книги из ГПНТБ / Субботина, Н. П. Водный режим и химический контроль на тепловых электростанциях

аппаратура ТЭЦ, поэтому во встроенных пучках конден­ саторов, сетевых подогревателях и водогрейных котлах накопление отложений протекает весьма быстро.

Чтобы понизить скорость образования железоокисных отложений, нужно снижать обшее содержание же­

и углекислоте, устранять присосы необработанной воды и воздуха, использовать защитные покрытия в тракте добавочной воды. В качестве основного метода консер­ вации оборудования водяных теплосетей ВТИ рекомен­ дует [Л. 10-2] обработку воды растворимыми силикатами натрия.

Технический реагент, называемый «жидким стеклом», представ­ ляет собой смесь натриевых солей кремниевой кислоты с общей формулой NaaO mSi02 где т изменяется в пределах от 2,7 до 3,5.

Действие силиката натрия как ингибитора кислород­ ной коррозии стали обусловливается образованием на поверхности металла плотной пленки ферросиликатов.

ный раствор вводится в систему с помощью насосов-до­ заторов. Так как «жидкое стекло» дешевый и недефи­ цитный продукт, то создание относительно высоких кон­

чаются также рыхлые отложения. Последние легко уда­ ляются при водовоздушных промывках подогревателей. Для периодического удаления плотных отложений при­ меняют химические промывки сетевых подогревателей и водогрейных котлов. Необходимость проведения очеред­ ной химической промывки устанавливается по увеличе­ нию перепада давления и возрастанию температурного напора в этих аппаратах. Быстрый рост температурного и гидравлического перепадов свидетельствует о небла­ гополучном состоянии водного режима за предшествую­ щий период.

260

ющих 'Морскую воду, среди многочисленных живых орга­

Личинки этих ракушек размерами менее 0,2 мм заносят­ ся в систему охлаждения подобно другим взвешенным частицам. Те из них, которые закрепляются на стенках водоводов, интенсивно растут « к концу года достигают размеров 15—25 мм. Вполне взрослые мидии бывают длиной до 100 мм. При открытых створках ракушки контактируют с водой и усваивают из нее питательные вещества .и растворенный кислород. Закрывая створки, ракушки изолируют себя от внешней среды и в таком состоянии могут существовать несколько суток. Способ­ ность ракушек отключаться от общения с внешней сре­ дой затрудняет 'борьбу с этим видом биологических обрастаний. Из-за ракушечных поселений поверхность стенок водоводов становится шероховатой; при большом количестве ракушек уменьшается живое сечение магист­ ралей. Ракушки, поселившиеся в трубах конденсатора или вынесенные туда потоком воды из напорного трубо­ провода, могут полностью перекрыть сечение отдельных трубок. Все это вызывает возрастание гидравлического сопротивления трассы и сокращение подачи охлаждаю­ щей воды. С ее уменьшением иладает вакуум в конденса­ торе и ухудшаются показатели экономичности турбины.

С биологическими обрастаниями борьба ведется пу­ тем периодической обработки воды реагентами, действу­ ющими губительно на живые организмы. К настоящему времени наибольшее распространение на тепловых элек­ тростанциях получил хлор. Растворяясь в воде, газооб­ разный хлор взаимодействует с водой, образуя соляную и хлорноватистую кислоты:

является гипохлорит-ион ОС1 - . Он проникает в прото­

262

ХЛбратОрИЫх установок связаны с особенностями схемы водоснабжения. На рис. 10-4 показана схема включения, рекомендуемая [Л. 10-4] при индивидуальном водоснаб­ жении. Аппаратура, которая используется при хлориро­ вании воды, довольно проста, однако при ее размещении И обслуживании требуется соблюдать ряд правил по технике безопасности ввиду весьма высокой токсичности хлора.

Периодическим хлорированием воды не удается из­ бавиться от обрастаний водоводов ракушками мидий и дрейсены. Каким-то образом ракушки умеют обнаружи­ вать присутствие хлора и при его появлении в воде

Рис. 10-4. Принципиальная схема включения хлораторной установки для поочередной обработки воды каждо­ го из конденсаторов при индивидуальном водоснаб­ жении.

закрывают свои створки. Когда подача хлора прекраща­ ется, они открывают створки и продолжают жить и раз­ виваться. При обычных дозах хлора быстро погибают лишь очень молодые особи, не имеющие прочных рако­ вин. Взрослые мидии с закрытыми створками могут существовать от 5 до 10 суток. Чтобы вызвать отмира-

264

ние ракушек, необходимо вводить хлор непрерывно, соз­

режим периодической .подачи реагента.

Губительными для ракушек являются соединения меди. Постепенно накапливаясь в организме, медь вызы­

процесс отмирания ракушек ускоряется. В отличие от хлора, который при правильном дозировании расходует­ ся полностью, содержание меди по тракту охлаждающей воды изменяется медленно, поскольку она извлекается организмами, в незначительных количествах. Так как предельно допустимая концентрация соединений меди в воде природных водоемов общего пользовании по нор­ мам Госсанинспекции и Госрыбнадзора очень мала, использовать обработку охлаждающей воды медным ку­ поросом в системах прямоточного водоснабжения нель­ зя. Этот метод борьбы с биологическими обрастаниями пригоден лишь для некоторых систем оборотного водо­ снабжения при условии строгого контроля за сбросами оборотной воды в водоемы общего пользования.

В оборотных системах водоснабжения скорость 'био-' логических обрастаний конденсаторов турбин обычно меньше, чем в прямоточных системах. Борьба с биоло­ гическими обрастаниями конденсаторов в этом случае ведется рассмотренными выше химическими методами. Когда используются пруды-охладители, много неприят­ ностей доставляет водная растительность. Она нарушает распределение воды по сечению охладителей, сокращает поверхность зеркала попа рения, что в конечном итоге приводит к повышению температуры воды. Для борьбы с водной растительностью в последнее время стали при­ менять новый биологический способ, основанный на раз­ ведении в прудах-охладителях рыб, питающихся этой

минеральных отложений, состоящих в основном из кар­ боната кальция. В числе примесей в отложениях обычно присутствует кремниевая кислота, окислы железа и алю-

265

миния, органические вещества. Как правило, оборотные

нения. Так, прохождение воды через градирню н ее ох­ лаждение за счет испарения сопровождаются десорб­ цией свободной углекислоты и повышением концентра­ ций малолетучих примесей. В результате упаривания увеличивается общее солесодержаине воды, возрастает концентрация ионов кальция. Уменьшение концентрации

(7-3)] в направлении слева направо. При этом вода обо­ гащается ионами С 0 3 2 - . Многократная циркуляция в си­ стеме препятствует установлению в воде углекислотного равновесия, так как каждый раз, когда вода проходит через градирню пли брызгальнып бассейн, она теряет

условия образования твердой фазы СаСОз. Постепенно раствор становится насыщенным по СаСОз, однако вы­ деление твердой фазы карбоната кальция может затор­ мозиться .из-за образования пересыщенных растворов.

Вциркуляционной воде пересыщению способствуют ор­ ганические вещества, которые сорбируются гранями заро­ дышевых кристаллов и прекращают их дальнейший рост.

Взависимости от состава и концентрации примесей, обладающих такими свойствами, степень пересыщения охлаждающей воды в оборотных системах может коле­ баться в широких пределах. В связи с непрерывным упа­ риванием воды и повышением концентраций нелетучих примесей, в том числе и карбоната кальция, по достиже­ нии предельной для данной воды степени пересыщения

начинается процесс осаждения С а С 0 3 по всему тракту охлаждающей воды.

Воду, которая склонна давать отложения карбоната кальция, называют н е с т а б и л ь н о й . Природные воды обычно стабильны, так как они по отношению к С а С 0 3 являются ненасыщенными растворами. Природная вода, заполняющая оборотную систему охлаждения, по ука­ занным выше причинам может раньше или позже стать нестабильной, и тогда из нее будет выделяться карбонат кальция. Загрязнение карбонатными отложениями внут­ ренних поверхностей трубок конденсаторов приводит

266

к ухудшению теплообмена и росту гидравлических со­ противлений с теми же последствиями, на которые ука­ зывалось ранее.

Для предотвращения карбонатных отложений необ­ ходимо, чтобы находящаяся в оборотной системе вода была стабильной. В качестве простейшего способа под­ держания стабильности может рассматриваться непре­

с размером продувки. С ее увеличением возрастают рас­ ходы добавочной воды для восполнения потерь в цикле охлаждения, увеличиваются капитальные и эксплуата­ ционные затраты на подачу 'больших количеств воды.

С большими продувками работают схемы оборотного водоснаб­ жения с проточными прудами-охладителями. Нарушения стабильно­ сти воды в таких системах наблюдается лишь в периоды массово­ го развития водной растительности. Большое количество низших и высших водных растений, быстро усваивая из воды растворенную СОг, вызывают сдвиг реакций гидролиза, и диссоциации бикарбона­ тов в сторону образования ионов С 0 2 - з . Когда сезон активной жиз* недеятельности растений заканчивается, вода природного водоема снова становится стабильной, и тогда карбонатные отложения, об­ разовавшиеся в период нарушения стабильности воды, начинают постепенно растворяться.

В оборотных системах с градирнями и брызгальными бассейнами сокращения размера продувки добиваются применением химических методов обработки добавочной и циркуляционной воды. Поскольку величина непрерыв­ ной продувки связана с кратностью упаривания воды в системе, уменьшение продувки означает соответствую­ щее увеличение кратности упаривания. Если не удалять из добавочной воды кальций, то в циркуляционной воде при увеличении кратности 'упаривания будет возрастать его концентрация, так же как и других ионов природной воды. В этих условиях целям стабилизации воды будут отвечать методы, предотвращающие появление в воде

гаться с образованием ионов СОз2 - . Если воздействовать на сам источник, разрушая ионы НСОз- , или тормозить

267

процесс гидролиза этих ионов, увеличивая в воде кон­ центрацию свободной углекислоты, то можно получать стабильную воду три больших концентрациях кальция. Ыа первом принципе основан метод стабилизации воды подкисленпем, на втором—метод рекарбонизации охлаж­ дающей воды.

к применению метода подкисления серной кислотой яв­ ляются высокие концентрации сульфатов и большая щелочность воды источника водоснабжения. Повышать концентрацию сульфатов в циркуляционной воде свыше 500 мг/кг нежелательно из-за опасности усиления кор­ розии бетона и возможности появления на трубах кон­ денсаторов отложений сульфата кальция.

Для р е к а р б о н и з а ц и и циркуляционной воды применяют дымовые газы, в которых содержится около 10% С 0 2 . Необходимое количество газа после дымососов,

Адсорбируясь на поверхности зародышевых кристаллов карбоната кальция, фосфаты тормозят дальнейший их рост я тем способствуют увеличению степени пересыще­ ния раствора по СаС0 3 . При дозах фосфатов от 0,5 до 2 мг/кг не происходит умягчения воды, а наблюдается лишь задержка кристаллизации карбоната кальция. Существует предельное пересыщение, превышение которо­ го ведет к нарушению стабильности; это предельное пересыщение зависит, от природы применяемого реаген­ та. При прочих равных условиях оно 'больше у полифос-

268

ми и брызгальными бассейнами устанавливается опыт­ ным путем. Размер непрерывной продувки должен пре­ вышать ту минимальную ее величину, при которой цир­ куляционная вода перестает быть стабильной.

Для точного определения стабильности воды нужно пользо­ ваться стандартным методом (ГОСТ 3313-46), который основан на продолжительном контактировании пробы воды с кристаллами СаСОз и определении изменения щелочности воды в результате такого контактирования. В большинстве случаев пользуются более быстрым, по менее точным методом, фильтруя исследуемую воду через лабораторный фильтр, заполненный мраморной крошкой. Воду

считают стабильной, если в процессе фильтрования щелочность воды снижается не более чем на 0,03 мг-экв/кг.

Нормами ПТЭ, приведенными в табл. 10-3, устанав­ ливаются допустимые пределы содержания реагентов, используемых при обработке охлаждающей воды.

Глава одиннадцатая

ОС Н О В Н Ы Е З А Д А Ч И И П Р И Н Ц И П Ы

ОР Г А Н И З А Ц И И ХИМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ВОДНОГ О Р Е Ж И М А

11-1. ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ХИМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

Одной из основных задач химического контроля вод­ ного режима является оценка состояния эксплуатирую­ щегося теплоэнергетического оборудования в отношении

269