РД 34.37.307-87 Методические указания по прогнозированию химического состава и накипеобразующих свойств охлаждающей воды электростанций

     РД 34.37.307-87

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
 ПО ПРОГНОЗИРОВАНИЮ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И НАКИПЕОБРАЗУЮЩИХ
СВОЙСТВ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ВОДЫ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Срок действия с 01.01.89 г.
до 01.01.94 г.*
________________
* См. ярлык "Примечания"

РАЗРАБОТАНО Предприятием "Южтехэнерго" Производственного объединения по наладке, совершенствованию технологии и эксплуатации электростанций и сетей "Союзтехэнерго"

ИСПОЛНИТЕЛИ В.Н.Козин, Н.Т.Наталюк, Б.А.Шиманский (Южтехэнерго), с участием Р.Н.Эленбогеной (АзНИИ водных проблем)

УТВЕРЖДЕНО Главным научно-техническим управлением энергетики и электрификации 18.09.87 г.

Заместитель начальника А.П.Берсенев

Настоящие Методические указания предназначены для энергопредприятий, наладочных и проектных организаций Минэнерго СССР, научно-исследовательских институтов, занимающихся прогнозированием химического состава и накипеобразующих свойств охлаждающей воды, наладкой и эксплуатацией систем технического водоснабжения электростанций.

С введением в действие настоящих Методических указаний отменяется "Методика составления гидрохимических прогнозов с учетом накипеобразующих свойств охлаждающей воды тепловых электростанций (М.: СЦНТИ ОРГРЭС, 1975).

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1. Прогнозирование химического состава охлаждающей воды необходимо при проектировании и эксплуатации оборотных систем технического водоснабжения, предназначенных для водоснабжения различных производств, требующих определенного качества воды.

1.2. Большинство мощных тепловых электростанций работает с оборотными системами водоснабжения, использующими в качестве охладителей водохранилища, градирни и брызгальные бассейны. В таких системах в результате многократного повторного использования охлаждающей воды происходит ускоренный (по сравнению с естественными условиями) рост общей минерализации и жесткости воды, который вызывает ухудшение ее качества. От химического качества охлаждающей воды зависит чистота поверхностей охлаждения и экономичность работы паротурбинных установок. Поэтому очень важно на стадии проектирования электростанции знать предварительные данные о качестве охлаждающей воды, которые можно определить путем прогнозирования солевой концентрации.

1.3. Загрязнение внутренних поверхностей конденсаторов турбин минеральными отложениями карбонатного характера происходит в результате распада содержащихся в воде нестабильных бикарбонатов кальция. Поэтому при прогнозировании качества охлаждающей воды электростанции необходимо особое внимание уделять определению кальциевой карбонатной жесткости и предельно допустимого ее значения. Составленный при проектировании электростанции прогноз должен служить основанием для предусмотрения в проекте (в случае выявления накипеобразующих свойств охлаждающей воды) рационального водообмена или других мероприятий по борьбе с накипью в конденсаторах турбин.

1.4. По данным Методическим указаниям прогноз качества воды может составляться как для проектируемых, так и для находящихся в эксплуатации охладителей оборотных систем водоснабжения.

2. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ
ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ВОДЫ ВОДОХРАНИЛИЩ-ОХЛАДИТЕЛЕЙ

2.1. Основными факторами, влияющими на формирование химического состава воды природных источников, являются: климатические, почвенно-ботанические, гидрогеологические, гидрологические, морфометрические и водохозяйственные. Химический состав воды водохранилищ-охладителей электростанций формируется также под влиянием всех перечисленных факторов. Однако при использовании воды водохранилищ для охлаждения отработавшего пара тепловых электростанций на формирование химического состава ее влияет еще дополнительное испарение с водной поверхности, зависящее от тепловой нагрузки на водохранилище и зачастую значительно превышающее естественное. Сравнение минерализации воды ряда водохранилищ до использования их в качестве охладителей электростанций и после показало, что дополнительное испарение приводит к повышению минерализации воды на 4-12%.

2.2. Наряду с увеличением общего солесодержания воды охладителя при испарении происходит и качественное изменение химического состава ее. Так, в результате нестабильности бикарбонатов кальция (которые при нарушении гидрокарбонатного равновесия разлагаются и образуют осадок СаСО) с увеличением минерализации рост сульфатов и хлоридов опережает рост бикарбонатов, что приводит к изменению соотношения между ионами.

2.3. Для поддержания в воде в растворенном состоянии солей Са(НСО) необходимы определенные количественные соотношения между СО и НСО, меняющиеся в зависимости от содержания угольной кислоты, т.е. СО и НСО. Эти соотношения определяются константой равновесия.

По закону действия масс соотношение между содержанием НСО и НСО характеризуется константой диссоциации первой ступени, равной при температуре около 25 °С 4,3·10. Следовательно, для поддержания в растворе определенного количества НСО требуется равновесное ему количество СО. При количестве СО меньше равновесного ускорится обратная реакция и содержание НСО в воде уменьшится. В растворе появятся ионы СО, которые будут реагировать с ионами кальция, образуя трудно растворимый СаСО, выделяющийся в в

иде осадка.

2.4. Процесс выпадения карбонатов имеет большое значение при формировании химического состава природных вод и определяет такое важное свойство охлаждающей воды, как способность к образованию накипи на поверхностях охлаждения при прохождении воды через теплообменные аппараты.

2.5. Интенсивность образования накипи на поверхностях охлаждения зависит от количественного превышения в воде бикарбонатов кальция над предельно допустимым значением, характерным для определенного химического состава воды.

2.6. Нередко вода природного источника до использования ее в системе охлаждения электростанции не обладает склонностью к накипеобразованию. Однако многократное повторное использование ее в системе охлаждения может привести к образованию накипи в теплообменном оборудовании.

2.7. Существующий метод прогнозирования качества воды в водохранилищах-охладителях по водно-солевому балансу предполагает, что при испарении с водной поверхности происходит только концентрирование солей в воде. Возможные изменения солевого состава в результате осаждения труднорастворимых солей и формирования пересыщенных растворов при этом не учитываются.

2.8. Наблюдения за формированием и изменением химического состава воды ряда водохранилищ-охладителей электростанций показали, что наибольшие расхождения отмечаются между фактическими и прогнозируемыми значениями карбонатной жесткости воды.

2.9. Содержания ионов кальция и гидрокарбонатов изменяются пропорционально кратности изменения объема воды в водохранилище за расчетный период только в том случае, если она недонасыщена карбонатом кальция. При определенных для каждого химического типа вод значениях насыщенности, называемых критическими, начинается осаждение карбоната кальция и взаимосвязи между изменением содержания кальция и гидрокарбонат-ионов и кратностью изменения объема воды приобретает сложный характер и зависит от их соотношения в природной воде.

Несмотря на осаждение карбоната кальция, содержание гидрокарбонат-иона независимо от кратности изменения объема не опускается ниже 2,8-2,9 мг-экв/л в результате поступления в воду углекислоты из атмосферы.

2.10. В процессе испарения воды в водохранилищах происходит не только выпадение карбоната кальция в осадок, но и образование комплексных соединений кальция и магния с карбонат-ионом, которое повышает растворимость солей и обусловливает пересыщенность воды карбонатом кальция. Образование комплексов имеет особое значение в стабилизации растворов, пересыщенных карбонатом кальция, обусловливая нахождение его в состоянии пересыщения. Это обстоятельство выдвигает данную характеристику в ряд основных химических показателей при оценке качества воды водоемов и методики составления прогнозов его изменения под влиянием испарения.

2.11. Степень насыщенности вод карбонатом кальция возрастает до определенных для каждого класса вод значений.

Для определения степени насыщенности природных вод карбонатом кальция предлагаются номограммы, построенные с учетом комплексообразования между ионами (приложение 1, pиc.1-3).

2.12. Содержание ионов натрия, калия, магния, хлора, сульфата изменяется прямо пропорционально кратности изменения объема воды в водохранилище независимо от химического состава вод.

3. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ СОСТАВЛЕНИЯ ГИДРОХИМИЧЕСКОГО ПРОГНОЗА