ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ ШӘКӘРІМ атындағы СЕМЕЙ МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ
3 денгейлі СМЖ құжаты	ПОӘК	ПОӘК 042-05.01.20.13/03-2010
ПОӘК «Суды дайындаудың физикалық-химиялық тәсілдері» пәніне арналған әдістемелік материалдар	№ 1 басылым «30» қыркүйек 2010 ж.

«Суды дайындаудың физикалық-химиялық тәсілдері»

ПӘНІНІҢ ОҚУ - ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІ

«050717» – «Жылуэнергетика» мамандығы үшін

ОҚУ ӘДІСТЕМЕЛІК материалДАР

Семей 2010

Мазмұны

2 Дәрістер 3

Дәріс 1 3

Дәріс 2 5

Дәріс 3 7

Дәріс 4 9

Дәріс 5 10

Дәріс 6 13

Дәріс 7 15

Дәріс 8 17

1 Глоссарий

Табиғи (техникалық) су (D_баст.) - су дайындау қондырғысына технологиялық шикізат ретінде жіберілетін су және ЖЭС пен АЭС-ке басқа мақсаты үшін қолданылатын су.

Қосылатын су (D_ќ.с.) - өндеуден кейін физика – химиялык тазалау әдісін қолдану арқылы бу мен шықтың шығынын толықтыру үшін қондырғыға бағытталады.

Шығыр шығы (D_ш.ш.) - құрамында сапасы аз ерітілген және қалдық қоспалары бар қоректі судығ негізгі құрамдасы.

Қайтару шығы (D_ќ.ш) - сыртқы тұтынушылар буды енгізілген ластанудан тазалағаннан кейін қолданады. Ол қоректік судың құрамдас бөлігі болып табылады.

Қоректік су (D_ќ.с.) – қазандарда, бу өндіргіштерде, тектегіштерде буланған судың шығынын өтеу үшін берілетін қоректік су. Қосылатын судың шығырлы және қайтарылатын шығын қоспасын, сонымен қатар жаңғыртулық бу қыздырғыштардың шығы болып табылады.

Қазандық су – тектегіште, бу өндіргіште болатын су элементтің көрсетілген күйінде болатын су.

Үрлеу суы (D_ї.с.) – қоспалардың концентрациясын үзбей тұрақты ұстау үшін бу өндіргіштерден, тектегіштерден, қазандардан тазалау және құрғату үшін шығарылатын су. Қазандыќ немесе үрлеу суында қоспалардың концентрациясы және құрамы бірдей болады.

Салұындататын және айналып келетін су – істеп шыққан будың шықтануы үшін бу шығырларының шықтағыштарында қолданылатын су.

Қосылатын қоректі су - айналып келетін жүйелік судың шығынын толықтыру үшін жылуландыру жүйесіне жіберілетін су.

2 Дәрістер

Дәріс 1

(1 сағат)

Тақырып. Кіріспе. Жылуэнергетикада суды қолдану

Дәріс сабақтың мазмұны

1. Кіріспе. Энергетикада суды қалай қолданады.

2. Қақ түзілу.

3. Судың сапасы.

4. Таза суды дайындау

4. Суды өңдеу.

Жылуэнергетикада суды қолдану

"Электр станциялары мен жүйелердің техникалық эксплуатациялау ережесіне" сай (ПТЭ) суды дайындау қондырғыларын эксплуатациялау режимі және су – химиялық режим жылу жүйелерінің электрстанциялары мен кәсіпорын жұмысын зақымданусыз және су дайындайтын, жылу энергетикалық және жүйелік қондырғы ішкі бетінің коррозиясымен туындаған үнемділікте төмендетусіз, сонымен қоса жылу өткізгіш беткейлерде қақтың түзілуі, турбиналардың ағынды бөлігіндегі жиналған қақ, қондырғы мен электрстанциялар және жылу жүйелерінің құбырларындағы шламы жоқ болуын қамтамасыз ету. Атом электр станцияларында әр түрлі контурдағы радиоактивті суды тазалау қондырғыны қақтың түзілуінен қорғап, материалдардың коррозия интенсивтілігін төмендетеді, ал сұйық радиоактивті минимальді көлемде концентрациялап концентратты ұзақ мерзімді сақтауға бағыттайды.

Көрсетілген қағидалар келесіде анықталады. Қазіргі кездегі ТЭС және АЭС қондырғылары жоғарғы жылу күшін түсіріуде эксплуатацияланады, ол қызу беткейінде қақтың қалыңдығының қатты шектелуін олардың металының жұмыс компаниясы мерзіміндегі температуралық режим жағдайы боиынша талап етеді. Ондай қақтар электростанциялар циклдеріне сонымен қоса сумен түсетін қоспалардан түзіледі, сондықтан ТЭС және АЭС су жылу тасымалдаушысының жоғарғы сапасын қамтамасыз ету маңызды міндет болып саналады. Жоғарғы сапалы сулы жылу тасымалдауышты пайдалану таза бу алу, қазандық, турбина және конденсат-қанықтырғыш тракт қондырғысының конструктивті материалдар коррозиясының жылдамдығын минилизациялау сұрақтарын шешуді жеңілдетеді.

Электр және жылу энергиясын өндірген кезде пайдаланатын судың сапасына әр түрлі талаптарды қанағаттандыру үшін табиғи суды арнайы физика-химиялық өндеу қажеттілігі туындайды. Бұл су негізінен алғашқы шикізат болып табылады, ол қажетті өңдеуден (тазалаудан) кейін келесі мақсаттарда қолданады:

а) алғашқы зат ретінде қазандықтан, бугенератордан, қайнаған типтегі ядерлы ректордан, буланудан бу түзілгіштерде буды ал үшін;

б) жұмысын бітірген бу турбинасындағы будың конденсациясы үшін;

в) ТЭСжәне АЭС-ң әр түрлі аппаратары мен агрегаттарын суыту үшін;

г) жылу жүйелері мен ыстық сумен қайту жүйесінде АЭС және ВВЭР бірінші контурында жылу тасымалдаушы ретінде ;

Электрстанцияларда пайдаланатын таза суды дайындау үшін табиғи суды тазалаумен қоса сол уақытта пайда болатын ағынды жуынды суды әр түрлі әдістермен утилизациясымен байланысты комплексті сұрақтарды шешу қажет. Мұндай шешім ішетін және өндірістік сумен қамтудың табиғи көздерін ластаудан қорғаудың іс шарасы болып саналады.

Суды өндеудің әдісін тандау, әр түрлі әдістерді қолдану кезінде технологиялық процестің жалпы схемасын құру судың сапасына қойылатын талаптарды анықтау негізінен алғашқы су құрамына, электр станцияларының типімен оның параметірлері негізінен қолданатын қондырғылар (бу қазандықтары, турбина), жылуфикция мен ыстық сумен қамту жүйесіне байланысты.

Суды өндеуді терминалық әдісің қолдану кезінде , әдістің үнемділігі станция схемасына тұзсыздандыру қондырғысы қалай қосылған , сонымен қоса қондырғы сипаты мен параметірлеріне байланысты.

Өздік бақылау сұрақтары

Суды не үшін тазалайды?

Қақ түзілуден қалай қорғануға болады?

Судың сапасы қандай болу қажет?

Таза суды қалай дайындайды?

Суды қалай өңдейді?

Қолданылған оқулықтар

1 Гурвич С.М. «Водоподготовка» М. –Л., Госэнергоиздат, 1961 –б 240.

2 Вихрев В.Ф., Шкроб М.С. «Водоподготовка» -М., «Энергия», 1973. –б. 416.

3 Фрог Б.Н., Левченко А.П. «Водоподготовка» Учебн. Пособие для вузов. М. Издательство МГУ, 1996. –б. 680.

Дәріс 2

(2 сағат)

Тақырып. Суды алдын-ала тазарту

Дәріс сабақтың мазмұны

1. Судың тазалау процесі.

2. Суды тазартудың технологиясы

3. Суды тазалау әдістері

4. Коагуляция процесі

Суды алдын-ала тазарту.

Табиғи сулардың құрамында әр түрлі дәрежедегі дисперсті қоспалардың болуы оны бірнеше сатылы тазалау қажеттілігін тудырады. Бірінші сатыда судан колоидты және қатты дисперсті заттар жойылады, келесі сатыда ионды дисперсті заттар мен еріген газ жойылады.

Суды өңдеу технологиялық әдістерінің тандалған реттілігінің жүйелі тәсілі тазалаудың әртүрлі сатыларының техника-экономикалық көрсеткіштерінің оптимизациясы, жеке аппараттар жұмысының автоматизациясы және жалпы су дайындайтын қондырғы жұмысының тұрақтылығын жоғарылату мүмкіндігімен байланысты. Мысалы, табиғи судың құрамындағы органикалық заттар ВПУ анион алмасу бөлігінің нашарлауын тудырады (аниониттер қартаюы, регенерация кезінде сілтілер шығынының жоғарылауы) ал темір қосылыстары ВПУ да қолданылатын аппараттарда мембраналардың улану себебі болуы мүмкін. Қосымша судың колоидты және қатаң дисперсті заттардан эфективті емес тазалау қызудың бетінде қақтың түзілуінің және турбиналардың ағатын бөлігінің элементтерінің коррозиясының себептерінің бірі болып табылады, бұл алдынғы тазалау деп аталатын судың колоидты және қатаң дисперсті қоспаларынан тазалаудың бірінші сатысының маңыздылығын сипаттайды.

Алдын ала тазалау арнайы әдістер арқылы іске асады, оларды реализациялау нәтижесінде арнайы реагенттерді дозалау кезінде кейбір қоспалар судан 0.1-1 мм көлемінде мақта түрінде бөлінеді. Суды алдын ала тазалануының негізгі технологиялық процестері коллоидты қоспалардың коагуляциясы (іріленуі) және әктену болып саналады, олар көбінесе бір жарықтандыру аппаратында суммарлық технологиялық эфектісін жақсарту және ақша шығындарын төмендету мақсатында жиналады. Қатаң дисперсті қоспалардан жарықтандырудан кейін су қосымша тазалау фильтрационды әдіспен жүргізіледі.

Сол арқылы коагуляция процесінде түзілетін (немесе әктенумен біріккен коагуляция) алғашқы қатаң дисперсті қоспалар мен әктен суды тазалау екі сатылы жарықтандыру кезінде жарықтандырғышта тұндыру және фильтрлеу жолымен қол жеткізіледі.

Нәтижесінде жарықтандырғыш құрамында өлшемі 8-12 мг/дм³ төмендейді, ал жарықтандырғыш фильтрінде 1 мг/дм³ қалдық мәнінен төмен жарықтандырғышта тұнып үлгерген жіңішке дисперсті өлшем жойылады. Коагуляция және жарықтандыру процестерін суммарлық реализациясы судың тұнықтығының жоғарылауы мен оның түсізденуі, құрамындағы кремнің және қышқылданудың коллоидты заттардың 50-70% есебінен төмендеуіне әкеледі.

Егер суды ауыр ГДП – н тазарту ауырлық күші әсерімен, уақытты бөлшектер көлемі мен массасымен анықталатын қарапайым тұндрумен жүзеге асырылса, онда коллоидты қоспалар оның ерекше қасиеті есебінен (агрегаттық төзімділік ) судан тек коагуляция әдісімен бөлінуі мүмін.

Материал немесе организм	Бөлшек диаметрі мм	Тұну уақыты	Материал немесе организм	Бөлшек диаметрі мм	Тұну уақыты
Гравий	10	1с	Балшық	0.01	2сағат
Құм	1	10с	Бактерия	0.001	8тәулік
Ұсақ құм	0.1	2мин	Коллодты көлем бөлшегі	0.0001	2жыл

Коагуляция – судан келесіде бөлінумен қатаң диперсті макрофаза түзілуімен молекулярлы тартылу күшінің әсерімен коллоидты бөлшектер жабысудың физика–химиялық процесі. Суды дайындау тәжірибесінде коагулция негізінде суды коллоидты заттардан сонымен бір уақытта қатты дисперсті қоспалардан және өңделетін суға арнайы реагент – коагулянтты дозалау жолымен суды түссіздендірумен тазалауды түсінеді.

Өздік бақылау сұрақтары

1. Судың тазалау процесін айтып бер.

2. Суды тазартудың технологиясы туралы айтып бер.

3. Суды тазалау әдістері қандай болады?

4. Коагуляция процесі дегеніміз не?

Қолданылған оқулықтар

1 Гурвич С.М. «Водоподготовка» М. –Л., Госэнергоиздат, 1961 –б 240.

2 Вихрев В.Ф., Шкроб М.С. «Водоподготовка» -М., «Энергия», 1973. –б. 416.

3 Фрог Б.Н., Левченко А.П. «Водоподготовка» Учебн. Пособие для вузов. М. Издательство МГУ, 1996. –б. 680.

Дәріс 3

(2 сағат)

Тақырып. Ион алмасу әдісімен суды өңдеу

Дәріс сабақтың мазмұны

1. Ион алмасу технологиясы

2. Иониттер құрылымы

3. Иониттерді алу тәсілі

4. Ионның көлем элементтерінің құрылымы

Суды дайындаудың соңғы стадиясы, яғни ерігіш қоспаларды толығымен жою оның иондық құрылымының өзгерісімен байланысты. Ол ионалмасу технологиясы мен сонымен бірге мембраналық немесе термиялық тәсілдермен іске асырылады. Иондық алмасудың маңызы арнайы материалдардың, иониттердің керекті бағытта өңделетін судың иондық құрамын өзгерту қабілеттілігі. Иониттар ерімейтін жоғарғы молекулалық заттар және онда арнайы функционалдық топтардың болуы иондық алмасу реакциясына қабілеттілігін көрсетеді. Заряд белгісі бойынша катиониттер және аниониттер деп бөлінеді. Иониттер ерімейтін қатты негіз, яғни матрицадан тұрады. Олар стиролдан -СН =СН₂ және дивенилбензолдан тұрады. СН₂-СН- - СН-СН₂ . матрицаны суға салғанда мұздың полярлық молекулалары әрекеттесіп көлемін 1,1 -2 –ге дейін өзгертеді. Ол синтез аяқталғаннан кейін және матрица ионитқа айналған соң әрекеттеседі. Иондардың өзара диффузиясына мүмкіндік береді. Кейбір типтегі иониттерді поликонденсация әдісімен алады. Содан соң механикалық ұсатылады, соның нәтижесінде осындай иониттер түйіршіктері дұрыс формада болады. Алынған матрицаны химиялық реагенттермен өңдеп арнайы функционалдық топтарды оған жабыстырады. Олар бензолдық сақинадағы сутегі иондарын алмастырады, ерітіндіде дисоциациялануға қабілетті болады.

Матрицада белгіленген ион зарядтың белгіленуін көрсетеді және ол потенциал түзгіш деп аталады. Әдетте белгіленген иондағы матрица R символымен, ал қарсы иондарды химиялық символдармен белгілейді. Осындай символдар пайдаланылатын типтік катиондік алмасу реакциясы келесідей жазылады. 2RNa +Ca²⁺ + 2 Cl(R₂Ca+2Na⁺+2Cl^- ерітіндіден катионит тат түзгіш кальций ионын Na⁺ ионына айырбастап бойына сіңіреді, сол сияқты аниониттағы анион алмасу реакциясын жазуға болады.

ROH +Na⁺ + Cl^-(RCl+Na+OH^- айтылғанды ескере қатты электролит ретінде қарастыруға болады. Қатты каркас бір бөлігін, қозғалыстағы қарсы иондар басқа бөлігін құрады.

2-сурет. Ионның көлем элементтерінің құрылымы

1-матрица; 2-потенциал түзуші ион;

3-дифузиялық қабат; а – катионит; б-анионит

Өздік бақылау сұрақтары

1. Ион алмасу технологиясы туралы айтып бер.

2. Иониттер құрылымы қандай?

3. Иониттерді алу тәсілдерін ата.

4. Ионның көлем элементтерінің құрылымын айтып бер.

Қолданылған оқулықтар

1 Гурвич С.М. «Водоподготовка» М. –Л., Госэнергоиздат, 1961 –б 240.

2 Вихрев В.Ф., Шкроб М.С. «Водоподготовка» -М., «Энергия», 1973. –б. 416.

3 Фрог Б.Н., Левченко А.П. «Водоподготовка» Учебн. Пособие для вузов. М. Издательство МГУ, 1996. –б. 680.

Дәріс 4

(2 сағат)

Тақырып. Суды тазартудың мембраналық әдістері

Дәріс сабақтың мазмұны

1. Мембраналық әдістер.

2. Гипер және ультрафильтрлеу әдісі

3. Электролиз әдісі.

4. Мембраналық әдістердің артықшылықтары

Суды тазартудың мембраналық әдістері

Қалдық суларға қойылатын қатаң талаптарына сай суды тазартудың реагентсіз әдістерінің дамуына жол ашылды. Солардың ішінде практикалық пайдалануға тиімді болып саналатын мембраналық әдістер: кері осмос, ультрафильтрлеу және электродилз. Аталған барлық мембраналық әдістердің негізінде қоспаның немесе ертіндінінің негізінде қоспаның немесе ертіндінінің (судың) мембранадан өткізілуі жатады. Мұндай тасымалдауда мембрананың құрылысы мен күштердің табиғаты әр түрлі.

Гипер-және ультрафильтерлеу мембраналарында қысымның күшін пайдаланғанда судың молекулаларын өткізіп, максимальды дәрежеде қоспаның иондары мен молокулаларын сүзіп қалу керек.

Электродиализ әдісінде электрлік күшті пайдалану кезінде мембрана иондары өткізіп максималды дәрежеде қоспаның иондары мен молекулаларын сүзіп қалу керек. Электродиализ әдісінде электрлік күшті пайдалану кезінде молекулаларын өткізбеу керек.

Басқа әдістермен салыстырғанда мембраналық әдістердің біршама артықшылықтары бар:

1. Қоспаны ертіндіден ажыратуға фазалық ауысулардың болмауынан энергияны алып үнемдеуге мүмкіндік береді;

Егерде мембрананы тазарту технологиясын ажыратса, онда процестер үздіксіз сипатта болады;

2. Химиялық реагенттерді қоспай-ақ пайдалануға болады, ал егер де қосу қажет болса, онда өте аз мөлшерде;

3. Тазартылатын судың арнайы жылытылуы қажет емес;

4. Мембраналық процестердің жүруіне арналған аппараттар біршама қарапайым констркукциялық орындауда және де қозғалмалы бөлімдері жоқ.

5. 1 м³ суды тазарту үшін мембраналық технологиялар кезінде 4-6,5 квт *сағ энергия жұмсалады.

6. Мембранналық технологиялар пайдалануда отандық өнеркәсіп тәжірибе жинақталған.

Өздік бақылау сұрақтары

1. Мембраналық әдістерді ата.

2. Гипер және ультрафильтрлеу әдісі қалай жүреді?

3. Электролиз әдісін сипатта.

4. Мембраналық әдістердің артықшылықтары қандай?

Қолданылған оқулықтар

1 Гурвич С.М. «Водоподготовка» М. –Л., Госэнергоиздат, 1961 –б 240.

2 Вихрев В.Ф., Шкроб М.С. «Водоподготовка» -М., «Энергия», 1973. –б. 416.

3 Фрог Б.Н., Левченко А.П. «Водоподготовка» Учебн. Пособие для вузов. М. Издательство МГУ, 1996. –б. 680.

Дәріс 5

(2 сағат)

Тақырып. Суды газдардан тазарту

Дәріс сабақтың мазмұны

1. Судағы газдардың түрлері

2. Суды газдардан тазарту

3. Су мен газдардың әрекеттесуі

4. Газдарды жоюдың десорбциялық әдісі

Суды газдардан тазарту

Жылу электр станцияларында пайдаланылатын суда әртүрлі еріген газдар болады. Олар табиғи суға оны дайындау нәтижесінде ЖЭС циклінің ваккумдік бөлігінен сорылатын ауамен беріледі.

Судағы газдарды екіге бөлуге болады: а) сумен химиялық әрекеттесетін (СН₃,NH₃,Cl), б)сумен химиялық әрекеттеспейтін (N₂ ,O₂, H₂). Осы газдар коррозиялық- белсенді және инертті болып бөлінеді. Жылутасымалдағыштарда пайда болған газдарды жоюдың негізгі мақсаты қондырғы коррозиясының алдын алу болып табылады. Оттегі (О₂), азот ( N₂) және көміртегі диоксиді ( СО₂) ауамен араласуы нәтижесінде суға түседі. Одан басқа оны суда Н- катиондау немесе қышқылдану жолымен өңделуі нәтижесінде суда СО₂ – нің жоғары концентрациясы пайда болады. Сутегі әдетте металл қондырғының коррозиясының өнімі болып табылады. Суда еріген газдарды жоюдың барлық белгілі әдістері екі принципке негізделген: а) судан газдарды десорбциялау; б) зиянсыз заттарға айналдырып, газдарды химиялық байланыстыру. Кейбір жағдайларда ЖЭС- та түрлі су ағындарын түзеткіш қоспа ретінде қызмет атқаратын арнайы су қоспаларына енгізеді. Мысалы су ерітіндісі құрамында NH₄⁺ ион түрінде болатын NH₃ аммиак аминдеу кезінде ауыз суына енгізіледі, газтәрізді хлор салқындатқыш суды өңдегенде қолданылады.

Судан газдардың бөліну процесі және суда газдардың еруі, газ сұйық жүйесінде масса берілуінің жалпы заңдылықтарына негізделген десорбция мен адсорбция процестері теңескен кезде олар Генри заңына бағынады, яғни берілген температурада сұйықтағы еріген газ концентрациясы сұйық үстіндегі газ қысымына пропорционал болады.

(6.1 сурет) Су мен газ арасындағы масса алмасу жүзеге асу үшін газ фазасындағы парциал қысым массаалмасудың қажетті бағытынан тәуелді не ұлғаяды не азаяды. Егер газ сумен әрекеттесе, газдың физикалық еріген бөлігі Генри заңымен байланысты болса, жұмыс істейтін масса заңына сәйкес ион формасын түзетін газ бөлігі болады. Әдетте тәжірибеде су қандай – да бір газбен емес газ қоспасымен, мысалы ауамен байланыста болады. Қоспадағы газдың парциал қысымы толық газ қысымы газ қоспаларын түзетін парциал қысымдардың қосындысына тең деп тұжырымдалатын Дальтон заңына бағынады, яғни әрбір газ қоспада барлық көлемді жауып тұратындай әрекет жасайды:

Бұл су бетінің үстіңгі бетінде құрамында жойылатын газ жоқ, суды қайнағанға дейін қызыдырғанда су буының парциал қысымы жалпы қысымға тең болады, ал бұл жойылатын газдың қысымын нөлге дейін төмендететін ваккум немесе атмосфера қысымын тудырады.

Жоғарыда айтылып кеткендей ауа құрамындағы газ мөлшері тепе – тең жағдайда Генри заңына бағынады, сондықтан Генри мен Рауль заңдары арқылы жойылатын газ жылдамдығын анықтау мүмкін емес. Сол кезде десорбция жылдамдығынан газдан тазартудың соңғы нәтижесі тәуелді болады, сондай –ақ жүйенің тепе –тең жағдайға келуі тәуелді.

Газдан тазарту нәтжелілігін ( 6.5) теңдеуге сәйкес сұйық тамшысы немесе қабықшасынан жойылатын газ диффузия жолдарын қысқартуға әкелетін фазалардың беттік бөлінуін салыстырмалы ұлғайту керек, ал басқа тең жағдайда судан жойылатын газдан бос газ фазасымен байланыста болатын судың уақытын ұлғайтады. Газдардан тазартудың тиімділігі құрамында газы бар тазаланатын судың температурасының жоғарылауына айтарлықтай әсерін тигізеді. Бұл дегеніміз температураның жоғарылауымен газдардың абсорбциялық коэффиценті азаятынын байқаймыз, оны 6.1 суреттен көруге болады.

6.1 - сурет судың абсорбциялық СО₂ (1), N₂ (2), О₂ (3) коэффицентінің температурадан тәуелділігі.

Десорберден жойылатын газдардың мөлшері келесі теңдеумен анықталады:

Газдарды жоюдың десорбциялық әдістің қарастырылған заңдылықтары және құруда ваккумдық және термиялық деаэраторлардың ваккумдық және термиялық декорбанизаторларын пайдалану негізіне орнатылған. Зиянсыз қоспаларға айналатын газдардың химиялық байланысы суға арнайы химиялық реагенттерді мөлшерлеу жолымен жүзеге асады. Бұл мақсат үшін түрлі қалыпқа келтіргіштер мен негіздер жиі қолданылады. (СО₂ –ні қолдану үшін).

Газдарды тазалаудың мұндай әдістері химиялық кинетика заңдарымен анықталады, ал еріген газдардың байланысу толықтығы қосылатын реагенттің табиғаты мен артылунан, температурасынан, өңделетін су қоспасының құрамынан және газар мен реагенттердің әсер ету ұзақтығынан тәуелді болады.

Өздік бақылау сұрақтары

1. Судағы газдардың түрлері қандай болады?

2. Суды газдардан тазарту процесін айтып бер.

3. Су мен газдардың әрекеттесуі қалай өтеді?

4. Газдарды жоюдың десорбциялық әдісін айтып бер.

Қолданылған оқулықтар

1 Гурвич С.М. «Водоподготовка» М. –Л., Госэнергоиздат, 1961 –б 240.

2 Вихрев В.Ф., Шкроб М.С. «Водоподготовка» -М., «Энергия», 1973. –б. 416.

3 Фрог Б.Н., Левченко А.П. «Водоподготовка» Учебн. Пособие для вузов. М. Издательство МГУ, 1996. –б. 680.

Дәріс 6

(2 сағат)

Тақырып. Салқындататын және айналымдағы суды өңдеу

Дәріс сабақтың мазмұны

1. Салқындату жүйесінің ағынды сулары.

2. Айналымдағы ағынды судың қасиеті.

3. Суды өңдеу процесі

4. Судың есептік төгілуі

Салқындататын және айналымдағы суды өңдеу

Тура ағынды салқындату жүйесінің ағынды сулары, конденсатор құбырларынан (турбина) кейін төгілген, газдық, ауалық, майсалқындатқыш және басқа да жылуалмастырғыш аппараттардың, ондағы табиғи көздегі сулар тек қыздырылады, бірақ химиялық немесе механикалық қоспалармен ластанбайды және тазалауды қажет етпейді. Мұндай жүйедегі төгілген су температурасы әдетте су көздерінің температурасынан 8-10⁰С жоғары болады және онда жылулық ластану басталады. Қыздырылған судың есептік төгілуі кезіндегі ескеретін жағдай, ауыз судың және су обьектерінің, жаздық есептік температурасы 3⁰С-ға дейін жоғарламауы қажет, ал қысқы уақытта -5⁰С. Температураның қажет ететін су деңгейін қамтамасыз ету үшін:

1. Шұңғыл су қақпалары және беткі шығарулар.

2. Әкету каналдарының үстіндегі акваторидің шашырату құрылғылары.

3. Қысқы уақытта салқындату конденсаторлардың қысқартылуы жоғарылайды.

4. Эжектірлеуші сушығарғыш.

СОО-дағы градирнямен тазаланған сулар тек қыздырылған емес, сонымен қатар тұздылығының жоғары болуымен сипатталады. Концентрация қысқалығы бұл жүйелерде мына түрде есептеледі:

К_к =1+Q_бұл/Q_үр+Q_әк

мұндағы Q_бұл-буланатын су мөлшері, Q_үр-суды үрлеу шығыны, Q_әк-тамшылы әкету. (8.1) қарай отыра үрлеу мөлшерін қысқарту және тамшылы әкету К_к мағынасын жоғарлатады және салқындату жүйесіндегі тұз мөлшері жоғарылайды. СОО-да аз минералданған қосынды суды қолдану оның үрлеу сулары ЖЭС-тың басқа су қолдану жүйелерінде қолдану қажет болып отыр. Сонымен, егер концентрация қысқалығы градирняда 1-ден аспаса , нормативті құжат СОО-ның үрлеу бағытың СДҚ (ВПУ)-да қолдану үшін ұсынады. Егер бастапқы судың құрамындағы тұздың мөлшері 500мг/дм³ және мағынасы К_к =1,2 болғандағы тұз мөлшері 500мг/дм³.

Жылуды қамтамасыз ететін жабық жүйеге көп мөлшерде қоректік суды дайындау ретінде Жылуэлектрорталықтардың (ЖЭО) суды дайындайтын құрылғыға СОО мен біріккен жұмысы мысал бола алады, схемасы 8.1 суретте көрсетілген. Схемаға сәйкес, мысалы максимальды – қыстық тәртіпте жылу

1-градирня, 2-конденсатор, 3-түссіздендіргіш, 4-түссіздендіргіш фильтр(сүзгі), 5-натрий-катионитті фильтр, 6,7,8-ысырма.

Сурет 8.1- Жылуды қамтамасыз ететін жабық жүйенің СОО мен ЖЭС-тің СДҚ біріккен жұмыстық сызбасы.

торға максималды қосымша суды (ПТС) максимальды СОО-ны үрлеу қажет, яғни концентрация қысқалығын еселеп төмендету керек. (б-жабық, 7-8 ашық). Жазғы уақытта жылуторларына қосалқы судың пайдалануын азайтқанда СДҚ ПТС-тан босатылған қуат қосалқы суды СОО-ны жұмсарту үшін пайдаланады (б-ашық), бұл жағдай суыту жүйесінде сулы-химиялық тәртіптің бұзылмауын азайтады.

Өздік бақылау сұрақтары

1. Салқындату жүйесінің ағынды суларының жұмыс істеу процесі.

2. Айналымдағы ағынды судың қасиеті туралы айтып бер.

3. Суды өңдеу процесі қалай өтеді?

4. Судың есептік төгілуі туралы айтып бер.

Қолданылған оқулықтар

1 Гурвич С.М. «Водоподготовка» М. –Л., Госэнергоиздат, 1961 –б 240.

2 Вихрев В.Ф., Шкроб М.С. «Водоподготовка» -М., «Энергия», 1973. –б. 416.

3 Фрог Б.Н., Левченко А.П. «Водоподготовка» Учебн. Пособие для вузов. М. Издательство МГУ, 1996. –б. 680.

Дәріс 7

(2 сағат)

Тақырып. Суды термиялық тұзсыздандыру

Дәріс сабақтың мазмұны

1. Суды термиялық өңдеу процесі.

2. Буландырғыш.

3. Буландырғыштар түрлері.

4. Буландырғыштардың жұмыс істеу принципі.

Суды термиялық өңдеу негізінде, суда бу түзу процесі кезіндегі су құрамындағы қоспа концентрациясының принципіне тәуелді. Қоспа су ретінде будан алынған конденсатты айтуға болады. Қоспа концентрациясы бар бу түзу процесі жүретін аппарат буландырғыш деп аталады. (9.1 сурет). Қоспа концентрациясы бар бу түзілу құбырлы жүйеде немесе қысымның төмендеуі есебінен судың қайнау кезіндегі көлемде жүреді. Бірінші жағдайда буландырғыштарды беттік типті, ал екінші жағдайда бірден қайнау буландырғыштары деп аталады. Беттік типті буландырғыштар жылу электростанцияларында кеңінен қолданылады және циклдің қосымша суын алу мен өндірістік тұтынушыларға буды беруде қолданылады. Қыздыру бетінде ақау түзілуінің алдын алу үшін ауыз суы мұндай буландырғыштарда химиялық өңделген және деаэрацияланған су болып табылады. Беттік типті буландырғышқа түсер алдында суды жұмсарту әдетте алдын-ала әктеуі және коагуляцися бар екі сатылы Na- катиониті немесе Н- Na – катиондау әдістері қолданылады. Ауыз суынан суды қыздыру мен буды алу үшін сұрыпталған құбырдан бу беріледі ( бірінші ретті). Буландырғышта алынған газ екінші ретті деп аталады. Циклда қосымша суды алу үшін буландырғышты қолданған кезде екінші ретті бу жылуалмастырғышқа әкетіледі, онда бу конденсацияланады және циклға түседі. Өндірістік тұтынушыларға жеткізу үшін ЖЭО- дағы буландырғыш жұмысында екінші ретті бу тұтынушыға әкетіледі. Буланатын ауыз суындағы берілген қоспа концентрциясын сақтау төгілу әсерінен жүзеге асады.

1- бірінші ретті судың келуі; 2- жылытқыш секция; 3- буландырғыш корпусы; 4-екінші ретті будың әкетілуі; 5- конденсатор; 6- конденсаттың әкетілуі; 7- ауыз суын әкелу; 8- төгу; 9- босату; 10- дистиляттың әкетілуі.

7.1 сурет-Қарапайым буландырғыш қондырғы

Бірден қайнау буландырғышында ауыз суы ретінде құрлыс гипсі мен табиғи бордың ұсақдисперсті қоспалар қосылған су болуы мүмкін. Ең ақырғы рөлді су қайнаған кездегі қоспаларды тұндыруға арналған түтіктер алады. Мұндай буландырғыштағы екінші ретті бу осы аумаққа сәйкес келетін, қанығу температурасынан жоғары температурада болатын су түскен кезіде пайда болады. Судың кеңеюі жүретін аумақтағы екінші ретті бу конденсаторда (конденсатор буландырғыш) конденсацияланады. Осындай типті тәжірибелі өндірістік қондырғы ұзақ уақыт Майыр ГРЭС-інде ( Түркіменстан) жұмыс істеп жоғары нәтижелілік көрсетті. АҚШ- та тез қайнайтын буландырғыш қондырғы 1125 МВт қуатты блок схемасындағы қосымша суды дайындауда жұмыс істейді.

Беттік типті буландырғыштар бір немесе көп сатылы болуы мүмкін. Көпсатылы беттік типті буландырғыштарда алдыңғы буландырғыштардағы екінші ретті будың конденсациясы келесі буландырғыш бетінде жүреді, сондай –ақ екінші ретті бу келесі үшін қыздырғыш болып табылады. Мұның есебінен қыздырғыш бу шығынының бірлігіне қатысты алынатын екінші ретті бу мөлшері ұлғаяды.

Тез қызатын көпсатылы буландырғыштарда бірінші саты аумағында буланбаған су екінші саты аймағына түседі және т.с.с.

Беттік типті буландырғышы бар көпсатылы буландырғыш қондырғыларда өндірістік тұтынушыларға бу беру үшін ЖЭО-да қолданыс тапты. ЖЭО циклінде жұмыс денесі толықтай сақталады, конденсат пен будың ішкі жоғалуы толықтырылады..

Тез қайнау буландырғыштары бар көпсатылы буландырғыштар теңіз суын тұщытуда қолданыс тапты. Бірінші 43 сатылы осындай типті қондырғы Каспий теңіз суынан тұщытылған су алу үшін Шевченко қаласында орнатылды. АЭС-да буландырғыш қондырғылар тек қосымша суды дайындау үшін ғана емес арнайы су тазалау жүйесінде бірінші көнтурдағы төгетін суды тазалауға, твэл шыдамдылығын бассейннің радиоактивті суларын, түсіру суларын, сондай – ақ санөткізгіш суларын тазалауға қолданылады. Бұл жағдайлардың барлығында буландырғыш қондырғыларда су құрамындағы еріген қатты заттардан ажыратылады. Бірконтурлы АЭС- да буландырғыштар құбырларды нығыздау үшін қолданылатын және эжекторлы қондырғылардың жұмысшы денесі ретінде буды генерациялауға қолданылады. Радиоактивті шайғыш суларды, түсіру бассейндердің суларын және сол сияқты активті түсірілетін суларды тазалау үшін бір сатылы буландырғыш қондырғылары қолданылады. Бірінші контурдың түсірілетін суын тазалау үшін әдетте көпсатылы буландырғыш қондырғыларды қолданады.

Ақырғы жылдары буландырғыштар жылу электростанцияларда халық шаруашылығына қолданыла алатын қоспаларды концентрациялай отырып ағынды суларды тазалауда қолданыла бастады.

Өздік бақылау сұрақтары

1. Суды термиялық өңдеу процесін айтып бер.

2. Буландырғыш дегенімі не?

3. Буландырғыштардың түрлерін ата.

4. Буландырғыштардың жұмыс істеу принципін айтып бер.

Қолданылған оқулықтар

1 Гурвич С.М. «Водоподготовка» М. –Л., Госэнергоиздат, 1961 –б 240.

2 Вихрев В.Ф., Шкроб М.С. «Водоподготовка» -М., «Энергия», 1973. –б. 416.

3 Фрог Б.Н., Левченко А.П. «Водоподготовка» Учебн. Пособие для вузов. М. Издательство МГУ, 1996. –б. 680.

Дәріс 8

(2 сағат)

Тақырып. Электр станциялардың ағынды сулары және оларды зиянсыздандыру технологиялары.

Дәріс сабақтың мазмұны

1. Су дайындайтын құралдардың қызметі

2. Регенерациялық заттар

3. Сулардың ағызуы

4. Суды дайындайтын технологиялар

Су дайындайтын құралдардың қызметі көп мөлшерде әктің, каогулянттардың, регенеранттардың (H₂SO₄, NaOH, NaCl) жұмсалуына байланысты. Алдын-ала тазартылатын сулар әр түрлі құрамды шламдары бар, осыған байланысты оның түрі анықталады.

Регенерациялық заттардың негізгі бөлігі ағынды регенерацияланған суларға өтеді де табиғи сулы обьектілерді ластаудың негізгі көзі болып табылады. Суды дайындайтын құралдардың (СДҚ) сапалық сипаттамалары технологиялық есептеулер жүргізілгенде анықталады.

Лайланған жағдайда осындай суларды ағызу, тіпті біріккен қышқылдың және сілтілік бейтараптану қондырғыларында үш жағдайда рұқсат етіледі, егер де табиғи сулы орта өте жоғары қуатты дэбитті болса, яғни зиянды химиялық заттарды қалыпты ПДК мағынасына дейін араластырады.

Сурет 8.2. Тұзсыздандыратын құралдардың ағынды суларды бейтараптандыру схемасы: 1-Н-катионитті сүзгі (фильтр); 2-анионитті сүзгі; 3- әкті сүтті араластырғыш; 4-айдаушы насос; 5- насос – дозатор; 6-аралық бак; 7-айдаушы насос; 8- бейтараптандырғыш - насос; 9-араластыратын және ағызатын насос; 10- суытылған немесе табиғи су;

Суды дайындайтын құралдардың (СДҚ) үнемдік және экологиялық сызбасын енгізуде қазіргі уақытта жұмыстар мынадай бағытта жүргізіледі:

1. СДҚ схемаларында қарсыағысты сүзгілерді пайдалану;

2. Мембраналық технологияларды пайдалану;

3. Аз қалдықты СДҚ сызбаларын ойлап шығару, яғни технологиялық сызбалардың әр түрлі буындарының ішкі байланыстарын өзгерту, сол арқылы реагенттер мен судың өзіндік қажеттіліктерін төмендету, ағынды судан бағалы компоненттерді іріктеп алу.

Мысал ретінде, дәстүрлі технологиялық схемалардағы ішкі байланысты буындарының өзгертілуі ретінде натрий-катиондаудың схемасын қарастырайық. (сурет 8.3). Су жүйесіндегі су Na-катионитті сүзгілерде жұмсарады, тазартылады және жылуторларға қосымша толықтыру үшін жіберіледі. Сүзгінің жуылған суы б багында жинақталады да, фильтр 7-де түзсіздендіріледі және 8 бакка түседі, онда фильтратта жуылған аз минералданған суы жиналады. Бак 8-ден су жұмыс сүзгілерді араластыру үшін, ал оның артық мөлшері бастапқы сумен араласады. Регенерациялық ағынды судың негізгі бөлігі 10 кристаллизатор-бакта жинақталады 11 және әкті-содалы өндеуден өтеді, яғни Са²⁺ және Мg²⁺ иондардың концентрацияларын төмендету үшін. Түссіздендірілген ерітінді механикалық сүзгіден өткізіліп, NaCl мен қатайтылып, қайтадан катионитті фильтрді регенерациялауға пайдаланылады. Шлам 15 кристализатордан вакуум-сүзгі сусыздандырылуға жіберіледі де, ары қарай жойылады. Аталған схеманы енгізу арқылы минералды тұздардың 60 % канализацияға жіберілмеуін қамтамасыз етті. Қаралған технологияның кемшіліктері ретінде оның күрделілігін айтуға болады, және қосымша реагенттер мен құралдарды қажет етеді.

1-бастапқы су; 2,3-Na-катионды сүзгі; 4-деаратор; 5-жылуорталығында жұмсартылған су, 6,8-бактар; 7,13-түзсіздендіргіш сүзгілер; 9-жуылған су; 10,18-регенерацияланған ағынды су; 11-кристализатор; 12-түссізденген су; 14-регенерацияланған ерітінді; 15-қақ; 16-вакуум-фильтр; 17-обезвоженный қақ; 19-канализацияға ағызылуы; 20-түзсіздендірілген ағынды сулар;

Сурет 8.3-Жартылай ағынды суды утильдеудің натрий-катионды схемасы

Өздік бақылау сұрақтары

1. Су дайындайтын құралдардың қызметін ата.

2. Регенерациялық заттар туралы айтып бер.

3. Сулардың ағызу процесін айтып бер

4. Суды дайындайтын технологиялар қалай жұмыс жасайды?

Қолданылған оқулықтар

1 Гурвич С.М. «Водоподготовка» М. –Л., Госэнергоиздат, 1961 –б 240.

2 Вихрев В.Ф., Шкроб М.С. «Водоподготовка» -М., «Энергия», 1973. –б. 416.

3 Фрог Б.Н., Левченко А.П. «Водоподготовка» Учебн. Пособие для вузов. М. Издательство МГУ, 1996. –б. 680.