Лекция №2

Примеси технологических вод.

Для поддержания заданного нормами качества питательной воды на ТЭС организуют очистку основной ее составляющей – турбинного конденсата. Поступление примесей в конденсат происходит различными путями: с добавочной водой, восполняющей потери в цикле воды и пара; с присосами охлаждающей воды через неплотности в конденсаторах; с вводом корректирующих водный режим добавок; за счет коррозии конструкционных материалов оборудования и трубопроводов. В находящуюся под вакуумом часть контура подсасывается воздух, в результате чего теплоноситель обогащается такими газами, как O₂,N₂,CO₂. С добавочной водой (обессоленной) в циклы ТЭС могут поступать коллоидно-дисперстные частицы, состоящие из соединений Fe, Al, Si и других элементов, в т.ч. в комплекс с органическими веществами. На ТЭС присос охлаждающей воды в конденсаторах составляет 0,02-0,0004% количества пара, поступающего в конденсатор. Т.к. охлаждающая вода является природной водой, то с ее присосом в паровую часть конденсатора вносятся практически все примеси природных вод, исключая грубодисперсные частицы, которые не могут проникнуть через возникающие неплотности – микротрещины и щели в системе конденсатора. Охлаждающая вода является главным источником кремнесодержащих соединений и превышающей на порядок внешние примеси с добавочной водой.

Водный теплоноситель, крнтактируя с конструкционными материалами, обогащается их продуктами коррозии – главным образом, коллоидно-растворимыми оксидами Fe и Сu.

Количество загрязняющих примисей зависит также и от ряда режимных факторов. Так, содержание продуктов коррозии Fe в турбинном конденсата обычно составляет 15-20 мкг/кг в период эксплуатации энергоблока со стабильной электрической нагрузкой, а в пусковой период повышается до 250-500 мкг/кг за счет интенсивного смыва ранее образовавшихся отложений. Аналогично в 3-10 раз увеличивается в пусковой период общее солесодержание и кремнесодержание турбинного конденсата. Исходя из этого, при выборе технологических схем и оборудования для очистки конденсата необходимо учитывать, что примеси в них содержаться в различных формах по степени дисперсности.

Из конденсатов, циркулирующих в цикле ТЭЦ, наиболее загрязненным является возвратный конденсат технологических (промышленных) потребителей пара. Загрязнения, непереходящие в конденсат, представлены широкой гаммой различных веществ: нефтепродуктов, химических веществ различных типов, минеральных примесей воды и др. Из-за присосов воздуха возвратный конденсат загрязняется атмосферными газами, что, учитывая большую протяженность конденсатопроводов, соединяющих ТЭС с промышленными предприятиями, приводят к интенсивной коррозии металла трубопроводов и загрязнению конденсата продуктами коррозии металла. Таким образом, возможность очистки конденсата и его использования должна решаться в каждом конкретном случае на основе технико-экономического анализа.

Физико-химические показатели качества воды.

Показатели, необходимые для характеристики качества воды, определяются характером использования воды различными потребителями. Например, качество, воды хоз.-питьевого назначения характеризуют с помощью показателей, не принимаемых во внимание при использовании воды на ТЭС.

Рассмотрим основные показатели природных вод, применяемых в теплоэнергетике как исходное сырье.

Минеральные примеси различных природных вод по качественному составу примерно постоянны и отличаются лишь концентрациями, установление которых и входит в задачу анализа природных вод. Важнейшие показатели качества воды, определяющие применимость для теплоэнергетических установок и метод ее обработки – это концентрация грубодисперсных примесей, концентрация ионов , , , , , , , , , , рН воды, удельная проводимость, технологические показатели (сухой и прокаленный остаток, щелочность, жесткость, кремнесодержание, окисляемость), концентрация растворенных газов и .

Содержание грубодисперсных (взвешанных) веществ выражают в миллиграммах на килограмм (мг/кг) и определяют фильтрованием 1 л пробы воды через бумажный фильтр, который затем высушивают при температуре 105-110°С до постоянной массы.

Прозрачность воды определяют с помощью методов шрифта и креста. Для 1-го способа применяют градуированный на сантиметры стеклянный цилиндр высотой 30 см, на дно которого подложен определенный шрифт. Столб воды в см, через который еще можно прочесть текст, и определяют прозрачность воды. Прозрачность по кресту определяется по той же методике, используя трубку длинной 35,0 см, диаметром 3,0 см, на дно которой помещают бумажный круг с крестом, имеющим ширину линий в 1 мм.

Мутность воды пропорциональна содержанию в воде взвешанных частиц, определяют, сравнивая анализируемую пробу с определенным эталоном мутности.

Концентрацию основных ионов-примесей природных вод определяют методами химического анализа и выражают в единицах мг/кг или мг-экв/кг. Правильность определения концентраций катионов и анионов, т.е. солей, образованных эквивалентным количеством ионов, проверяют на основании закона электронейтральности по уравнению:

или

(1)

где в числителе приведены массовые концентрации ионов, а в знаменателе – соответствующие эквивалентные массы. Если правая и левая части приведенного равенства меньше чем на 1%, анализ можно считать выполненным правильно. В уравнениях не следует включать анион , т.к. в левой части отсутствует соответствующая концентрация иона Н, а также оксиды и , не присутствующие, как правило, в ионной форме.

Показатель концентрации водородных ионов (рН) воды характеризует реакцию воды (кислая, щелочная, нейтральная) и учитывается при всех действующих масс для воды, частично диссоциирующей на ионы и , согласно уравнению:

Ионы и появляются также в результате диссоциации кислот и щелочей .

(2)

Константа или, как ее часто обозначают, , называется ионным произведением воды. При диссоциации воды, не содержащей посторонних примесей, ионы и образуются в равных молярных (грамм-ионных) концентрациях, в сыязи с этим активность каждого из них согласно уравнению (2):

(3)

и составит при 22°С моль/кг (г-ион/кг)и характеризует нейтральную реакцию. В кислой среде , а в щелочной .

Реакцию раствора удобнее выражать показателями рН и рОН, каждый из которых является отрицательным логарифмом концентрации соответствующего иона. В нейтральной среде . Кислая среда - , а щелочная . Значение рН водных растворов определяет интенсивность диссоциации содержащихся в ней слабых кислот или оснований. С понижением рН, т.е. с повышением активности (или концентрации ионов Н⁺, процентное содержание недиссоциированных молекул слабых кислот повышается, а содержание их анионов понижается, для катионов слабых оснований наблюдается обратное соотношение. рН природной воды обычно колеблется в пределах 6-8 и зависит в основном от соотношения в воде концентраций и .

Удельная электрическая проводимость растворов, характеризуемая электрической проводимостью 1 см³ (1 м³) жидкости с размерами граней 1 см (1 м) и выражаемая в см/см (см/м), является важным показателем качества природной и обработанной воды, указывающим на суммарную концентрацию ионогенных примесей. Удельная проводимость водных растворов, зависит от температуры, концентрации и типа электролита, степени его диссоциации и скорости движения ионов.