V 25% hydroxidu sodném při 90 stupních reaguje oxid křemičitý (SiO2) s titanem za vzniku titaničitanu sodného (Na2TiO3) a šupin křemičitanu sodného. Tyto váhy mají velmi nízkou tepelnou vodivost 0,5–1,5 W/m·K ve srovnání s 21,9 W/m·K u titanu. Maximální povolená koncentrace oxidu křemičitého, aby se zabránilo tvorbě izolačního kamene, je 50 ppm. Nad 50 ppm přesahuje tloušťka okují 0,1 mm během 500 hodin, což způsobuje značné ztráty přenosu tepla. Vodní kámen vzniká reakcí: TiO₂ + 2NaOH + SiO₂ → Na2TiO3 + Na2SiO3 + H2O.

Mechanismus tvorby kotelního kamene titanátu sodného

Při 90 stupních v žíravém roztoku tvoří titan tenkou pasivní vrstvu TiO₂. Oxid křemičitý se rozpouští jako silikátové ionty (SiO₃²⁻). Silikát a titaničitan reagují za vzniku smíšeného-silikátu titaničitanu sodného. Stupnice roste difúzí Ti4⁺ a Si⁴⁺ existujícím měřítkem. Po vytvoření je vodní kámen tvrdý, přilnavý a izolační. Vodní kámen nelze odstranit kyselým čištěním bez napadení základního titanu.

Kvantitativní tvorba vodního kamene jako funkce koncentrace oxidu křemičitého

Kontrolované testování v 25% NaOH při 90 stupních po dobu 500 hodin stanovilo pro titan 2. stupně následující. Při 0 ppm oxidu křemičitého je tloušťka okují 0 um, složení okují není žádné a snížení přenosu tepla je 0 %. Při 10 ppm oxidu křemičitého je tloušťka okují 5–15 µm, složení je křemičitan sodný a snížení přenosu tepla je 2–5 %. Při 25 ppm je tloušťka 15–40 µm, složení je směs silikát/titanát a redukce je 5–15 %. Při 50 ppm, kritickém prahu, je tloušťka 40–80 µm, ve složení dominuje titaničitan sodný a snížení je 15–30 %. Při 100 ppm je tloušťka 80–150 µm, složení je hustý titanát a redukce je 30–50 %. Při 250 ppm je tloušťka 150–300 µm, složení je těžké a redukce je 50–70 %.

Vliv teploty a koncentrace NaOH na toleranci oxidu křemičitého

Maximální přípustná koncentrace oxidu křemičitého klesá s rostoucí teplotou a koncentrací NaOH. Při 70 stupních a 25% NaOH je povolený oxid křemičitý pro<0.1 mm scale is 100 ppm, and the recommended maximum is 75 ppm. At 80°C, the allowable is 75 ppm, and the recommended is 50 ppm. At 90°C, the allowable is 50 ppm, and the recommended is 30 ppm. At 100°C, the allowable is 30 ppm, and the recommended is 20 ppm. At 110°C, the allowable is 20 ppm, and the recommended is 10 ppm. At 50% NaOH and 90°C, the allowable silica is 25 ppm.

Průvodce kontrolou a prevencí vodního kamene oxidu křemičitého

Následující tabulka poskytuje doporučení pro maximální přípustnou koncentraci oxidu křemičitého a působení pro titanové ohřívače stupně 2 v 25% NaOH při 90 stupních.

Engineering Beyond Silica Concentration Control

Titanová třída nezabraňuje tvorbě vodního kamene, ale třída 7 má lepší odolnost proti korozi pod-okem. Tloušťka stěny poskytuje příspěvek na přenos tepla; silnější stěna má vyšší základní čáru ΔT, takže procentuální snížení pro danou tloušťku měřítka je o něco nižší. Povrchová úprava trubky ovlivňuje přilnavost okují; elektrolyticky leštěné povrchy (Ra pod 0,3 µm) umožňují snadnější odstraňování vodního kamene. Aby se zabránilo kontaminaci oxidem křemičitým, měla by se pro výrobu žíravin používat deionizovaná voda-. Kationtoměničový změkčovač odstraňuje oxid křemičitý. Roztok louhu by měl být filtrován přes 1 µm filtr, aby se odstranily suspendované částice oxidu křemičitého.

Vytvoření informované specifikace

U titanového ohřívače Grade 2 v 25% NaOH při 90 stupních udržujte koncentraci oxidu křemičitého pod 20 ppm, aby byla zajištěna bezpečnostní rezerva pod prahovou hodnotou 50 ppm. K přípravě používejte deionizovanou vodu-a každý týden sledujte oxid křemičitý kolorimetrickou analýzou. Pokud obsah oxidu křemičitého překročí 30 ppm, zřeďte roztok louhu deionizovanou vodou nebo jej zcela vyměňte. U stávajících ohřívačů s křemičitým vodním kamenem odstraňte vodní kámen mechanicky pomocí nylonového kartáče; k čištění nepoužívejte HF nebo HCl. Řízením koncentrace oxidu křemičitého pod 30 ppm technik zabraňuje tvorbě izolačních usazenin titaničitanu sodného v horkém žíravém provozu.