Διερεύνηση της εφαρμογής της καρβοϋδραζίδης στην κατεργασία νερού-ατμού κυκλωμάτων λεβήτων των ατμοηλεκτρικών σταθμών σε συνδυασμό με διάφορα αλκαλοποιητικά μέσα

Abstract

Το κείμενο της παρούσας διατριβής είναι η διερεύνηση και η ολοκληρωμένη ανάλυση της εφαρμογής της καρβοϋδραδραζίδης σε συνδυασμό με διάφορα αλκαλοποιητικά μέσα καθώς και η επιλογή του πιο κατάλληλου από αυτά για την ενίσχυση της προστασίας από διάβρωση των κυκλωμάτων νερού-ατμού των πειραματικών Μονάδων (Μονάδες Ι, ΙΙ και ΙΙΙ του ΑΗΣ Πτολεμαΐδας) μέσω της κατεργασίας νερού με αυτά τα χημικά πρόσθετα. Εκτός από την ενισχυμένη δράση της για την προστασία από διάβρωση, η καρβοϋδραζίδη έχει αποκτήσει σημαντικό ενδιαφέρον λόγω του γεγονότος ότι η υδραζίνη που χρησιμοποιείται ευρέως στην κατεργασία νερού λεβήτων ως δεσμευτικό οξυγόνου μέχρι σήμερα, συμπεριλήφθηκε στις λίστες των χημικών ουσιών που θεωρούνται ύποπτες για καρκινογένεση [18], [20], οπότε τίθεται θέμα διερεύνησης δυνατοτήτων αντικατάστασής της με άλλα χημικά εξίσου ή περισσότερο αποτελεσματικά, αλλά λιγότερο επικίνδυνα. Η ανασκόπηση της σχετικής βιβλιογραφίας για την τεχνική προστασίας από διάβρωση των κυκλωμάτων νερού-ατμού των λεβήτων μέσω κατεργασίας νερού με χημικά μέσα, ξεκινάει με την ανάλυση του φαινομένου της διάβρωσης των εσωτερικών μεταλλικών επιφανειών κυκλωμάτων λεβήτων, της παθητικοποίησής τους και της προστασίας από διάβρωση που παρέχει. Επίσης παορουσιάζονται αναλυτικά οι διάφοροι τύποι διάβρωσης που είναι σχετικοί με τις πειραματικές Μονάδες [1], [4], [21-25], [55], [67]. Από την αξιολόγηση των προσθέτων που χρησιμοποιούνται σύμφωνα με τη διεθνή βιβλιογραφία ως δεσμευτές οξυγόνου για την προστασία από διάβρωση των λεβήτων και τη σύγκριση των ιδιοτήτων τους, προκύπτει ότι η καρβοϋδραζίδη εμφανίζεται ως το πιο ελπιδοφόρο υποκατάστατο της υδραζίνης για την κατεργασία των λεβήτων [13]. Διαθέτει δύο δράσεις (άμεση και έμμεση) δέσμευσης του οξυγόνου και μια Τρίτη παθητικοποίησης των μετάλλων, είναι πιο ασφαλής από την υδραζίνη και παρουσιάζει μεγαλύτερη ταχύτητα αντίδρασης με το οξυγόνο σε χαμηλές θερμοκρασίες [2], [12], [14]. Όμως σε θερμοκρασίες μεγαλύτερες των 135°C διασπάται και παράγονται διάφορα παραπροϊόντα διάσπασης από τα οποία το CO₂, του οποίου ο διαβρωτικός χαρακτήρας είναι γνωστός, είναι το σημαντικότερο. Για την αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος το αλκαλοποιητικό μέσο που εφαρμόζεται μαζί με την καρβοϋδραζίδη πρέπει να διαθέτει ικανότητα εξουδετέρωσης CO₂ σε όλα τα σημεία του δικτύου. Στα πλαίσια της Πτητικής Κατεργασίας Νερού (All Volatile Treatment) που χρησιμοποιείται στις πειραματικές Μονάδες, οι βασικές ιδιότητες των αλκαλοποιητικών μέσων είναι να είναι πτητικά, να έχουν ευνοϊκή αναλογία κατανομής στο νερό και στον ατμό έτσι ώστε να προστατεύει ολόκληρο το σύστημα νερού-ατμού και να είναι κατάλληλα για τις θερμοκρασίες και τις πιέσεις αυτών των συστημάτων. Οι εξουδετερωτικές αμίνες μεθοξυπροπυλαμίνη και αιθανολαμίνη, οι οποίες είναι σχετικά καινούργιες στο πεδίο της κατεργασίας νερό λεβήτων, εκπληρώνουν τις παραπάνω προϋποθέσεις. Από τη σύγκριση των ιδιοτήτων του προκύπτει ότι διαθέτουν μεγαλύτερη αλκαλικότητα από την αμμωνία (με τη μεθοξυπροπυλαμίνη να είναι η πιο αλκαλική) και ότι η πτητικότητά τους είναι χαμηλότερη (με την αιθανολαμίνη να διαθέτει την πιο χαμηλή πτητικότητα) [15], [16]. Επιπλέον η αιθανολαμίνη, ενώ είναι πιο αλκαλική από την αμμωνία, είναι λιγότερο διαβρωτική για τα κράματα χαλκού των μικτών κυκλωμάτων λεβήτων [11]. […]