Задачи водоподготовки. Характеристика природных вод. Характеристика примесей воды. Растворимость твердых веществ и газов в воде

- Введение -

Задачи водоподготовки

Для обеспечения надежной и экономичной эксплуатации теплосилового оборудования ТЭС большое значение имеет организация водного режима и водоподготовки. Использование природной воды в паровых котлах затруднено тем, что вода содержит большое количество примесей, нарушающих его работу и другого теплообменного оборудования, работающего в комплекте с котлом. Механические примеси, оседая на внутренних поверхностях парообразующих труб, снижают теплопроводность, увеличивая расход топлива, что снижает экономичность работы котла. Растворенные в воде соли при изменении параметров откладываются на поверхностях нагрева или охлаждения в виде труднорастворимых твердых накипей, что в котле может вызвать пережог труб. Растворенные в воде газы обладают агрессивностью по отношению к металлу, вызывая его коррозию и разрушение.

Поэтому основной задачей водоподготовки является удаление из воды всех названных примесей, для обеспечения надежной и экономичной работы ТЭС. В водоподготовке используют следующие способы обработки воды: осветление, умягчение, обессоливание, обескремнивание и дегазацию.

Тема 1. Характеристика природных вод

Рассматривая основные звенья круговорота воды в природе, различают воду: атмосферную, поверхностную и подземную.

Атмосферная вода выпадает на поверхность земли в виде дождя или снега и является, но и в ней содержатся растворенные газы, а также органические и неорганические вещества в виде сажи, пыли, кислот, солей и т.д. Солесодержание этой воды не превышает 50 мг/кг.

Поверхностная вода делится на речную, озерную, морскую. Эта вода загрязнена осадочными породами, такими как: известняк, мергель, гипс, доломит и т.д., а также солями и растворенными газами. Характеристика поверхностных вод зависит от географического расположения водоема и климата.

Подземные воды или грунтовые выходят на поверхность из родников, ключей и артезианских скважин. Эти воды являются наиболее минерализованными, содержат значительное количество углекислоты, но являются наиболее прозрачными, т.к., фильтруясь через слой грунта, освобождаются от механических и коллоидных примесей.

  1.1.  Характеристика примесей воды

Все содержащиеся в природной воде вещества по степени дисперсности делятся на 3 группы: 1. грубо-дисперсные или взвешенные; 2. коллоидные; 3.молекулярно- и ионодисперсные вещества.

Взвешенные вещества – частицы песка , ила, остатки растительности. При анализе природных вод эти загрязнения характеризуются массовым количеством, содержащимся в единице объема воды ( мг/ л, г/ л) без указания их химического состава.

Коллоидные вещества содержатся в воде в виде органических и минеральных соединений. К органической части относятся гуминовые вещества, к минеральной части относятся соединения железа, кремния, алюминия.

К молекулярно- и ионодисперсным веществам относятся растворенные в воде соли, кислоты, щелочи, газы. Так как перечисленные вещества диссоциируют на ионы, то наиболее часто встречаются катионы  -   Na⁺, К⁺, Ca⁺²,   Mg⁺²   и анионы -   SO₄^-2,   Cl^-,  NO₃^-, NO₂,  PO₄^-3, CO₃^-2, SiO₃^-2.              

1.2. Растворимость твердых веществ и газов в воде

Раствор – это такая система, в которой одно вещество равномерно распределяется в среде другого. Растворы бывают ненасыщенными, насыщенными и перенасыщенными.

Насыщенным называют раствор, в котором данное вещество при данных условиях больше не растворяется. Растворимость – массовое количество вещества, которое можно растворить при заданной температуре в единице объема до получения насыщенного раствора ( г/л, г/кг, мг/л, мг/кг).

Растворимость веществ зависит от плотности воды, диэлектрической проводимости и температуры воды. Так как эти параметры постоянно изменяются по пароводяному тракту, постоянно изменяется и растворимость твердых веществ, и они откладываются пол всему пароводяному тракту.

Растворимость данного газа в воде определяется:   G=αρ*(P_г/760), где:

α   - коэффициент поглощения газов, приведенный к нормальным условиям; 

ρ  -  плотность газа при н.у.;     P_г - парциальное давление газа.

Если обозначить   Р_о, Р_г, Р_вп,  соответственно,  – давление общее, газа и водяных паров, то

Р_о= Р_г+ Р_вп;  Р_г= Р_о- Р_вп;   :   G=αρ*(( Р_о- Р_вп)/760)

При повышении температуры давление водяных паров (Р_вп)   увеличивается. При достижении температуры кипения   становится равным:  Р_о= Р_вп→   G=0     - это условие удаления газов из воды кипячением, на котором устроен принцип работы термического деаэратора.

1.3. Схемы движения воды и пара в цикле ТЭЦ и КЭС

G_п          -  поток пара из котла в турбину

G_но         -  поток пара из нерегулируемых отборов турбины в систему регенерации, состоящую   из ПВД, ПНД и деаэратора.

G_ов         -  Поток охлаждающей воды в конденсаторе для охлаждения и конденсации пара.

G_тк          -   Поток турбинного конденсата из конденсатора в систему регенерации (ПНД и Д)