Водно-химические режимы ТЭС и их расчёт: Учебное пособие, страница 9

Концентрация недиссоциированного гидрата окиси аммония может быть определена из соотношения (2-9)

                                 (3-18)

Подставив значение  из уравнения (3-17) и , получим :

        (3-19)

Поскольку в растворе присутствуют  и , целесообразно в уравнение (3-17) ввести общее количество аммиака, т.е.

Подставив значения слагаемых из соотношений (3-17) и (3-19), в результате преобразований получим :

                (3-20)

 Примеры

3-1. Определить рН растворов бикарбоната аммония.

Решение.

Если в чистом конденсате находится в растворе только NH₄HCO₃, то . Тогда уравнение (3-20) может быть записано так :

Если β=0, что имеет место при рН≤7 (таблица 2.1), то . Это- нижний предел рН.

Верхний предел  рН определяется условием , т.е. при

Слагаемыми  и  можно пренебречь, тогда решение этого равенства приводит к выражению  что даёт при 298 К    рН ≈ 7,8.

Значение рН=7,8 достигается при концентрации бикарбоната аммония примерно 2,8 мг/кг. Эти данные показывают, что рН >8 нельзя создать нейтрализацией углекислоты аммиаком до  NH₄HCO₃.

4.Система Н₃РО₄ – NaОН – Н₂О

В результате присосов в конденсаторе питательная вода загрязняется примесями , в том числе соединениями кальция и магния, которые затем поступают в котёл. В процессе  парообразования при высоком давлении в котловой воде сравнительно легко достигаются концентрации, приводящие к образованию накипи. Для связывания кальция обычно применяют соли фосфорной кислоты ( обычно в котловую воду вводят смесь Na₃PO₄ и кислых солей NaH₂PO₄ и Na₂HPO₄).

Фосфат –тринатрийфосфат  Na₃PO₄·H₂O (или  Na₃PO₄·12H₂O) вводится непосредственно в барабан котла для связывания Са²⁺ в гидроксилапатит Са₁₀(РО₄)₆(ОН)₂  ( в меньшей степени  для связывания Mg²⁺ в nMgO·mP₂O₅). Железо связывается с РО₄^3- в FePO₄ или в NaFePO₄ лишь при высокой  концентрации РО₄^3- (100 мг/л и более) и низкой щёлочности (рН менее 9,0).

Кислые  фосфаты: динатрийфосфат Na₂HPO₄·12Н₂О, гексаметафосфат (соль Грахама) (NaPO₃)_n  и триполифосфат Na₅P₃O₁₀ – можно применять лишь при наличии щелочной  воды (NaOH, Na₂CO₃, NaHCO₃). В настоящее время стараются избегать применения кислых фосфатов, так как наличие в котловой воде свободного NaOH оказывается полезным для замедления или предотвращения пароводяной коррозии металла [3].

Соли фосфорной кислоты вводятся в котловую воду, где происходит их гидролиз со следующими реакциями:

                      (4-1)

                 (4-2)

                   (4-3)

При растворении в конденсате фосфорной кислоты протекают следующие реакции:

,

характеризующиеся соответственными константами равновесия при =298 К:

; ; .

        Отсюда  концентрации анионов будут равны:

                            (4-4)

         Общая концентрация фосфатов составляет:

                    (4-5)

         Заменив концентрации ионов выражениями (4-4), и при условии  получим:

               (4-6)

      Для раствора, содержащего Н₃РО₄ и NaОН , условие электронейтральности напишется так :

или при использовании (4-4), замены  получим:

Но по уравнению (4-6) , тогда

                         (4-7)

Если в конденсате растворено , моль/кг, какой-либо натриевой соли фосфорной кислоты, то концентрация натрия равна:

Подставив это значение  в уравнение (4-7), получим:

,                                           (4-8)

где  для NaH₂PO₄ ;  для Na₂HPO₄ и  для Na₃PO₄.

Примеры

4-1. Определить рН раствора моно-, ди- и тринатрийфосфата.

Решение.

Для растворов мононатрийфосфата равенство (4-8) имеет вид : .

Оно имеет физический смысл только при положительных значениях , что достигается при >1, при которых <0 (смотри таблицу 4.1). Минимальное рН, при котором >1, примерно равно 4,7, что легко установить интерполяцией, пользуясь данными таблицы 4.1 .

Таблица 4.1  Численные значения величин ,,, для системы   H₃PO₄ – NaOH – H₂O