1.3 Биологические загрязнения

Биологические загрязнения представляют собой отложения на внут­ренней поверхности трубок конден­сатора живых простейших микроор­ганизмов и водорослей, называемых биологическими обрастаниями.

Биологические обрастания вызы­вают значительное дополнительное сопротивление теплопередаче. При наличии благоприятных температур­ных условий бактерии и водоросли могут размножаться, вызывая уве­личение

толщины обрастания. Обыч­но загрязнения органического про­исхождения состоят из нескольких видов растений и микроорганизмов с преобладанием одного какого-ли­бо вида.

Биологических загрязнений являются различные бактерии. В сильно загрязненных водах широко распространены зооглейные и нитчатые бактерии. При наличии в охлаждаю­щей воде железа наблюдается раз­витие железобактерий, которые спо­собны очень быстро размножаться. Присутствие в воде сульфатов спо­собствует появлению серобактерий и сульфатовосстанавливающих бакте­рий, которые к тому же могут спо­собствовать интенсивной коррозии трубок.Заселение конденсаторных тру­бок микроорганизмами происходит постепенно и начинается с осажде­ния на них каких-либо механиче­ских частиц или водорослей. Уста­новлено, что на чистой металличе­ской поверхности латунных трубок микроорганизмы не поселяются, что может быть объяснено токсическим действием меди на микроорганизмы. Существенное влияние на интенсив­ность обрастания конденсаторных трубок оказывают температурные условия. Опыт эксплуатации пока­зывает, что зимой обрастание в ряде случаев происходит более интенсив­но, чем летом. Объясняется это, по - видимому, тем, что в холодное вре­мя температурные условия в конден­саторе (10—20°С) наиболее благо­приятны для развития бактерий, в то время как летом температура стенки трубок может достигать 40°С и выше. При этой температуре большинство микроорганизмов поги­бает.

Интенсивность обрастания тру­бок по ходам воды в конденсаторе также неодинакова и изменяется в зависимости от времени года. Зи­мой наиболее интенсивное обраста­ние трубок можно наблюдать в по­следних ходах, тогда как в жаркое время обрастание последних ходов может быть

менее интенсивно, чем в первом ходе. Отметим, что нали­чие слизистых отложений внутри трубок способствует прилипанию к поверхности песчинок, частиц ила и других механических примесей, ко­торые при наличии чистых труб бы­ли бы смыты током воды. Все эти обстоятельства требуют разработки эффективных мероприя­тий по предотвращению и устране­нию биологических загрязнений кон­денсатора. Одним из таких способов является хлорирование циркуляци­онной воды .

Хлор, растворенный в воде, ока­зывает на микроорганизмы токсиче­ское действие, в результате чего жизнедеятельность бактерий оказы­вается подавленной. В таком состоя­нии они не размножаются, теряют способность удерживаться на труб­ках и смываются потоком воды, проходящей через трубки. Отметим, что в данном случае речь идет не о полном уничтожении микроорганиз­мов, а об ослаблении их жизнедея­тельности, что может быть обеспече­но сравнительно небольшим расхо­дом реагента.

Практика показывает, что для достижения желаемых результатов нет необходимости в непрерывном хлорировании циркуляционной во­ды. Вполне удовлетворительный эф­фект дает периодическая подача хлора. При этом металлическая по­верхность латунных трубок активи­руется хлором и оказывает на мик­роорганизмы токсическое действие в перерывах между подачами хлора.

Интервалы между периодами пода­чи хлора и длительность самих пе­риодов подачи зависят от количест­ва и видов содержащихся в воде ра­стительных и животных организмов, от их способности поселяться и раз­множаться на стенках трубок, от их устойчивости к воздействию хлора.

На практике применяются самые разнообразные режимы периодиче­ского хлорирования, среди которых можно встретить интервалы между подачами хлора от 10 мин до не­скольких суток, а продолжитель­ность подачи — от 2—3 мин до не­скольких часов. В большинстве слу­чаев надлежащий режим хлорирова­ния следует выбирать опытным путем. Дозировку хлора в период хлорирования рекомендуется под­держивать такой, чтобы в охлажда­ющей воде на сливе из конденсатора количество активного хлора состав­ляло 0,2—0,3 мг/кг. В ряде случаев рекомендуется эту норму увеличить до 0,5—1 мг/кг, а иногда и до 2,0 мг/кг.

Хлорирование циркуляционной воды производится либо чистым жидким хлором, либо хлорной из­вестью .

Схема хлорирования воды жид­ким хлором представлена на рис.3. Жидкий хлор, находящий­ся в баллонах /, испаряется и посту­кает в промежуточную емкость II, откуда с помощью водоструйного эжектора 1 подается во всасываю­щую линию циркуляционного насоса

Рисунок 3-Схема установки хлорированной воды , жидким хлором .

Са2. Эта установка достаточно про­ста, однако использование чистого хлора требует тщательного соблюде­ния всех мер безопасности, поскольку хлор является ядовитым газом. Точно такие же меры предо­сторожности необходимо предприни­мать при хранении и транспортиров­ке баллонов с жидким газом.

На электростанциях небольшой и средней мощности для хлорирова­ния охлаждающей воды может быть применена хлорная известь. По своим бактерицидным свойствам она равноценна жидкому хлору.

Применение хлорной извести при соблюдении соответствующих мер полностью исключает опасность от­равления персонала, отсутствует не­обходимость повседневного наблю­дения за появлением не плотностей и утечек хлора, упрощается транспор­тировка. Хлорная известь содержит 32—36%' активного хлора, однако в результате воздействия света, в особенности прямых солнечных лучей, влажности и других факторов содержание активного хлора в изве­сти нередко снижается до 20—25%' и ниже. Это обстоятельство необхо­димо учитывать при приготовлении растворов хлорной извести и его до­зировках в циркуляционную воду. Для хлорирования охлаждающей воды хлорной известью из нее пред­варительно должен быть приготов­лен раствор соответствующей кон­центрации. Высококонцентрирован­ный раствор хлорной извести, изве­стный под названием «известкового молока», при подаче в циркуляцион­ную систему турбины может создать условную концентрацию хлора в во­де до 50—100 г/кг, в то время как обработка воды чистым хлором при обычных температурах не позволяет создавать концентрацию хлора в во­де свыше 15 мг/л. Это свойство хлорной извести расширяет возмож­ности хлораторной установки с точ­ки зрения реализации тех или иных режимов обработки воды.На рисунке. 4 . приведена схема хлораторной установки на хлорной

1 — баки с мешалками; 2 — промежуточный бак; 3—насос; 4 — фильтр;5 — циркуляционная маги­страль. Рисунок. 4-Схема хлораторной установк

Извести с подачей раствора насо­сом.

Для эффективного использова­ния бактерицидных свойств хлора необходимо обеспечить хорошее пе­ремешивание хлора или раствора хлорной извести со всей массой воды, поступающей в конденсатор. Наилучшее перемешивание может быть обеспечено при подаче хлора во всасывающий патрубок цирку­ляционного насоса. При наличии общего напорного циркуляционного водовода для обработки того или иного конденсатора хлор необходи­мо вводить в напорный трубопро­вод. Это усложняет установку и ухудшает процесс перемешивания хлора с водой. Для обеспечения на­длежащего перемешивания при по­даче хлора в напорную магистраль необходимо располагать место вво­да на расстоянии 20—30 м до кон­денсатора.

Из других способов химической обра­ботки воды на электростанциях необходимо отметить использование для этой цели гипохлорита натрия, пентахлорфенолята нат­рия и медного купороса.

Гипохлорит натрия обладает более сильными бактерицидными свойствами по сравнению с хлорной известью. Водные растворы гипохлорита натрия не дают взвесей, кроме того, могут сохраняться бо­лее длительное время, чем раствор хлорной извести. На электростанциях это соедине­ние может производиться путем электроли­за раствора поваренной соли. К преимуще­ствам пентахлорфенолята натрия следует отнести хорошую растворимость его в воде, не агрессивность к металлам, а также ста­бильность раствора, поскольку он, воздей­ствуя на микроорганизмы, не реагирует с большинством органических и неоргани­ческих веществ, содержащихся в воде.

Медный купорос также относится к числу реагентов, обладающих токсически­ми свойствами по отношению к микроорга­низмам. Его дозировка в циркуляционной воде должна составлять около 0,1— 0,3 мг/кг.

Однако имеются указания на то, что медный купорос является сильным ядом для рыб, обитающих в реках и стан­ционных водоемах, вследствие чего необхо­димо тщательно следить за концентрацией медного купороса в сбрасываемых водах. Это положение является общим для всех способов химической обработки ох­лаждающей воды, поскольку неосторожное использование токсичных реагентов может служить причиной массовой гибели рыбы, особенно в системах с оборотным водоснаб­жением (пруды-охладители).Что касается циркуляционных систем с градирнями и брызгальными бассейнами, то здесь концентрация химических веществ, применяемых для борьбы с микроорганиз­мами, может быть существенно повышена, если это, естественно, оправдывается эко­номически.

Особым преимуществом химиче­ской очистки трубок от биологиче­ских отложений является то, что этот метод не требует ограничения нагрузки агрегата и может произ­водиться на ходу турбины. Этим же свойством обладает и широко применяющийся в последнее время у нас и за

рубежом способ механи­ческой непрерывной очистки трубок резиновыми шариками. Идея этого метода заключается в том, чтобы обеспечить непрерывную циркуля­цию через трубную систему опреде­ленного количества резиновых ша­риков, которые, касаясь внутренних стенок конденсаторных трубок, счи­щали бы приставшую к поверхности слизь .Принципиальная схема такой установки представлена на рис. 5 Резиновые шарики, пер­воначально загружаемые через за­грузочную камеру 4, струйным на­сосом 3 вводятся в напорную линию конденсатора о. Увлекаемые потоком циркуляционной воды, ша­рики проходят по трубкам конден­сатора, очищая их от отложений, и попадают в сливные трубопрово­ды конденсатора 1.

В сливных тру­бопроводах устанавливаются ко­нусные сетки 2, улавливающие ша­рики и направляющие их во вса­сывающую магистраль струйного насоса.

После длительной эксплуа­тации изношенные шарики по спе­циальному трубопроводу сбрасыва­ются в циркуляционный канал.

Рисунок 5-Отчистка резиновыми шариками трубопровода в циркуляционных каналах.

Для работы установки применя­ются шарики с диаметром на I— 2 мм меньше, чем внутренний диа­метр трубок, и удельным весом в пределах 0,9—1,2 г/см3. В потоке циркуляционной воды они находят­ся практически во взвешенном со­стоянии, что обеспечивает довольно равномерное их распределение по трубам. Количество шариков долж­но составлять примерно 10—20% числа очищаемых трубок. При та­кой загрузке каждая трубка кон­денсатора будет обрабатываться 1 раз в 1—2 мин. Для наблюдения за циркуляцией шариков имеется спе­циальный иллюминатор в загрузоч­ной камере. Работу установки мож­но считать удовлетворительной, если через иллюминатор наблюда­ется циркуляция не менее четырех - пяти шариков в секунду. Шарики, износившиеся на 4—5 мм на диа­метр, заменяются новыми.

Для обеспечения эффективной работы установки конденсаторные трубки предварительно должны быть тщательно очищены от всех видов загрязнений, поскольку пода­ча шариков в сильно загрязненный конденсатор может вызвать заку­порку трубок шариками. Это же явление может возникнуть при за­метных отклонениях в сторону уменьшения внутренних диаметров конденсаторных труб, в том числе и за счет местного смятия стенки трубки. Поэтому при пуске уста­новки в ход рекомендуется все трубки проверить калибром, имею­щим диаметр на 0,5 мм меньше внутреннего диаметра трубок. Трубки, через которые калибр не проходит, должны быть заменены. Калибровку необходимо произво­дить после чистки конденсатора.

Хорошо отлаженные установки могут работать много месяцев без всякого вмешательства обслужива­ющего персонала. Установки могут работать непрерывно или вклю­чаться периодически. При неболь­шой интенсивности образования от­ложений очистка может произво­диться в течение 4—8 ч в сутки. Для повышения эффективности очистки в зарубежной практике применяются шарики с абразивны­ми включениями и шарики из губ­чатой резины. Последние имеют диаметр на 1—2 мм больше, чем внутренний диаметр трубок. При входе в трубку шарик сжимается и проходит трубку, касаясь стенок всем своим периметром. Очистка конденсатора при этом становится более эффективной, но зато увели­чивается опасность застревания шариков в трубках.

Из других способов очистки конденса­тора на ходу турбины, применяющихся за рубежом, следует отметить гидравлический способ, заключающийся в том, что трубки поочередно промываются сильной струей воды, вытекающей из сопла. Сопло с по­мощью простого программирующего уст­ройства автоматически перемещается внут­ри водяной камеры конденсатора, обеспечи­вая качественную промывку всех трубок. Однако этот способ достаточно сложен и может применяться только в одноходовых и двухходовых конденсаторах. В последнем случае установка располагается в поворот­ной камере.В случаях, когда ни хлорирова­ние охлаждающей воды, ни шари­ковая очистка трубок по каким либо причинам не могут быть приме­нены, в качестве временной меры может быть использована очистка трубок от органических обрастаний с помощью термической сушки. Термическая сушка основана на том, что подавляющее большинство микроорганизмов, оседающих на трубках - конденсатора, при температурах 40—60°С погибает и в воздушной среде высыхает. Эта операция легко выполнима и не представляет никакой опасности для турбоагрегата.

Однако в на­стоящее время предпочтение отдается «сухой» термической обработке. Этот способ заключается в том, что одна из половин конденсатора опоражнивается от циркуляционной воды. Температура отработавшего пара несколько повышается и под­держивается в допустимых пределах путем снижения нагрузки на турбоагрегате. За счет тепла отра­ботавшего пара отложения подсыхают, растрескиваются и отслаива­ются от поверхности трубок.

ъОтвод влаги происходит естественным пу­тем через открытые люки водяных камер или принудительно, путем продувки воздуха через трубную систему. Сухие отслоившиеся отло­жения обычно удаляются водой при быстром заполнении системы из напорного циркуляционного водо­вода.

Скорость сушки может быть су­щественно увеличена при продувке трубок горячим воздухом с темпе­ратурой порядка 60—70°С. Подо­грев воздуха, поступающего в кон­денсатор, может осуществляться в электрокалорифере. Циркуляция воздуха достигается открытием верхнего или нижнего люка кон­денсатора (в зависимости от того, по какому из трубопроводов — сливному или напорному — произ­водится подача воздуха).

Одна из возможных схем подачи горячего воздуха в конденсатор представле­на на рис. 6. Следует обратить внимание на то, что во время сушки турбина работает на ухудшенном вакууме с потерей экономичности и ограничением мощности. В отдель­ных случаях в результате появле­ния добавочных термических на­пряжений в трубках могут образо­ваться трещины, нарушиться плот­ность вальцовочных соединений. Поэтому, как на это указывалось выше, термическая сушка должна рассматриваться как временная и крайняя мера.

На остановленной машине труб­ки конденсатора от биологических загрязнений могут очищаться вручную

1— люк; 2 — воздуходувка с электрическим подо­гревателем; 3 — конденсатор Рисунок. 6-Схема сушки трубок конденса­тора подогретым воздухом

мягкими ершами или путем промывки трубок из брандспойта водой с песком или золой. Сущест­вует, кроме того, способ очистки трубной системы продувкой трубок воздухом с песком и водой.