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