2. Материальный баланс примесей в пароводяном тракте блока и задачи воднохимических режимов

2.1.Пути поступления примесей в питательную воду

Для определения путей поступления примесей в питательную воду рассмотрим принципиальную тепловую схему блока ТЭС (рис.2.1.1).

Можно выделить следующие основные пути поступления примеси в пароводяной тракт блока:

1) С присосами охлаждающей воды в конденсаторе. Присосы охлаждающей воды составляют обычно величину порядка 0.001-0.002%, но иногда доходят до 0.01-0.02% и выше. На охлаждение конденсатора подается вода из рек и озер, концентрация примесей в которой доходит до 800 - 1000 мг/кг. В ряде случаев используется вода морей и океанов (концентрация - до 30000 мг/кг).

В итоге количество поступающей примеси в конденсаторе может быть значительным:

1000*0.01/100 = 0.1 мг/кг = 100 мкг/кг.

С присосами охлаждающей воды поступают примеси:

а) соли: хлориды, сульфаты, карбонаты, бикарбонаты, кальция, магния, натрия и др.;

б) колоидные примеси: кремнекислота, органические соединения;

в) взвешенные вещества;

г) газы: O₂, CO₂, N₂ и др.

2) С присосами в сетевых подогревателях. При неплотностях в сетевых подогревателях возможен присос сетевой воды в конденсат греющего пара, которыйсбрасывается в конденсатор. Поступают примеси: соли ранличных веществ, кремнекислота, газы. При нормальной работе подогревателей присосы сетевой воды должны отсутствовать.

3) С добавочной водой. Добавочная вода подается, как правило, в паровое пространство конденсатора, где происходит ее деаэрация. Количество добавочной воды зависит от типа ТЭС. На конденсационной станции и отопительной ТЭЦ добавочная вода восполняет потери на продувку котла, в уплотнениях турбины, через неплотности во фланцах и арматуре. Все эти потери составляют 1 - 3% от паропроизводительности котла. В этом случае проводят полное химическое обессоливание доба-вочной воды, концентрация примесей в ней мала (до 50 мкг/кг). Это соединения натрия, продукты коррозии, газы O₂, CO₂.

На ТЭЦ производственного типа возможна безвозвратная отдача пара на технологические нужды и на его восполнение требуется большое количество добавочной воды (до 20 - 40% и больше). Добавочная вода в этом случае проходит более дешевую обработку - глубокое умягчение с частичным обессоливанием. В такой добавочной воде содержатся соединения натрия, кремнекислоты, газы - до 500 мкг/кг.

4) Продукты коррозии конденсатного тракта, тракта питательной воды, сетевой воды, добавочной воды и т.д. Поступают оксиды железа, меди, кобальта, никеля, цинка и других металлов, входящих в состав сталей, сплавов, с которыми контактирует вода.

5) Искусственно вводимые добавки для коррекции воднохими-ческого режима - в зависимости от ВХР.

Таким образом, питательная вода, поступающая в паровой котел, представляет собой раствор в воде различных веществ неорганического и органического характера. В ней содержатся катионы Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, анионы Cl^-, SO₄^2-, SiO₃^2-, OH^-, CO₃^2- и другие, продукты коррозии конструкционных материалов (оксиды Fe, Cu, Cr, Ni, Zn, Co, Al и др.), летучие примеси O₂, CO₂, NH₃, H₂, N₂ и другие. Кроме растворенных веществ в питательной воде содержатся и взвещенные частицы различной дисперсности.

Примеси, находящиеся в виде частиц, составляют с теплоносителем дисперсную систему. Дисперсная система включает дисперстную фазу (частицы) и дисперсионную среду (теплоноситель).

Дисперсные системы разделяют: а) по размерам частиц: на коллоидные (диаметр частиц d_ч < 0.1 мкм), микрогетерогенные (d_ч = 0.1-10 мкм) и грубодисперсные (d_ч > 10 мкм); б) по отношению объема дисперсной фазы к общему объему дисперсной системы на суспензию (отношение < 1) и шлам (≈ 1). Шлам может образовываться в застойных участках контуров циркуляции (нижние коллектора) и барабанах паровых котлов. На участках с движущимся теплоносителем шлам, как правило, не образуется.

Продукты коррозии в начале своего существования в водном теплоносителе находятся в ионно-молекулярной форме. В результате непрерывной коррозии концентрация их может быть больше растворимости и образуется твердая фаза в виде частиц оксидов, гидрооксидов и других соединений.

Дисперсные системы обладают избытком поверхностной энергии и термодинамически неустойчивы. Дисперсные частицы могут слипаться между собой, адсорбироваться на поверхности труб.

В водном теплоносителе основное количество (по числу частиц N) продуктов коррозии состоит из частиц менее 2-3- мкм (рис.2.1.2), но относительно небольшое число крупных частиц 9до 10 мкм и более) имеют значительную массу, поэтому максимум по массовой концентрации (с) приходится на частицы с диаметром 4-5 мкм (рис.2.1.2).