1.6. Источники поступления примесей в пароводяной тракт тэс.

1. Убыль пара и конденсата в цикле компенсируется добавочной водой, следовательно, нормальная организация водного режима невозможна без специальной очистки этой воды.

2. Примеси попадают в пароводяной тракт с присосами охлаждающей воды в конденсаторах турбин. Поскольку эта вода имеет значительное солесодержание, то даже незначительное количество воды может внести значительное количество примесей.

3. Кроме образования отложений примеси вызывают коррозию оборудования, а процессы коррозии в свою очередь являются дополнительным источником поступления примесей в пароводяной тракт. При низких и средних давлениях в барабанных котлах примеси попадают в пар только вследствие уноса капелек котловой воды. При высоких давлениях примеси начинают растворяться в паре и тем интенсивнее, чем выше давление, и в первую очередь кремниевая кислота (H₂SiO₃). Поэтому с ростом давления значительно повышаются требования к качеству питательной, а следовательно, и добавочной воды.

Требования к надежности водного режима сформулированы в виде «Норм водного режима», и в правилах технической эксплуатации электрических станций и сетей (ПТЭ).

Огромное разнообразие исходных природных вод и различие в требованиях к конечному продукту вызвали к жизни большое число методов и схем ВПУ.

1.7. Примеси природных вод.

Примеси природных вод по степени дисперсности подразделяют на:

1. Истинно растворенные (ионно- и молекулярно-дисперсные) находятся в воде в виде отдельных ионов, молекул или их небольших агломератов размером до 1 нм d_в < 10^-9 м.

2. Коллоидно-дисперсные, т.е. представляют собой агломераты из большого числа молекул, размером от 1 до 100 нм; 1нм < d < 100 н м; с течением времени не отстаиваются и не отфильтровываются обычными фильтровальными материалами.

3. Грубодисперсные примеси (ГДП) – взвешенные вещества; d > 100 нм; с течением времени либо отстаиваются, либо всплывают. Длительно оставаясь во взвешенном состоянии ГДП создают мутность воды.

Примеси природных вод по химическому составу подразделяют на: минеральные и органические.

Минеральные примеси природных вод:

1. растворенные в воде газы (образуются при контакте с воздухом) N, O, CO₂;

2. ионы: катионы и анионы

а) основные катионы природных вод: Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, в подземных водах Fe²⁺;

б) основные анионы природных вод: HCO₃^-; SO₄^2-, Cl^- и немного анионов HSiO₃^-, NO₃^-, NO₂^-, HCO₃^- во многом определяют поведение различных примесей в воде;

H₂CO₃ может находиться в трех формах:

1. CO₃^2- - связанная;

2. HCO₃^- - полусвязанная (бикарбонатион)

3. свободная угольная кислота H₂CO₃  CO₂ раствор CO₂ в воде.

Вещества, распадающиеся в растворах на ионы, называют электролитами. Электролитами являются соли, кислоты, основания, а также вода.

Чистая вода является слабым электролитом. Диссоциация ее молекул описывается уравнением

Константа диссоциации воды в соответствии с законом действующих масс при 25ºС

где , , - соответственно активность ионов Н⁺, ОН^- и молекул воды.

Активностью называется эффективная концентрация в растворе, которая в результате взаимодействия ионов (электростатического притяжения и отталкивания) имеет меньшее значение, чем фактическая. Активность ионов данного вида a_i связана с их фактической концентрацией C_i следующим соотношением:

где - коэффициент активности ионов данного вида, который зависит от концентраций и валентностей всех ионов, находящихся в растворе, и для разбавленных растворов (до 0,1 моль/дм³) определяется по формуле Дебая – Гюккеля:

,

где ; μ – ионная сила; z_i – валентность ионов данного вида; ε – относительная диэлектрическая проницаемость; Т – температура, К.

При температуре воды 298К ε = 78,5, а коэффициент А=0,508.

Ионная сила μ характеризует меру интенсивности электрического поля, возникающего в растворе из-за наличия в нем ионов, и определяется по выражению:

где C_i – концентрация данного вида ионов в растворе, моль/дм³.

Из формул видно, что в разбавленных растворах на значения ионной силы и коэффициента активности влияют не индивидуальный химический характер ионов, а лишь их концентрация, заряд и температура. Так, в одном и том же растворе коэффициент активности будет иметь одно значение для одновалентных ионов, другое для двухвалентных и т.д.

Органические примеси природных вод попадают из почвы и с бытовыми стоками, их объединяют под общим названием – гумусовые, образующиеся при этом кислоты называются гуминовые, их соли – гуматы. Na⁺, NН₄⁺ хорошо растворимы Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺- плохо растворимы. Органические вещества являются главной причиной ухудшения органолептических свойств воды, т.е. появление запахов и привкусов.

Гумусовые вещества природных вод условно разделяют на три группы:

1) гуминовые кислоты С₆₀Н₅₂О₂₄(СООН)₄, находящиеся обычно в водоемах в коллоидной форме;

2) коллоидные соединения фульвокислот;

3) истинно растворенные соединения фульвокислот.

Водород карбоксильных групп СООН гуминовых кислот может заменяться катионами с образованием гуматов. Гуматы щелочных металлов хорошо растворимы в воде, гуматы кальция и магния труднорастворимы. Гуминовые кислоты могут образовывать с гидроксидами железа комплексные соединения, частично представленные коллоидной формой.

Из-за сложности индивидуальной классификации органических примесей каждого типа в практике анализа используют общую способность органических примесей окисляться под действием специфических окислителей. Этот критерий не дает точного представления о реальной концентрации органических веществ в воде, однако позволяет приближенно характеризовать и сравнивать воды различного типа.