Системы химико-технологического мониторинга водно-химического режима тепловых электростанций: Учебное пособие, страница 17

-  количественно определить концентрации катионов и анионов в поступающей и обработанной воде;

-  регистрировать срабатывание катионита и анионита на фильтрах установки;

-  решить задачу полной автоматизации контроля и управления работой установки.

В современных системах мониторинга ВХР [27] используются измерения удельной электропроводимости дегазированной пробы с целью выявления загрязнения теплоносителя электростанции неорганическими и/или органическими кислотами и/или их солями и вызванного углекислотой. В результате проведенных исследований делается вывод о том, что единственной примесью, удаляемой из пробы при ее дегазации, является углекислота. На основании данного утверждения можно говорить о возможности непрерывного косвенного определения концентрации свободной углекислоты.

          Алгоритм диагностики анионно-катионного состава основан на том, что между рядом показателей ВХР, таких как удельная электропроводимость и рН, существует строгая взаимосвязь [28].

          Основные химические и электрохимические процессы, приводящие к установлению в контуре определенных значений рН и удельной электропроводимости описываются следующими уравнениями на примере  гидразинно-аммиачного водного режима:

                                                                                                (4.3)

                                                                                           (4.4)

                                                                                            (4.5)

                                                                                              (4.6)

                                                                                              (4.7)

                                                                                         (4.8)

где:

 - концентрация иона Н⁺, моль/л;

 - концентрация иона OН^-, моль/л;

, , ,  - концентрация соответствующего иона, моль/л;

, ,  - концентрация соответствующего вещества, моль/л;

 - константы диссоциации воды, гидразина, аммиака, и угольной углекислоты по 1-ой и 2-ой ступеням, соответственно;

z - заряд i-го катиона или j-го аниона;

 - концентрация i-го катиона, моль/л;

 - концентрация j-го аниона, моль/л.

Используя выражения 4.3–4.7, методом подстановки уравнение электронейтральности 4.8 преобразуется следующим образом:

                                   (4.9)

либо в упрощенном виде:

                    (4.10)

Электропроводимость анализируемой пробы рассчитывается по следующей формуле:

                    (4.11)

где:

 и  - предельные эквивалентные проводимости соответствующих ионов, см/(Ом г-экв).

Для Н-катионированной пробы уравнения 4.10 и 4.11 будут иметь следующий вид:

                               (4.12)

          (4.13)

          Следует заметить, что в уравнениях 4.12 и 4.13 индекс Н обозначает концентрацию иона в пробе после Н-катионитового фильтра.

          Набор катионов и анионов, рассматриваемых данным алгоритмом, следующий:

катионы - Na⁺, K⁺, Cu²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, NH₄⁺, N₂H₅⁺;

анионы - Cl^-, F^-, NO^2-, NO^3-, HCOO^-, CH₃COO^-, SO₄^2-.

Алгоритм диагностики анионно-катионного состава заключается в решении ряда подзадач:

1. Оптимизация дозирования аммиака по поддержанию нормируемого значения рН.

а) Для определения значения величины рН используется уравнение 4.10, где входными величинами являются [N₂H₄], [NH₃], [CO₂], , , а выходной величиной – значение рН. Таким образом, зная или предполагая изменения в анионно-катионном составе, которые будут иметь место в определенных технологических ситуациях, данные расчета позволят определить необходимое количество корректирующих реагентов для поддержания требуемого значения рН.

б) Совместное решение уравнений 4.10 и 4.11, где входными являются те же величины, что и в а), устанавливает связь между рН и Х в зависимости от анионно-катионного состава и концентрации корректирующих добавок. Это позволит оптимизировать существующее на ТЭС управление дозированием аммиака, основанное на контроле общей электропроводимости или рН питательной воды.