в пар является вода из которой этот пар генерируется. Дополнительным источником может быть вода, используемая в системе регулирования температуры перегрева пара.
В насыщенный пар примеси поступают двумя путями:
- капельный или механический унос, когда вместе с паром извлекается некоторое количество жидкости в виде капель разных размеров, содержащих растворенные вещества;
- избирательный унос за счет физико-химического процесса растворения отдельных веществ в паре высокого давления.
Влажность насыщенного пара зависит от многих конструктивных и эксплуатационных факторов, но прежде всего от концентрации и химического состава примесей котловой воды, параметров парового объема барабана, напряженности зеркала испарения, давления и нагрузки котла, а также от характера нагрузки (перепитка, броски).
Увеличение концентрации примесей в котловой воде в определенном интервале не сказывается на величине влажности пара. Но по достижении некоторого предела, получившего название критического солесодержания воды, дальнейший рост концентраций примесей в воде сопровождается резким увеличением влажности пара. Поэтому, для обеспечения требуемой чистоты пара необходимо строго поддерживать солесодержание котловой воды на докритическом уровне.
Унос влаги насыщенным паром характерен для барабанных котлов любых параметров и можно сказать, что организация эффективной сепарации влаги из пара также является одним из непременных условий получения чистого пара. Кроме того, чистоту пара можно повысить путем снижения содержания солей в воде, последней контактирующей с паром перед его поступлением в пароперегреватель.
Вынос примесей, вследствие их растворения в насыщенном паре, наблюдается при любых давлениях, но значение этого выноса зависит прежде всего от растворимости примесей в паре.
В двухфазной системе “насыщенный пар – вода” состояние термодинамического равновесия вещества, растворенного в обеих фазах, которое можно проверить при помощи Рамановской спектроскопии, характеризуется коэффициентом распределения примесей KР между паром и водой.
Для каждого индивидуального вещества при условии, что оно не меняет форму своего существования (т.е. не диссоциирует на ионы) коэффициент распределения при постоянной температуре является величиной постоянной:
KР = Cpn/Cpв, где Cpn и Cpв — концентрации определенного вещества, растворенного в паровой и жидкой фазах.
Из данного уравнения при известных значениях коэффициента распределения KР и концентрации вещества, растворенного в воде Cpв , можно найти равновесную концентрацию этого вещества в насыщенном паре Cpn , т.е. его растворимость. При постоянном давлении теплоносителя коэффициент распределения также остается величиной постоянной, а так как значение концентрации вещества, растворенного в воде Cpв в процессе эксплуатации котла изменяется, то, следовательно, и концентрация этого вещества в насыщенном паре Cpn также будет изменяться. Таким образом концентрация примесей в насыщенном паре будет тем выше, чем выше концентрация примесей, растворенных в котловой воде.