РУКОВОДЯЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗВЕСТКОВАНИЮ ВОДЫ НА ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ

Составлено водно-химическим отделением Всесоюзного дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнического научно-исследовательского института им. Ф.Э.Дзержинского

Авторы канд. техн. наук В.М.Квятковский и инж. А.И.Баулина

Редактор инж. В.Ф.Гвоздев

УТВЕРЖДАЮ: Главный инженер Главтехуправления С.И.Молоканов 17 апреля 1972 г.

ВВЕДЕНИЕ

Руководящие указания по известкованию воды предназначены для использования при проектировании, наладке и эксплуатации водоподготовительных установок электростанций системы Минэнерго СССР.

Наряду с декарбонизацией при известковании воды перед химическим обессоливанием требуется глубокое удаление органических соединений, соединений железа и нереакционноспособной кремнекислоты.*

________________

* Этим термином далее обозначена та доля соединений кремния, которая без специальной обработки пробы воды не образует кремнемолибденового комплекса.

Изучение и совершенствование технологии известкования в свете этих требований, разработка аппаратуры для установок высокой производительности еще не закончены. Однако признано необходимым уже на данном этапе выпустить Руководящие указания по известкованию воды, поскольку предыдущий инструктивный материал [Л.1]* устарел.

________________

* См. раздел Литература. - Примечание изготовителя базы данных.

Руководящие указания составлены на основе исследований ВТИ, опыта проектирования, наладки и эксплуатации водоподготовительных установок электростанций, а также литературных данных.

Указания содержат главным образом сведения по применению известкования перед химическим обессоливанием добавочной воды котлов.

1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОПИСАНИЕ МЕТОДА ИЗВЕСТКОВАНИЯ ВОДЫ

1. На электростанциях известкование воды применяют:

- для предварительной очистки добавочной воды котлов перед ее химическим обессоливанием или питательной воды испарителей перед ее Na-катионированием;

- для очистки воды, подаваемой на подпитку теплосети;

- как сопутствующее мероприятие при магнезиальном обескремнивании [Л.2].

Возможно также применение известкования для декарбонизации добавочной воды систем охлаждения конденсаторов турбин.

2. Известкование (или коагуляция сернокислым алюминием в случае технико-экономической целесообразности такой замены) обязательно при питании водоочистки водой поверхностного источника.

Подземные воды известкуют при технико-экономической целесообразности в случае большой исходной щелочности или при большом содержании соединений железа, а перед химическим обессоливанием также и при наличии нереакционноспособной кремнекислоты.

3. При известковании достигается снижение щелочности воды (и, как правило, соответствующее снижение жесткости и сухого остатка), удаление взвеси и осветление, снижение содержания соединений железа, кремнекислоты, органических соединений и снижение цветности воды.

4. Известкование проводится в осветлителе, куда подают подогретую воду и реагенты - известь, коагулянт и при необходимости флокулянт (рис.1). Примеси удаляются из воды в составе осадка, который выводят из осветлителя в дренаж с продувочной водой. Известкованную воду окончательно осветляют в механических фильтрах и направляют на дальнейшую ионитовую обработку или к месту потребления.

Рис.1. Схема процесса известкования воды:

1 - исходная вода; 2 - подогреватель; 3 - осветлитель: 4 - известковое молоко; 5 - раствор коагулянта; 6 - раствор флокулянта; 7 - в дренаж; 8 - известкованная вода; 9 - промежуточный бак; 10 - перекачивающий насос; 11 - механический фильтр; 12 - осветленная вода; 13 - греющий пар; 14 - конденсат греющего пара

5. Для известкования воды используют следующие реагенты:

а) кальциевую быстрогасящуюся известь.

Из-за отсутствия сорта, специально изготавливаемого для обработки воды, обычно применяют строительную известь комовую (ГОСТ 9179-70), реже известковое молоко или известь гидратную (пушонку). Содержание активного вещества в поставляемой комовой извести обычно существенно ниже, чем это установлено ГОСТ (65-85 вес.%), и составляет около 40%, а иногда и меньше. Оно различно в различных партиях продукта. Известь дозируют в виде суспензии (известкового молока), а на установках малой производительности - в виде раствора.

При гашении извести происходит гидратация окиси кальция:

;

б) в качестве коагулянта, как правило, - сернокислое закисное железо - купорос железный технический (ГОСТ 6981-54). В сорте А содержание не менее 53%, нерастворимых примесей не более 0,4%, в сорте Б - соответственно 47% и 1%. Реагент поставляется в деревянных ящиках, бочках или барабанах;

в) в качестве флокулянта - полиакриламид (ПАА) - вязкий, желто-зеленый гель, содержащий от 4 до 9% активного продукта (полимера), а также некоторое количество примесей (гипс или сульфат аммония) и мономера.

Молекула полимера состоит из звеньев амида и солей акриловой кислоты - .

Полиакриламид изготавливается по техническим условиям Минхимпрома СССР [Л.3]*.

________________

* См. раздел Литература, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

6. При известковании протекает процесс декарбонизации, т.е. снижение щелочности обрабатываемой воды.

Природная щелочность воды обусловливается в основном присутствием бикарбонат-ионов , находящихся в химическом равновесии с угольной кислотой и карбонат-ионами .

Процентное соотношение содержания в воде этих форм угольной кислоты в грамм-молекулах в литре, и в грамм-ионах в литре) в зависимости от значения рН при малой минерализации воды и температуре 25°С указано в табл.1.

Таблица 1

В природной воде (рН около 7) содержится свободная угольная кислота и ионы ; ионы практически отсутствуют. При значениях рН, равных 9 и больших, угольная кислота практически полностью диссоциирована - свободная угольная кислота отсутствует. По мере возрастания величины рН содержание ионов убывает, а ионов увеличивается.

Декарбонизация воды достигается повышением рН воды сверх 9 в результате дозирования извести и выводом (путем осаждения) из сферы реакции образующихся карбонат-ионов в составе труднорастворимого соединения .

При растворении извести в обрабатываемой воде увеличивается содержание ионов и :

.                                            (1)

Увеличение концентрации -ионов приводит к нарушению существовавшего в воде равновесия между их содержанием и содержанием -ионов. Условия этого равновесия определяются уравнением:

,                                                  (2)

где и - активные концентрации ионов и ;

- ионное произведение воды - при данной температуре величина постоянная.

Нарушение равновесия сопровождается связыванием ионов и в молекулы воды:

.                                                  (3)

Из сферы реакции выводятся при этом как ионы , так и ионы , но содержание последних в обрабатываемой воде ограничено (оно определяется диссоциацией самой воды и угольной кислоты), а содержание -ионов может поддерживаться на требуемом уровне дозированием извести. Поэтому при вновь установившемся равновесии концентрация -ионов оказывается намного меньше первоначальной и меньше концентрации -ионов:

.                                                   (4)

Соответственно возрастает против прежнего значения и величина рН.

В результате повышения величины рН до 9 и более (обычно не больше 10,3) происходит:

а) гидратация свободного углекислого газа и диссоциация: образующихся молекул угольной кислоты до карбонат-ионов:

    (5)

Суммарно, опуская промежуточные стадии:

;                                          (6)

б) диссоциация бикарбонат-ионов, обусловливающих щелочность исходной соды:

.                                                (7)

Учитывая конечный результат*, уравнения (3) и (7) могут быть записаны в виде одного - суммарного:

________________

* Запись условна, так как взаимодействие между двумя ионами с одинаковыми зарядами невозможно.

.                                       (8)

Вследствие повышения концентрации -ионов достигается произведение растворимости и происходит выделение в осадок ионов и - как первоначально содержавшихся в воде, так и введенных с известью:

.                                             (9)

Выделение ионов из раствора в составе осадка приводит к дальнейшей диссоциации ионов .