4. Удаление газов.

4.1. Общие положения

Вода, используемая на ТЭС, содержит различные растворенные газы, находящиеся в природной воде в виде примесей, образующиеся в результате процессов водоподготовки или термического воздействия, а также поступающие в вакуумную часть циклов ТЭС с присосами воздуха.

Растворенные в водных носителях газы можно разделить на химически взаимодействующие с водой (СО₂, NН₃, Сl₂) и не взаимодействующие (N₂, О₂, Н₂). Эти же газы разделяются также на коррозионно-активные (0₂, СО₂, Cl₂) и инертные (N₂, H₂).

Основной целью удаления из воды растворенных в ней газов является предотвращение коррозии оборудования.

На ВПУ удаление растворенного СО₂ и летучих органических примесей также производится для снижения коррозионной активности обработанной воды и оптимизации эксплуатации фильтров, загруженных сильноосновным ионитом.

Кислород 0₂, азот N₂ и диоксид углерода СО₂ попадают в воду вследствие контакта ее с воздухом. Кроме того, высокие концентрации СO₂ возникают в воде в результате ее обработки Н-катионированием или путем подкисления. Водород обычно является продуктом коррозии металла оборудования. Все известные способы удаления из воды растворенных газов основаны на двух принципах: десорбции, химического связывания с превращением газов в иные безвредные вещества. В ряде случаев в различные потоки воды на ТЭС специально вводят газовые примеси, служащие коррекционными добавками.

Процессы выделения газов из воды (десорбция) и растворения газов воде (абсорбция) подчиняются общим законам массопередачи системе жидкость — газ и протекают до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие, зависящее от температуры, давления и концентраций в обеих фазах. В условиях равновесия процессы десорбции и абсорбции подчиняются закону Генри, который утверждает, что при данной температуре концентрация растворенного газа в жидкости пропорциональна давлению этого газа над жидкостью:

где С_г — концентрация газа в воде, моль/дм ; р_г — давление данного газа над водой, Па; k_г — коэффициент абсорбции (величина обратная константе Генри). Коэффициент абсорбции характеризует объем газа, растворяющегося при стандартных условиях в единице объема раствора, его значения приводятся в справочной литературе.

На практике обычно вода находится в контакте не с одним каким-либо газом, а со смесью их, например с воздухом. Парциальное давление газа в смеси определяется законом Дальтона, который гласит, что полное давление газовой смеси р₀ равно сумме парциальных давлений составляющих смесь газов р₁, р₂, р₃, .... т.е. каждый газ смеси ведет себя так, как если бы он один заполнял весь объем:

р_o⁼р₁+р₂+р₃+…+р_п.

Из формул видно, что полного удаления газов (С_г = 0) можно достичь при р_г= 0 или, что то же самое, при р₀ = 0 или р₀ = р_Н2О. Это достигается созданием над поверхностью воды либо вакуума, либо атмосферы, не содержащей удаляемого газа, в частности путем нагрева воды до кипения, когда парциальное давление паров воды становится равным общему давлению (р₀ = р_Н2О), что равносильно снижению парциального давления удаляемого газа до нуля.