Рисунок 11.9 Схема установки электродеонизатора Перенос ионов из исходной воды в концентрат в процессе электродеи-
онизации состоит из двух стадий. Сначала ионы переносятся к зернам смеси ионообменных смол вследствие диффузии, затем они проходят по ионообменной смоле и далее проходят через соответствующие ионоселективные мембраны за счет постоянного тока. Еще одно важное функциональное значение смолы состоит в том, что она помогает разложению молекул воды на ОН– и Н+ в поле постоянного тока, значительно увеличивая количество расщепленной воды. Образующиеся ионы ОН– и Н+ активно участвуют в процессе постоянного восстановления (регенерации) обменных свойств катионита и анионита, что делает процесс электродеонизации непрерывным и безреагентным. Электродеионизация используется для получения ультрачистой (глубокообессоленной) воды. Может быть получена вода с удельным электрическим сопротивлением до 16 МОм·см.
Чтобы предотвратить концентрацию ионов в контуре циркуляции до предела растворимости, небольшое количество воды непрерывно отводится из контура. Объем стоков небольшой и содержит только те примеси, которые поступили с исходной водой, но в большей концентрации.
12 ПОДГОТОВКА ВОДЫ ДЛЯ СИСТЕМ ОБОРОТНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ
12. 1 Общие положения
Основная часть природной воды, потребляемой ТЭС, используется в системах охлаждения для конденсации пара. Расходы охлаждающей воды достаточно велики, примерно 60 – 100 кг на конденсацию 1 кг пара.
Основные требования к качеству охлаждающей воды сводятся к тому, чтобы она имела температуру, обеспечивающую глубину вакуума в конденсаторе, не вызывала при нагреве образования в системах охлаждения минеральных отложений и биологических обрастаний, а также коррозии трубопроводов и оборудования.
115
Для охлаждения конденсаторов используются прямоточные системы при наличии водотоков с большим дебитом воды или оборотные системы двух типов: с прудами-охладителями и с градирнями или брызгальными бассейнами.
В энергосистеме Республики Беларусь наибольшее распространение получили системы оборотного охлаждения с градирнями, в которых один и тот же объем воды используется многократно и требуется относительно небольшой добавок воды для восполнения потерь в охлаждающих устройствах. Температура оборотной воды в градирнях снижается за счет испарения части подогретой в конденсаторе воды и конвективного теплообмена при контакте с воздухом. Часть оборотной воды в градирне теряется за счет капельного уноса (0,05 – 3,5%) и испарения (1 – 1,5%). Испаряемая влага является чистой водой, поэтому за счет испарения солесодержание оборотной воды повышается. Регулирование солесодержания осуществляется методом водообмена с помощью продувки системы.
Отмеченные потери компенсируются добавлением в систему техниче-
ской воды. |
|
Рдоб. = Рисп. + Руп. + Рпрод. |
(12.1) |
Для солей, не образующих труднорастворимых соединений при нагреве воды в системе охлаждения, баланс масс в установившемся режиме записывается в виде:
Сдоб.Рдоб.= Сцирк.(Рун.+Рпрод.) = Сцирк. (Рдоб. –Рисп)., |
(12.2) |
где Сдоб., Сцирк. – концентрация солей в добавочной и циркуляционной водах.
Из (12.2) следует, что отношение Сцирк./Сдоб., называемое коэффициентом концентрирования (коэффициентом упаривания), определяется значением потерь циркуляционной воды с продувкой и капельным уносом.
Сокращение значения продувки приводит к повышению кратности концентрирования и, следовательно, к значительному росту солесодержания циркуляционной воды.
Наряду с концентрированием легкорастворяемых солей в системе оборотного охлаждения увеличиваются в той же кратности концентрации солей жесткости. С ростом температуры воды в системе оборотного охлаждения интенсифицируется гидролиз гидрокарбонатов (НСО3-)0 что характеризуется уравнением вида
2 НСО3-↔ СО32-+ СО2 + Н2О. |
(12.3) |
Сдвигу реакции вправо, т.е. к распаду ионов НСО3- способствует также потеря появляющегося при гидролизе диоксида углерода СО2 в градирне (аналогично процессу в декарбонизаторе). Эти факторы приводят к возможности выделения на теплообменной поверхности отложений карбоната кальция – СаСО3, т.е. к потере стабильности охлаждающей воды. сульфат каль-
116
ция обладает сравнительно большей растворимостью, поэтому реже встречается в составе низкотемпературных отложений.
Так как теплопроводность кальциевых отложений на порядок меньше теплопроводности металла конденсатных трубок, с ростом толщины накипи на них повышается температура конденсации пара и снижается вакуум в конденсаторе. Ухудшение вакуума на 1% требует увеличения расхода пара на 1,4% для поддержания номинальной мощности энергоустановки. Таким образом, отложения в системе оборотного охлаждения приводят к значительному перерасходу топлива при выработке электроэнергии.
12.2Методы предотвращения образования отложений
12.2.1Для предотвращения образования минеральных отложений в конденсаторах в оборотных системах применяют:
- продувку системы; - стабилизационную обработку циркуляционной воды различными реа-
гентами; - физическую обработку воды в магнитном или акустическом поле.
12.2.2Для предотвращения биологических обрастаний в системах охлаждения, которые являются идеальной средой для роста живых организмов, так как снабжаются кислородом, теплом, светом, а также для удаления сформировавшихся отложений применяются очистка конденсаторных трубок резиновыми шариками и обработка воды сильными окислителями.
12.2.3Сущность методов предотвращения накипеобразования в оборотных системах охлаждения заключается в соблюдении условий, обеспечивающих предотвращение выпадения карбоната кальция.
Ктаким методам относятся:
-увеличение продувки, что приводит к снижению коэффициента упаривания и, соответственно, снижению концентрации карбонатов и сульфатов в циркуляционной воде за счет увеличения подпитки;
-обработка подпиточной воды серной кислотой с разрушением бикарбоната кальция. Однако этот процесс сопровождается увеличением постоянной жесткости циркуляционной воды и концентрации коррозионно агрессивных сульфатов;
-фосфатирование воды неорганическими фосфатами, тормозящими
кристаллизацию карбоната кальция. Предельная карбонатная жесткость при фосфатировании составляет 5,0 – 5,5 мг-экв/дм3;
-фосфонатная обработка воды, позволяющая повысить порог образования и роста кристаллов труднорастворимых солей за счет адсорбции их на
микрозародышах кристаллизующейся соли до величины карбонатной жесткости не менее 7,5 мг-экв/дм3. Соответственно, может быть повышен коэффициент упаривания, снижена величина продувки и подпитки системы;
-комбинированная обработка серной кислотой с полифосфатами или фосфонатами, позволяющая одновременно снизить количество бикарбонатов
117