Водно-химические режимы ТЭС и их расчёт: Учебное пособие

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ 

ФЕДЕРАЦИИ

Московский энергетический институт

(технический университет)

Волжский филиал

И. А. Прибылова, Н.В. Синебабнова

Водно-химические режимы ТЭС и их расчёт

Учебное пособие

Волжский 2001

УДК

ББК

Рецензенты:

Прибылова И.А., Синебабнова Н. В.

Водно-химические режимы ТЭС и их расчёт. Учебное пособие

Изложены  теоретические основы поведения растворённых в водном теплоносителе примесей (газов и электролитов), изменение их характеристик с ростом параметров теплоносителя. Рассмотрено влияние коррекционной обработки питательной  и котловой воды на состав и структуру отложений в конденсатно-питательном тракте, паровых котлах и проточной части турбин. Обобщены методические рекомендации по применению и организации рациональных водно-химических режимов тепловых электростанций с прямоточными и барабанными котлами. Приводятся подробные расчёты типовых задач с обсуждением или оценкой результатов расчёта.

Для студентов специальности 100600 и других, близких по профилю специальностей энергетических вузов. Может быть использовано студентами при выполнении научно-исследовательских работ, курсового и дипломного проектирования.

УДК

ББК

Введение

С увеличением единичной мощности котлов и ростом параметром рабочей среды организация водно-химического режима приобретает особое значение в обеспечении надёжной работы ТЭС без повреждений и снижения экономичности, вызванных коррозией внутренних поверхностей теплоэнергетического оборудования, а также образованием накипи и отложений на теплопередающих поверхностях, отложений в проточной части турбин, шлама в оборудовании и трубопроводах.

При решении этих задач учитываются параметры работы оборудования, допустимая степень загрязнения теплоносителя по тракту энергоблока, показатели обуславливающие интенсивность коррозионного процесса конструктивных  материалов, а также условия подготовки добавочной воды, обработки конденсата и питательной воды.

Учебная и научно-исследовательская литература, могущая служить пособием для студентов, обучающихся по специальности «Технология воды и топлива на ТЭС», крайне ограничена или просто отсутствует. С учётом этого было написано учебное пособие по курсу «Водно-химические режимы теплоэнергетических установок», которое охватывает ряд ключевых разделов данного фундаментального курса.

1.  Система СО₂ –Н₂О

При растворении в чистой воде (конденсате), в результате присосов СО₂ из воздуха, образуется ещё один слабый электролит – угольная кислота, которая крайне отрицательно влияет на металл  оборудования, интенсифицируя общую коррозию:

СО₂(г) + Н₂О  СО₂(р)                                   (1-1)

СО₂ + Н₂О  Н₂СО₃                                                       (1-1а)

Н₂СО₃  Н⁺ + НСО₃^-                                   (1-1б)

НСО₃^-   Н⁺ + СО₃^2-                                   (1-1в)

СО₂ + Н₂О  Н⁺ + НСО₃^-                                (1-1г)

Коррозия конденсатно-питательного тракта опасна не только тем, что при этом питательная вода обогащается продуктами коррозии. С увеличением их выноса в парогенератор усиливаются процессы подшламовой коррозии и железооксидного накипеобразования. Эти процессы со временем могут привести к повреждениям, требующим аварийной остановки парогенератора.

Реакция (1-1а) сильно сдвинута влево. Из общего количества СО₂ , присутствующей в воде, лишь около 0,2 % находится в виде Н₂СО₃. Поэтому в дальнейшем под С будем понимать сумму молярных концентраций = + (исключая ионы НСО₃^-  и СО₃^2-). Равновесие реакций   характеризуется константами:

=    ;                           (1-2а)

=   ;                           (1-2б)

=        .                               (1-2в)

Константу  диссоциации, отвечающую реакции (1-1б), рассматривают как истинную.  В практических расчётах используется, как правило, константа диссоциации угольной кислоты по первой ступени, отвечающая уравнению (1-1г). Температурная зависимость отрицательного логарифма константы  в небольшом интервале температур выражается уравнением :

 = + -  -            (1-3)

 В таблице 1.1 приведены значения констант диссоциации углекислоты в водном растворе.

Таблица 1.1      Константы диссоциации углекислоты в водном растворе

Т, К	·104	·107	·1011	Т, К	·104	·107	·1011
273 278 283 288 291 293 298 303 313	2,5 1,56 1,72 1,75 1,75 1,75 1,72 1,70 1,62	2,65 3,04 3,43 3,8 4,0 4,15 4,31 4,71 5,06	2,36 2,77 3,24 3,71 4,0 4,2 4,69 5,13 6,03	323 333 343 353 373 395 423 438 473	1,52 1,52 1,52 1,52 1,52 1,52 1,52 1,52 1,52	5,16 5,02 4,69 4,21 5,72 4,80 3,62 2,90 1,26	6,73 7,20 7,52 7,55 11,1 9,15 7,25 6,30 4,90