Я читаю описание модуля realip и то что там написано расходится с описанным вами поведением:
http://wiki.nginx.org/NginxHttpRealIpModule

Вот кусок описания модуля:
"This module allows to change the client's IP address to value from request header (e. g. X-Real-IP or X-Forwarded-For)."

http://sysoev.ru/nginx/docs/http/ngx_http_realip_module.html
Модуль ngx_http_realip_module позволяет менять адрес клиента на переданный в указанной строке заголовка.

меня интересует что означает действие "менять адрес клиента", потому что я просто непонимаю что именно проверять в результате. Я ожидал source ip address изменится на то что я передаю в заголовке, как это происходит в случае с использованием дириктивы proxy_bind.

по крайней мере IP точно берется из одно из этих заголовков, но куда он передается я понять немогу. Это показывает так же лог сервера с включенным дебагом.

................
2010/07/02 14:47:58 [debug] 15618#0: *44 realip: "x.x.x.24"
................

"x.x.x.24" это значение поля X-Forwarded-For.