Водно-химические режимы ТЭС и их расчёт: Учебное пособие, страница 16

Поскольку целью эксплуатации является обеспечение безнакипного режима работы котла и турбины, прямоточные котлы электростанций стремятся  питать водой, почти не содержащей нелетучих веществ. Питательной водой прямоточных котлов является турбинный конденсат, в который добавляют 1-2% глубоко обессоленной воды или дистиллята испарителей для восполнения потерь. На современных  блочных электростанциях СКД эта смесь же после конденсатора проходит блочную обессоливающую установку (БОУ), состоящую из механических фильтров и ионообменных фильтров смешанного действия, удаляющих остатки механических (в основном окислы железа и меди) и ионных загрязнений.  После БОУ электропроводность воды составляет 0,1-0,2 мкСм/см, что указывает на её высокую чистоту. Как показывает опыт, в прямоточных котлах СКД возникают главным образом железоокисные отложения преимущественно в нижней радиационной части (НРЧ), воспринимающей наиболее высокие нагрузки. Степень чистоты НРЧ и других поверхностей определяется путём осмотра контрольных образцов, вырезаемых из парогенерирующих труб, а также выборочного контроля температуры металла труб, которая увеличивается с ростом толщины отложений.

Примеры

6-1.  Жёсткость питательной воды составляет 10 мкг-экв/кг. Какую концентрацию Na₂CO₃, г/л, необходимо создать в этой воде, чтобы при приведённом значении жёсткости выпал осадок СаСО₃, если считать, что жёсткость является кальциевой и температура воды равна 298 К ?

Решение.

Произведение растворимости ПР для карбоната кальция при 298 К равно 4,8∙10^-9.  Следовательно, для  образования осадка необходимо, чтобы >  или >г-ион/кг.  Это  неравенство и определяет концентрацию кальцинированной соды, при которой возможно образование осадка карбоната кальция при 298 К. Для вычисления  необходимо концентрацию иона кальция, которая приведена в мкг-экв/кг, выразить в г-ион/л и найденное значение подставить уже в это неравенство. Концентрацию пересчитывают по формуле

 г-ион/кг,

где - атомная масса элемента (в данном случае кальция).

Тогда  >г-ион/кг.

Поскольку  Na₂CO₃ в растворе диссоциирует на ионы по уравнению

,

т.е. одной молекуле соды соответствует в растворе один ион СО₃^2-, то количество молей углекислого натрия, находящихся в растворе, будет численно равно концентрации иона  СО₃^2-, г-ион/кг. Следовательно, концентрация Na₂CO₃ должна составлять:                  >9,6·10^-4·106=0,102 г/кг,

т.е. несколько меньше 2 мг-экв/кг.

6-2.  При содержании в воде ионов  Са²⁺, SO₄^2- и СО₃^2- возможно выпадение в осадок двух веществ: СаSО₄ и СаСО₃. Поскольку в щелочной  котловой  воде карбонат кальция выпадает в виде шлама, а сульфат кальция образует твёрдые накипные отложения, то на практике стремятся создать в котловой воде такие условия, чтобы в осадок выпадал карбонат, а не сульфат кальция.  Этого достигают тем,  что в котловой воде путём ввода кальцинированной соды поддерживают такую концентрацию иона СО₃^2-, при которой выпадение сульфата кальция становится невозможным. Определить эту концентрацию карбонат-иона, решив задачу в общем виде.

Решение.

Для насыщенного раствора карбоната и сульфата кальция можно написать:

Выпадение сульфата кальция не произойдёт, если будет соблюдено следующее неравенство:       

<.

С другой стороны, для насыщенного раствора СаСО₃ концентрация кальция будет равна: 

.

Подставляя значение   в предыдущее неравенство, получаем:

 <.

Это неравенство определяет условие, при котором будет выпадать именно СаСО₃. Решив его относительно , найдем :

>.

Следовательно, концентрация ионов СО₃^2- (аналогично и ионов РО₄^3-  при  фосфатном режиме) в котловой воде, при которой исключается возможность образования гипсовой накипи, зависит от концентрации сульфат-ионов. Строго говоря, предупреждающая накипеобразование концентрация ионов СО₃^2- при введении в котёл соды или ионов РО₄^3- при фосфатном режиме зависит и от концентрации в котловой воде других анионов, способных с ионами  Са²⁺ образовать накипь, например ионов SiО₃^2-.