РД 34.22.103-94. Отраслевой руководящий документ. Методические указания по водно-химическому режиму оборотных систем охлаждения тепловых электростанций с градирнями

(утв. РАО «ЕЭС России» 02.07.1994)

ОТРАСЛЕВОЙ РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВОДНО-ХИМИЧЕСКОМУ РЕЖИМУ ОБОРОТНЫХ СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ С ГРАДИРНЯМИ

РД 34.22.103-94

Разработан Уральским теплотехническим научно-исследовательским институтом (УралТИ).

Исполнитель — старший научный сотрудник, к.т.н. Ю.Ф. Боднарь.

Утвержден Департаментом науки и техники РАО «ЕЭС России» 2 июля 1994 г.

Первый заместитель начальника А.П. Берсенев.

Настоящие Методические указания распространяются на тепловые электростанции и устанавливают методы расчета и оптимизации водно-химического режима оборотных систем охлаждения конденсаторов турбин с градирнями.

Методические указания предназначены для персонала проектных и наладочных организаций, энергосистем и электростанций.

С выпуском настоящих Методических указаний утрачивают силу РД 34.22.103-85 «Методические указания по водно-химическому режиму бессточных систем охлаждения» и РД 34.22.506-85 «Методические указания по эксплуатации бессточных систем охлаждения».

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Оптимизация водно-химического режима оборотной системы охлаждения конденсаторов турбин с испарительными градирнями на стадии проектирования ТЭС заключается в выборе наиболее приемлемого варианта на основании анализа технико-экономических показателей различных схем и технологий обработки охлаждающей воды, рассчитанных с учетом возможности подачи в оборотную систему предварительно очищенных сточных вод и отбора части оборотной воды для повторного использования в цикле ТЭС.

1.2. Для реализации схем обработки воды следует использовать существующие отраслевые нормативные документы, а также разработки научно-исследовательских организаций, в которых имеются рекомендации по изготовлению и эксплуатации соответствующих схем обработки воды и описаны свойства и особенности применяемых реагентов.

1.3. Ввиду значительных изменений в режиме эксплуатации системы охлаждения конденсаторов турбин в течение года, после выбора схемы и технологии обработки воды следует уточнить показатели водно-химического режима оборотной системы по сезонам (месяцам) для определения необходимой максимальной производительности установок по обработке воды и оценки годовой потребности в реагентах.

1.4. Для обеспечения оптимизации водно-химического режима оборотной системы охлаждения в процессе эксплуатации необходимо вести контроль основных показателей и корректировку режима обработки воды не реже одного раза в сутки. В связи с невозможностью автоматизировать процесс обработки воды корректировку проводит эксплуатационный персонал на основании результатов расчета требуемого режима на очередной период (как правило — одни сутки).

1.5. В случае возникновения непредвиденных обстоятельств, не позволяющих поддерживать заданный водно-химический режим, допускается временное отклонение от оптимальных параметров эксплуатации системы охлаждения. При этом для обеспечения безнакипного режима конденсаторов турбин корректируют соответствующим образом размер подпитки и продувки, дозировку реагентов (другие параметры, влияющие на водно-химический режим) на период до нормализации ситуации. Режим обработки воды на этот период подбирают путем оценки прогнозов изменения солевого состава оборотной воды в различных вариантах и выбора наиболее приемлемого.

1.6. Приведенные в настоящих Методических указаниях алгоритмы расчетов ориентированы на использование персональных ЭВМ и поэтому базируются на принципах итерации, что позволило отказаться от применения громоздких уравнений и номограмм. Программное обеспечение (ПЭВМ совместимые с IBM PC XT/AT) для расчетов схем и технологии на стадии проектирования, а также пакеты прикладных программ для оперативного контроля и оптимизации водно-химического режима в процессе эксплуатации оборотных систем охлаждения могут быть выполнены специализированной организацией или УралТИ.

2. ВЫБОР СПОСОБА ОБРАБОТКИ ВОДЫ ОБОРОТНОЙ СИСТЕМ С ГРАДИРНЯМИ

2.1. При выборе способа обработки воды в оборотной системе охлаждения конденсаторов турбин с градирнями нужно учитывать следующие показатели:

расход воды через конденсаторы турбин;

потери воды с капельным уносом и испарением в градирнях;

солевой состав исходной воды, используемой для подпитки системы охлаждения;

наличие, солевой состав и количество слабоминерализованных (солевой состав близкий к исходной воде) сточных вод, которые после предварительной очистки предполагается использовать для подпитки систем охлаждения;

возможность повторного использования части оборотной воды в цикле ТЭС (подпитка оборотной системы гидрозолошлакоудаления на пылеугольных электростанциях, подача воды на испарители для получения обессоленной воды и т.п.);

существующие ограничения по сбросам продувочной воды и забору исходной воды на подпитку системы охлаждения.

2.2. Для выбора оптимальной схемы и технологии стабилизационной обработки охлаждающей воды рассчитывают различные варианты, в которых варьируют размеры продувки, подпитки, безвозвратных отборов оборотной воды, расхода сточных вод на подпитку системы охлаждения. Методика расчета различных способов обработки воды приведена в Приложении А.

2.3. Для расчетов данные по солевому составу воды подготавливают в соответствии с А.2. Если предполагается использовать для подпитки также очищенные сточные воды, определяют солевой состав добавочной воды (смесь исходной воды и сточных вод) по А.9, при этом предварительно обрабатывают данные по каждому потоку, как показано в А.2.

2.4 Баланс воды в системе охлаждения рассчитывают по А.5.

2.5. Определяют солевой состав оборотной воды без обработки по А.13 и рассчитывают пересыщение по карбонату кальция \eta_{\text{к}} в соответствии с А.4. Если \eta_{\text{к}}<2,5 , вода не проявляет накипеобразующих свойств и стабилизационная обработка ее не требуется. При более высоком значении пересыщения проверить возможность стабилизации воды ингибиторами накипеобразования (полифосфаты, фосфонаты).

2.6. Для выбора ингибитора накипеобразования следует использовать действующие нормативные документы и другие информационные и справочные материалы, в которых приведены характеристики ингибиторов. В зависимости от выбранного ингибитора и принятой концентрации определяют допустимое пересыщение оборотной воды по карбонату кальция \eta_{\text{доп}} . Если в описании ингибитора даются рекомендации только по допустимому значению карбонатной жесткости, соответствующее пересыщение находят по таблице Приложения Б.

2.7. После выбора ингибитора накипеобразования расчет качества оборотной воды ведут в соответствии с А.15. Если пересыщение оборотной воды по карбонату кальция превышает заданное, методика позволяет определить необходимый расход серной кислоты для снижения пересыщения до заданного уровня.

2.8. При высоком содержании сульфатов в оборотной воде проверяют возможность осаждения в системе сульфата кальция. Относительное пересыщение оборотной воды по сульфату кальция \eta_{c} находят по А.4.2. Если \eta_{c}>0,8 (принято с запасом), или концентрация сульфатов превышает допустимую по условиям коррозионной агрессивности оборотной воды, необходимо предусмотреть меры по снижению концентрации сульфатов. Это может быть достигнуто увеличением продувки, безвозвратных отборов оборотной воды, организацией дополнительного известкования воды. При известковании за счет снижения жесткости и щелочности допустимое пересыщение по карбонату кальция достигается при меньшей дозировке серной кислоты.

2.9. Для дополнительного вывода солей жесткости умягчать известкованием можно как добавочную, так и оборотную воду. Как правило, добавочную воду умягчают, если жесткость и щелочность ее имеют более высокие значения, чем устанавливающиеся в процессе обработки значения в оборотной воде. В противном случае целесообразнее известковать часть оборотной воды (для вывода того же количества солей жесткости требуется обрабатывать меньшие объемы воды).

Следует учитывать, что при умягчении оборотной воды, отбираемой после конденсаторов турбин, процесс известкования улучшается за счет более высокой температуры воды, а из оборотной системы выводятся взвешенные вещества. Кроме того, при известковании оборотной воды увеличивается расход ингибитора накипеобразования за счет сорбирования его молекул поверхностью образующихся кристаллов карбоната кальция. Поэтому окончательно схему умягчения воды следует выбирать с учетом технико-экономических показателей, получаемых в различных вариантах.

2.10. Умягчение воды известкованием можно сочетать с подкислением серной кислотой и дозировкой ингибитора накипеобразования. Если умягчается оборотная вода, то уточняют концентрацию ингибитора накипеобразования, которая не должна превышать значение, при котором заметно ухудшается процесс кристаллизации карбоната кальция. В соответствии с выбранной концентрацией по Приложению Б определяют допустимое пересыщение по карбонату кальция. Если нет данных по влиянию данного ингибитора на процесс известкования, допустимую концентрацию его определяют экспериментально.

2.11. Для известкования используют осветлители или вихревые реакторы. В условиях оборотных систем охлаждения предпочтительнее применять вихревые реакторы, которые отличаются небольшими габаритами при высокой производительности. В вихревых реакторах осаждается только карбонат кальция. Отработавшая контактная масса представляет собой шарики диаметром до 3 мм, состоящие из карбоната кальция. Это позволяет в перспективе обжигать контактную массу для регенерации извести и отказаться от привозного реагента. В вихревых реакторах не задерживается гидроокись магния, что для условий оборотных систем охлаждения не требуется, так как соединения магния практически не образуют отложений в конденсаторах турбин. Если для известкования используются вихревые реакторы, умягченную воду следует дополнительно очищать от взвешенных веществ, поступающих с исходной водой, на контактных фильтрах или в отстойниках. Техническую документацию на вихревые реакторы производительностью 50, 100 и 200 м3/ч можно заказать в УралТИ.

2.12. Смешение известкованной воды, имеющей повышенное значение pH, с основным потоком может вызвать образование кристаллического шлама, поэтому умягченную воду подкисляют до pH = 8,5. Серную кислоту используют также для регулирования остаточного пересыщения оборотной воды по карбонату кальция. На практике все расчетное количество серной кислоты вводят в одну точку непосредственно в умягченную воду, или в зону смешения известкованной воды с основным потоком.

2.13. При умягчении добавочной воды для выбора оптимальной технологии рассчитывают несколько вариантов с различными расходами воды на известкование (целесообразно задавать от нуля до обработки всей добавочной воды). Расчеты выполняют в соответствии с А.16. Если умягчению подлежит оборотная вода, расчет выполняют по А.17 также для нескольких вариантов количества оборотной воды, подвергаемого известкованию. В результате расчетов определяют дозировку извести, серной кислоты и солевой состав оборотной воды.

2.14. Расход реагентов на обработку воды определяют в соответствии с А.18.

3. КОНТРОЛЬ ЗА РЕЖИМОМ ОБРАБОТКИ ОБОРОТНОЙ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ВОДЫ

При эксплуатации оборотной системы охлаждения контроль качества добавочной и оборотной воды осуществляют, как правило, один раз в сутки. Если в течение суток изменился солевой состав добавочной воды или параметры, характеризующие режим эксплуатации оборотной системы охлаждения, соответственно изменится и качество оборотной воды. В этом случае для поддержания водно-химического режима на оптимальном уровне необходимо соответствующим образом скорректировать режим обработки воды. Расчет расхода реагентов на очередные сутки следует проводить в соответствии с Приложением Б.

4. ПРОГНОЗ ИЗМЕНЕНИЯ КАЧЕСТВА ОБОРОТНОЙ ВОДЫ ПРИ НАРУШЕНИЯХ В РЕЖИМЕ ОБРАБОТКИ ВОДЫ

4.1. При эксплуатации оборотной системы охлаждения могут возникать ситуации, когда невозможно поддержать водно-химический режим на оптимальном уровне. Например, недостаточное количество реагентов для обработки воды или временный выход из строя какого-либо элемента оборудования узла дозирования реагентов. В этих случаях качество оборотной воды будет снижаться.

Для обеспечения надежного водно-химического режима системы охлаждения на период устранения неполадок следует составить прогноз изменения солевого состава. Если возможен выход за допустимые пределы по контролируемым показателям (снижение концентрации ингибитора накипеобразования до нижнего допустимого уровня, повышение пересыщения по карбонату кальция) следует принять меры по снижению концентрации солей в оборотной воде, например, путем временного увеличения продувки, или изменив другие параметры, влияющие на качество оборотной воды. Для каждого варианта составляют прогноз изменения солевого состава оборотной воды для выбора оптимального в данной ситуации в соответствии с Приложением Г.

5. ОСОБЕННОСТИ ВОДНО-ХИМИЧЕСКОГО РЕЖИМА ГРАДИРЕН С ВОЗДУШНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ

5.1. В ряде случаев, когда из-за высокой минерализации исходной воды или ограниченных возможностей в ее использовании для компенсации потерь в испарительных градирнях, ТЭС может быть оснащена сухими градирнями с воздушным охлаждением. Охлаждающая вода циркулирует в замкнутом объеме, включающем конденсаторы турбин, градирни и соединяющие их трубопроводы. В конденсаторах охлаждающая вода нагревается за счет конденсации отработавшего пара турбин и подается в градирни, где проходит по трубкам, отдавая тепло омываемому их воздуху. Охлажденная вода возвращается в конденсатор. При отсутствии непосредственного контакта охлаждающей воды с воздухом, в отличие от открытых систем, охлаждающая вода с испарением не теряется, а потери ее обусловлены только утечками через неплотности системы.

5.2. Относительно небольшие потери охлаждающей воды позволяют осуществлять подпитку системы водой высокого качества (конденсат, обессоленная вода). При использовании конденсаторов смешивающего типа, в которых охлаждающая вода смешивается с конденсирующимся паром, качество ее должно удовлетворять требованиям, предъявляемым к качеству конденсата, использующегося для приготовления питательной воды котлов. Использование сплавов алюминия в качестве конструкционного материала градирен не допускает подщелачивания охлаждающей воды, так как при этом возможна интенсивная коррозия градирен с загрязнением охлаждающей воды соединениями алюминия. Поэтому при организации водно-химического режима основного оборудования на ТЭС с сухими градирнями не допускается подщелачивание питательной воды котлов летучими соединениями.

5.3. Водно-химический режим системы охлаждения ТЭС с воздушным охлаждением градирен следует разрабатывать совместно с водно-химическим режимом основного оборудования. В связи с отсутствием достаточного опыта эксплуатации сухих градирен целесообразно для выбора оптимального водно-химического режима привлекать специализированные организации.

А.1. Принятые обозначения

D_{\text{доб}} — расход добавочной воды на подпитку системы охлаждения, м3/ч;

D_{\text{исх}} — количество исходной воды, забираемое из водоема на подпитку системы охлаждения, м3/ч;

D_{\text{исп}} — потери воды с испарением в градирнях, м3/ч;

D_{\text{ку}} — потери воды с капельным уносом в градирнях, м3/ч;

D_{\text{прод}} — продувка системы охлаждения, м3/ч;

D_{\text{и}} — расход воды на известкование, м3/ч;

D_{\text{ст}} — суммарный расход слабоминерализованных сточных вод, подаваемых на подпитку системы охлаждения, м3/ч;

D_{\text{пот}} — суммарные потери воды из системы охлаждения с капельным уносом, продувкой и безвозвратными отборами оборотной воды, м3/ч;

\phi — коэффициент упаривания воды;

d_{\text{и}} — дозировка извести, моль/кг;

d_{\text{с}} — дозировка серной кислоты, моль/кг;

d_{\text{ф}} — дозировка фосфонатов, мг/кг;

d_{\text{о}} — количество осаждающегося карбоната кальция, моль/кг;

\text{а}_{\text{ф}} — относительное содержание фосфоната в товарном продукте;

\text{а}_{\text{с}} — относительное содержание серной кислоты в техническом продукте;

\text{а}_{\text{и}} — относительное содержание извести в техническом продукте;

f_{1} — коэффициент активности одновалентных ионов;

f_{2} — коэффициент активности двухвалентных ионов;

K_{w} — константа диссоциации воды (при 23 °C K_{w} = 10^{- 14} );

K_{1} — константа 1-й ступени диссоциации углекислоты (при 25 °C K_{1} = 4,47 \cdot 10^{- 7} );

K_{2} — константа 2-й ступени диссоциации углекислоты (при 25 °C K_{2} = 4,69 \cdot 10^{- 11} );

L_{\text{к}} — произведение растворимости карбоната кальция (при 25 °C L_{\text{к}} = 4,57 \cdot 10^{- 9} );

L_{\text{с}} — произведение растворимости сульфата кальция (при 25 °C L_{\text{с}} = 3,03 \cdot 10^{- 5} );

N — число основных компонентов в воде, характеризующих ее состав (в данной методике учитывается 10 компонентов: Ca^{2 +} , Mg^{2 +} , Na^{+} , H^{+} , SO_{4}^{2 -} , Cl^{-} , HCO_{3}^{-} , CO_{3}^{2 -} , OH^{-} , CO_{2} );

M — число потоков воды, подлежащих смешению:

C_{nm} , n \in N , m \in M — матрица концентраций основных компонентов, характеризующих солевой состав воды в подлежащих смешению потоках, моль/кг;

S_{n} , n \in N — вектор концентраций основных компонентов, характеризующих солевой состав воды (см. показатель N), моль/кг;

S_{n}\prime , n \in N — вектор концентраций основных компонентов исходной воды (см. показатель N), моль/кг;

Z_{n} — вектор зарядов ионов основных компонентов воды (2, 2, 1, 1, -2, -1, -1, -2, -1, 0), соответствующих вектору концентраций S_{n} ;

Q_{m} , m \in M — вектор расходов воды в потоках, подлежащих смешению, м3/ч;

V — объем воды в системе охлаждения, м3;

\delta — суммарное содержание различных форм углекислоты в воде (свободная углекислота, гидрокарбонаты, карбонаты), моль/кг;

\tau_{\text{с}} — инерционность системы охлаждения, ч;

\text{Ж}_{\text{о}} — общая жесткость воды, мг-экв/кг;

\text{Щ}_{\text{о}} — общая щелочность воды, мг-экв/кг;

(Ca^{2 +})_{0} — содержание ионов кальция, мг-экв/кг;

(SO_{4}^{2 -})_{0} — содержание сульфатов, мг-экв/кг;

(Cl^{-})_{0} — содержание хлоридов, мг-экв/кг;

pH — активная реакция среды;

Щ — общая щелочность воды, моль/кг;

Ca^{2 +} — содержание кальция, моль/кг;

Mg^{2 +} — содержание магния, моль/кг;

Na^{+} — содержание натрия, моль/кг;

H^{+} — содержание ионов водорода, моль/кг;

SO_{4}^{2 -} — содержание сульфатов, моль/кг;

Cl^{-} — содержание хлоридов, моль/кг;

HCO_{3}^{-} — содержание гидрокарбонатов, моль/кг;

CO_{3}^{2 -} — содержание карбонатов, моль/кг;

OH^{-} — содержание гидроксид-ионов, моль/кг;

CO_{2} — содержание свободной углекислоты, моль/кг;

pH_{\text{зад}} — заданная величина pH;

\beta_{1} — вспомогательный коэффициент;

\beta_{2} — вспомогательный коэффициент;

\mu — ионная сила раствора;

\delta — относительная погрешность при итерационных расчетах;

\delta_{\text{доп}} — допустимая (задаваемая) относительная погрешность при итерационных расчетах;

\Delta — погрешность итерации, моль/кг;

\eta_{\text{к}} — относительное пересыщение воды по карбонату кальция;

\eta_{c} — относительное пересыщение воды по сульфату кальция.

А.2. Подготовка данных по солевому составу воды

В исходных данных задать общую жесткость \text{Ж}_{\text{о}} , общую щелочность \text{Щ}_{\text{о}} , содержание ионов кальция (Ca^{2 +})_{0} , сульфатов (SO_{4}^{2 -})_{0} , хлоридов (Cl^{-})_{0} в мг-экв/кг и величину pH. Для дальнейших расчетов концентрации перевести в размерность моль/кг.

Общая щелочность воды

Вектор концентраций основных компонентов S_{n} (а также матрицу C_{nm} в случае нескольких потоков) формируют следующим образом:

А.3 Коэффициенты активности ионов.

Ионная сила раствора

Коэффициент активности одновалентных ионов f_{1}

Коэффициент активности двухвалентных ионов f_{2}

А.4. Пересыщение воды по солям жесткости

А.4.1. Относительное пересыщение воды по малорастворимым солям определяют как отношение фактической концентрации к равновесной. Для насыщенного (равновесного) раствора \eta = 1 . Если \eta>1 , раствор пересыщен и возможна кристаллизация соли.

В условиях систем охлаждения вода может иметь пересыщение по карбонату кальция и, в некоторых случаях, по сульфату кальция.

А.4.2. Относительное пересыщение воды по CaCO_{3} определяют по формуле

А.4.3. Относительное пересыщение воды по CaSO_{4}

А.5. Баланс воды в системе охлаждения

А.5.1. Необходимый расход добавочной воды на подпитку системы охлаждения

В размер продувки включают расход воды, отбираемой из системы охлаждения для сброса в водоем, и безвозвратные отборы для использования в цикле ТЭС или для других целей. Показатель D_{\text{и}} задают только в случае известкования оборотной воды.

А.5.2. Необходимый расход исходной воды (из водоема) на подпитку системы охлаждения

Показатель D_{\text{и}} задают только в случае известкования оборотной воды.

А.5.3. Коэффициент упаривания оборотной воды

А.5.4. Инерционность системы охлаждения

А.6. Солевой состав воды при заданном pH

А.6.1. Коэффициенты активности ионов рассчитывают по п. А.3.

А.6.2. Запомнить коэффициент активности двухвалентных ионов f_{2}\prime = f_{2} .

А.6.3. Рассчитать концентрации

А.6.4. Погрешность итерации

А.6.5. Если \delta \leq \delta_{\text{доп}} , перейти к п. А.6.7.

А.6.6. Следующее приближение

Перейти к п. А.6.3.

А.6.7. Уточнить коэффициенты активности ионов по п. А.3.

А.6.8. Если abs(f_{2}\prime - f_{2})/f_{2}>\delta_{\text{доп}} , перейти к п. А.6.2.

А.6.9. Концентрация свободной углекислоты

А.7. Солевой состав воды при заданном суммарном содержании различных форм углекислоты \sigma

А.7.1. В первом приближении задать

А.7.2. Коэффициенты активности ионов рассчитывают по п. А.3.

А.7.3. Запомнить коэффициент активности двухвалентных ионов f_{2}\prime = f_{2} .

А.7.4. Уточнить концентрации разных форм углекислоты

А.7.5. Погрешность итерации

А.7.6. Если abs(\Delta)/\text{Щ } \leq \delta_{\text{доп}} , перейти к п. А.7.8.

А.7.7. Задать следующее приближение H^{+} : увеличить при \Delta>0 , при \Delta<0 уменьшить.

Концентрация OH^{-}

Перейти к п. А.7.4.

А.7.8. Уточнить коэффициенты активности ионов по п. А.3.

А.7.9. Если abs(f_{2}\prime - f_{2})/f_{2}>\delta_{\text{доп}} , перейти к п. А.7.3.

А.7.10. Уточнить pH

А.8. Солевой состав воды при заданной концентрации свободной углекислоты

А.8.1. В первом приближении задать

А.8.2. Коэффициенты активности ионов рассчитывают по п. А.3.

А.8.3. Запомнить коэффициент активности двухвалентных ионов f_{2}\prime = f_{2} .

А.8.4. Уточнить концентрации

А.8.5. Погрешность итерации

А.8.6. Если abs(\Delta)/\text{Щ } \leq \delta_{\text{доп}} , перейти к п. А.8.8.

А.8.7. Задать следующее приближение H^{+} : увеличить при \Delta>0 , при \Delta<0 — уменьшить, и перейти к п. А.8.4.

А.8.8. Уточнить коэффициенты активности ионов по п. А.3.

А.8.9. Если abs(f_{2}\prime - f_{2})/f_{2}>\delta_{\text{доп}} , перейти к п. А.8.3.

А.8.10. Уточнить pH

А.9. Солевой состав смеси потоков

А.9.1. В первом приближении концентрации основных компонентов в смеси № потоков определяют по формуле

А.9.2. Суммарное содержание различных форм углекислоты в смеси

щелочность

А.9.3. Солевой состав смеси уточнить по п. А.7.

А.10. Солевой состав воды при подкислении серной кислотой

А.10.1. Содержание сульфатов в подкисленной воде при дозировке серной кислоты d_{\text{с}} (моль/кг)

где (SO_{4}^{2 -})_{\text{исх}} — исходное содержание сульфатов (до ввода серной кислоты), моль/кг.

А.10.2. Щелочность подкисленной воды

где \text{Щ}_{\text{исх}} — исходная щелочность воды, моль/кг.

А.10.3. Солевой состав подкисленной воды уточнить по п. А.7.

А.11. Солевой состав известкованной воды при заданной дозировке извести d_{\text{и}}

А.11.1. Используя исходные показатели (Ca^{2 +})_{\text{исх}} , \text{Щ}_{\text{исх}} и \sigma_{\text{исх}} , определяют начальные их значения после добавления извести (в начале процесса кристаллизации)

А.11.2. В первом приближении принять количество осаждающегося карбоната кальция d_{\text{о}}

при (Ca^{2 +})_{\text{нач}} \geq \sigma_{\text{нач}} d_{\text{о}} = \sigma_{\text{нач}}/2 , моль/кг;

при (Ca^{2 +})_{\text{нач}}<\sigma_{\text{нач}} d_{\text{о}} = (Ca^{2 +})_{\text{нач}}/2 , моль/кг.

А.11.3. Определить показатели для известкованной воды

А.11.4. Рассчитать солевой состав воды по п. А.7.

А.11.5. Определить остаточное пересыщение известкованной воды по карбонату кальция в соответствии с п. А.4.

А.11.6. Если abs(\eta_{\text{к}} - 5)/5<\delta_{\text{доп}} — расчет закончен.

А.11.7. Задать следующее приближение d_{\text{о}} : уменьшить при \eta_{\text{к}}<5 , при \eta_{\text{к}}>5 — увеличить, и перейти к п. А.11.3.

А.12. Солевой состав известкованной воды при заданном pH

А.12.1. В первом приближении принять дозировку извести

А.12.2. Рассчитать солевой состав известкованной воды по п. А.11.

А.12.3. Сравнить pH известкованной воды с заданным значением pH_{\text{зад}} . Если abs(pH - pH_{\text{зад}})/pH_{\text{зад}} \leq \delta_{\text{доп}} , расчет закончен.

А.12.4. Уточнить дозировку извести d_{\text{и}} : увеличить при pH<pH_{\text{зад}} , при pH>pH_{\text{зад}} — уменьшить, и перейти к п. А.12.2.

А.13. Солевой состав оборотной воды без обработки

А.13.1. В первом приближении вектор концентраций основных компонентов в оборотной воде S_{n} при заданном векторе концентраций в добавочной воде S_{n}\prime определяют по формуле

Щелочность оборотной воды Щ при щелочности добавочной воды Щ'

А.13.2. Задать содержание свободной углекислоты в оборотной воде CO_{2} = 2,272 \cdot 10^{- 5} , моль/кг (0,5 мг/кг).

А.13.3. Уточнить солевой состав оборотной воды по п. А.8.

А.14. Солевой состав оборотной воды при заданной дозировке серной кислоты

А.14.1. Рассчитывают солевой состав добавочной воды после ввода серной кислоты с дозой d_{\text{с}} по п. А.10.

А.14.2. Солевой состав оборотной воды рассчитать по п. А.17.

А.15. Солевой состав оборотной воды при подкислении серной кислотой до заданного остаточного пересыщения по CaCO_{3} .

А.15.1. Предварительно рассчитывают солевой состав оборотной воды без подкисления по п. А.13.

А.15.2. Определяют относительное пересыщение воды по карбонату кальция в соответствии с п. А.4.

А.15.3. Если \eta_{\text{к}}<\eta_{\text{зад}} , подкисление не требуется.

А.15.4. Принять в первом приближении дозировку серной кислоты

А.15.5. Солевой состав подкисленной оборотной воды рассчитывают по п. А.10.

А.15.6. Остаточное пересыщение по карбонату кальция определяют по п. А.4.

А.15.7. Если abs(\eta_{\text{к}} - \eta_{\text{зад}})/\eta_{\text{зад}} \leq \delta_{\text{доп}} , перейти к п. А.15.9.

А.15.8. Задать следующее приближение d_{\text{с}} : увеличить d_{\text{с}} при \eta_{\text{к}}>\eta_{\text{зад}} , при \eta_{\text{к}}<\eta_{\text{зад}} уменьшить, и перейти к п. А.15.5.

А.15.9. Пересчитать дозировку серной кислоты на расход добавочной воды

А.16. Солевой состав оборотной воды при известковании добавочной

А.16.1. Если задан расход извести d_{\text{и}} и расход серной кислоты d_{\text{с}} на подкисление умягченной воды, перейти к п. А.16.4.

А.16.2. Рассчитать солевой состав известкованной воды и расход извести d_{\text{и}} при заданном pH по п. А.12.

А.16.3. Принять расход серной кислоты для понижения pH известкованной воды

Перейти к п. А.16.5.

А.16.4. Рассчитать солевой состав известкованной воды по п. А.11.

А.16.5. Рассчитать солевой состав умягченной воды после подкисления по п. А.10.

А.16.6. Если умягчается только часть добавочной воды, состав добавочной воды определяют путем усреднения потоков умягченной и необработанной воды по п. А.9.

А.16.7. Солевой состав оборотной воды с учетом дополнительного подкисления рассчитывают:

при известной дозировке серной кислоты — по п. А.14;

при заданном остаточном пересыщении по CaCO_{3} — по п. А.15.

А.17. Солевой состав оборотной воды при ее известковании

А.17.1. Рассчитать коэффициент упаривания \phi при отсутствии отбора воды на известкование по п. А.5 и соответствующий солевой состав оборотной воды по п. А.15.

А.17.2. Уточнить коэффициент упаривания с учетом отбора воды на известкование по п. А.5.

А.17.3. Запомнить концентрацию ионов Ca^{2 +}

А.17.4. Рассчитывают солевой состав умягченной оборотной воды:

при заданной дозировке извести — по п. А.11;

при заданной величине pH — по п. А.12.

А.17.5. Если неизвестен расход кислоты на подкисление умягченной воды, его определяют по формуле

А.17.6. По п. А.10 определяют солевой состав умягченной воды после ввода серной кислоты.

А.17.7. Определяют солевой состав добавочной воды после смешения ее с умягченной в соответствии с п. А.9.

А.17.8. Рассчитывают солевой состав оборотной воды:

при заданной дозировке серной кислоты — по п. А.14;

при заданном остаточном пересыщении по CaCO_{3} — по п. А.15.

А.17.9. Если abs(c - Ca^{2 +})/Ca^{2 +}>\delta_{\text{доп}} , повторить расчет с п. А.17.3.

А.18. Расход реагентов

А.18.1. Расход фосфонатов рассчитывают по формуле

где d_{\text{ф}} — принятая дозировка фосфоната, мг/кг.

А.18.2. Расход серной кислоты

где D — расход обрабатываемой воды;

• при подкислении оборотной воды D = D_{\text{доб}}\text{м}^{3}/\text{ч} ;
• при подкислении известкованной воды D = D_{\text{м}}\text{м}^{3}/\text{ч} ;

d_{\text{с}} — принятая дозировка серной кислоты, мг-экв/кг;

А.18.3. Расход извести

где d_{\text{и}} — принятая дозировка извести, мг-экв/кг.

Б.1. Необходимую концентрацию фосфонатов в оборотной воде обычно задают в зависимости от карбонатной жесткости \text{Ж}_{\text{к}} . Данная зависимость дает удовлетворительные результаты, если концентрация ионов кальция (мг-экв/кг) близка к общей щелочности. С увеличением различия между этими показателями возрастает погрешность в определении оптимальной дозировки реагента.

Б.2. Наиболее точно накипеобразующие свойства характеризует относительное пересыщение воды по карбонату кальция \eta_{\text{к}} (см. А.4), поэтому в расчетах при определении необходимого расхода серной кислоты в оборотную воду в качестве критерия используют не карбонатную жесткость, а остаточное пересыщение по карбонату кальция.

Б.3. При разработке технологии обработки воды с применением фосфонатов задают концентрацию ингибитора и соответствующее ей значение карбонатной жесткости. Далее определяют допустимое пересыщение оборотной воды при выбранной концентрации фосфонатов в соответствии с таблицей

\text{Ж}_{\text{к}} , мг-экв/кг	4,0	4,5	5,0	5,5	6,0	6,5
\eta_{\text{к}}	5,79	5,92	6,12	6,52	7,07	7,91

В.1. Общие данные для расчета расхода реагентов

В.1.1. Данные по составу и расходам воды берут на момент очередной корректировки дозы реагента.

В.1.2. Расход добавочной воды определяют с учетом п. А.5.

В.1.3. Инерционность системы охлаждения \tau_{\text{с}} и коэффициент упаривания \phi определяют по п. А.5.

В.1.4. Задают периодичность корректировки дозировки реагента \tau_{\text{к}} , ч. Как правило, \tau_{\text{к}} = 24\text{ч} (1 раз в сутки).

В.1.5. Задают время непрерывного ввода реагента между корректировками \tau_{\text{р}} , ч. В общем случае \tau_{\text{р}} \leq \tau_{\text{к}} . При отсутствии перерывов в дозировке \tau_{\text{р}} = \tau_{\text{к}} .

В.1.6. Задают относительное содержание основного вещества в дозируемом реагенте a.

В.2. Расчет дозировки серной кислоты

В.2.1. Для расчета дозировки серной кислоты в оборотную воду на очередной период задают общие данные по п. В.1 и показатели:

\text{Щ}_{\text{доб}} — мелочность добавочной воды, мг-экв/кг;

\text{Щ}_{\text{о}} — щелочность оборотной воды, мг-экв/кг;

\text{Щ}_{\text{зад}} — заданная щелочность оборотной воды, мг-экв/кг. Щелочность определяют в зависимости от технологии обработки воды:

при комбинированной обработке без известкования — по п. А.15;

при известковании добавочной воды — по п. А.16;

при известковании оборотной воды — по п. А.17.

В.2.2. Рассчитывают вспомогательные коэффициенты \alpha и \beta

В.2.3. Определяют дозировку серной кислоты (кг/ч), обеспечивающую достижение к моменту следующей корректировки заданного значения щелочности оборотной воды

В.3. Расчет дозировки фосфонатов

В.3.1. Для расчета дозировки в оборотную воду фосфонатов на очередной период задают общие данные по п. В.1 и показатели:

\text{С}_{\text{о}} — концентрация фосфоната в оборотной воде в момент корректировки, мг/кг;

\text{С}_{\text{з}} — заданная концентрация фосфоната, мг/кг.

В.3.2. Определяют вспомогательные коэффициенты

В.3.3. Необходимая дозировка фосфоната

Г.1. При стабильной эксплуатации оборотной системы охлаждения в ней устанавливается динамическое равновесие. При этом концентрация всех компонентов оборотной воды не изменяется. В реальных условиях эксплуатации могут изменяться отдельные параметры, определяющие водно-химический режим.

Г.2. Изменение конденсационной нагрузки с соответствующим изменением потерь воды с испарением в градирнях, изменение величины капельного уноса, продувки, отборов оборотной воды для использования в цикле ТЭС нарушают динамическое равновесие. Коэффициент упаривания воды и, соответственно, солевой состав будут изменяться, стремясь приблизиться к новому динамическому равновесию. Нарушение установившегося равновесия может быть также вызвано изменением солевого состава исходной воды, использующейся для подпитки системы охлаждения, отклонениями от заданного режима работы узлов по дозированию реагентов и т.п.

Г.3. Скорость изменения солевого состава оборотной воды зависит от инерционности системы охлаждения \tau_{\text{с}} , которую определяют в соответствии с п. А.5.4.

Г.4. После нарушения динамического равновесия концентрация каждого компонента в оборотной воде будет стремиться к новой равновесной \text{С}_{\text{р}} , определяемой режимом эксплуатации системы охлаждения в данный период.

Г.5. Для определения равновесной концентрации рассчитывают солевой состав оборотной воды при изменившихся параметрах. Расчет выполняют по методике, приведенной в Приложении А. В зависимости от технологии обработки воды выбирают соответствующую методику (п. А.13 - п. А.17). При этом если предполагается корректировать дозу реагентов, то рассчитывают солевой состав при оптимальной дозировке (в расчете известкования воды задают pH; при расчете подкисления оборотной воды задают остаточное пересыщение по карбонату кальция). Если же доза реагента не будет корректироваться или будет снижена (ограниченное количество реагента, неисправность узла дозирования и т.п.), в расчетах задают фактические дозы реагентов.

Г.6. После расчета равновесных концентраций находят концентрацию всех компонентов в оборотной воде через задаваемые промежутки времени \tau после нарушения равновесия по формуле

\text{С}_{\tau} = \text{С}_{\text{о}} + (\text{С}_{\text{р}} - \text{С}_{\text{о}}) \cdot S , (Г.1)

S = 1 - exp(\tau/\tau_{\text{с}}) . (Г.2)

Величина S изменяется от нуля в начальный момент времени до единицы при достижении нового равновесного состояния.

Г.7. На основании анализа солевого состава оборотной воды через заданные промежутки времени оценивают возможность недопустимого ухудшения качества воды и принимают соответствующие меры по исправлению положения.

---