Обезжелезивание оборотных и шахтных вод (стр. 2 из 3)
В комплект установки входят пять осветлительных фильтров типа ХВ-044-2, выпускаемых Бийским котельным заводом и работающих под давлением 0,49 МПа при скорости фильтрования до 30 м/ч. Фильтрующая загрузка имеет крупность 0,8 ... 2 мм; высота ее 1,3 … 1,5 м. Одновременно работают три фильтра, один промывают и один в резерве.
Обезжелезивание конденсата ТЭС
На современных блочных конденсационных электростанциях (КЭС) конденсат турбин составляет не менее 98% количества питательной воды, поэтому качество конденсата в значительной степени определяет качество питательной воды. Конденсат загрязняется как в самом пароводяном цикле электростанции (продукты коррозии оборудования), так и извне (добавочной водой, примесями охлаждающей воды). Количество загрязнений, поступающих в питательную воду с конденсатом, может значительно превышать количество примесей, поступающих с добавочной водой.
Рис. 17.6 Схема водооборота в рабочем цикле КЭС (а) и ТЭЦ (б) с конденсационной турбиной.
1 — парогенератор; 2 — паровая турбина; 3 — генератор; 4 — химводоочистка; 5 — конденсатор турбины; 6, 10 — конденсатный и питательный насос; 7 — установка очистки конденсата турбины; 9 — Деаэратор; 8 — подогреватель турбинного конденсата; 11 — подогреватель питательной воды; 12 и 13 — теплофикационный и производственный потребители пара; 14 — баки возвратного конденсата; 15 — насосы возвратного конденсата; /б — Установка очистки возвратного конденсата; 17 подогреватель добавочной воды
Даже при нормальной работе конденсаторов турбин присос охлаждающей воды составляет не менее 0,002%, а обычно — 0,005... 0,02% общего расхода конденсата (рис. 17.6).
Железо в пароводяной цикл поступает вследствие коррозии всего тракта. В табл. 17.1 приведено содержание железа в воде всех потоков для одной ТЭЦ Тулэнерго. Как видно из таблицы, в основном железо поступает в котлы от не защищенного от коррозии оборудования химводоочистки и дренажей подогревателей. Железо попадает в воду также в результате отслаивания железо-оксидных отложений в котле при колебаниях температуры на отдельных участках. Вследствие большого количества загрязнений, поступающих в тракт от фильтров обессоливания, представляется целесообразным применение обезжелезивания перед деаэраторами, что позволяет снизить стоимость подогревателя низкого давления (ПНД) путем замены в них трубок из аустенитной стали на трубки из углеродистой стали. Так как температура перед деаэраторами значительно выше, чем на „блочной опреснительной установке (БОУ), то и растворимость железа здесь будет значительно меньше, т. е. железо будет находиться в основном виде железооксидного шлама.
вода очистка обезжелезивание шахтный
Таблица 17.1
В воде ТЭС могут присутствовать разнообразные соединения железа. Основными факторами, определяющими преимущественное содержание в воде оксидов той или иной формы, являются ее температура, рН и окислительно-восстановительный потенциал Eh. Различные равновесия в системе оксиды—железо- вода оценивают следующим образом: при рН=2...5 преобладает реакция
Fe(ОН)3 -> Fe(ОН)2-+ OН-
ИлиFeOOH + H+ → Fe (OH)2+,
константа равновесия этой реакции при t=20° С:
при рН=5...11 протекает реакция
FeOOH + Н20 -> Fe(ОН)3.
Молекулы Fe(OH)2 по мере повышения рН диссоциируют по схеме
Fe(OH)2 -> Fe(OH)+ + OH-и Fe(ОН)+-> Fe2++ ОН-.
При рН=8,5 ионы Fe(OH)+и Fe2+присутствуют в одинаковых количествах и обусловливают суммарную концентрацию железа около Ю-4 моль/кг, или 5600 мкг/кг.
В более щелочной области (рН-13) практически все молекулы Fe(OH)2образуют гидрокомплексы согласно реакции
Fe(ОН)2+ ОН- → Fe(ОН)3-.
Константа равновесия этой реакции при t—25° С
Сон-При больших значениях рН происходит реакция
Fe(ОН)2 + 20Н- → Fe(ОН)42-
Константа равновесия этой реакции K≈2,910-6моль/кг.
Соединения железа склонны к образованию коллоидных растворов с частицами кристаллической или аморфной структуры. В ряде работ отмечается, что коллоиды α - FeOOHи Fe(OH)3характеризуются двумя изоэлектрическими точками при рН=6,7 и 12. Как указывалось выше, для различных соединений железа существуют изоэлектрические точки при следующих значениях рН:
Вероятность присутствия в конденсате той или иной формы железа определяется модифицированной диаграммой Пурбе) (рис. 17.7). Максимально допустимое содержание кислорода, при котором еще устойчив магнетит, 400 мкг/кг.
Рис. 17.7 Диафрагма Пурбе для конденсата ТЭС
При большем содержании он может перейти в Fe(OH)3 (точнее, в y - FeOOHи Fе2Оз*nН2О). Редокс-потенциал (Е) должен быть не более +800 мВ (при рН 7) и содержание железа (III) резко ограничено; только в очень кислых и сильнокислых условиях активность этого иона более 10-6. Основное поле диаграммы (при рН, близких к условиям работы ТЭС) занимают магнетит Fe304 и Fe203 (FeOOH). Термодинамически более устойчивым и поэтому преобладающим в циклах обычных ТЭС при температуре менее 570°С является магнетит. При высоких температурах магнетит образуется непосредственно по уравнению
3Fe+ 4Н20 → Fe304+ 4Н2.
При более низких температурах образование Fe3О4происходит через промежуточный продукт Fe(OH)2по реакции Шикорры
3Fe(ОН)2 → Fe304+ Н2 + 2Н20.
Скорость реакции, по Шикорру, уже при температуре более 50°С достаточно велика, катализаторами реакции являются ионы меди и никеля. При 200°С скорость реакции уже настолько велика, что практически наличие Fe(OH)2или какого-либо другого оксида, но не магнетита, в воде обычных ТЭС можно не учитывать. Только при более высоком окислительно-восстановительном потенциале (например, при высоких концентрациях кислорода) устойчивыми оксидами и при повышенных температурах могут быть гематит или его гидратированные формы Fe(ОН)3, FeOOHи т. д.
Первые установки конденсатоочистки предназначались только для задержания возможных примесей присосов солей и кремниевой кислоты и состояли лишь из ионитовых фильтров. Затем вследствие эксплуатационных затруднений, вызванных повышенным содержанием железа в конденсате, особенно при пуске блоков и после простоев оборудования, стали применять префильтры, для удаления продуктов коррозии.
Для удаления из конденсата продуктов коррозии на участках низкого давления системы регенеративного подогрева (t=120° С) и совмещения этого процесса с обессоливанием был разработан метод Паудекс-очистки. При этом способе горячий конденсат фильтруется через небольшой слой ионитов, намываемый на специальные фильтровальные элементы, что позволяет удалять даже коллоидные оксиды железа и кремниевую кислоту. Конструкция «Паудекс-фильтра» аналогична конструкции намывного механического фильтра. Он имеет свечи, на которые намывается смесь анионита и катионита толщиной 3...12 мм. Количество намываемого ионита составляет 1 кг/м2 при толщине слоя 6 мм, скорость фильтрования 10 м/ч, начальные потери напора 0,035 МН/м2. Содержание в фильтрате железа, меди, кремниевой кислоты очень мало и находится в пределах чувствительности современных методов анализа. Паудекс-процесс проводится с ионитом в Н—ОН - форме, а также в NH4—ОН - форме, в результате чего предотвращается снижение рН среды в Цикле.
Степень использования полной объемной емкости ионитов вследствие устранения влияния процессов диффузии увеличивается с 20... 50 (ФСД) до 90%. Высокую степень удаления коллоидных частиц железа можно объяснить нейтрализацией их зарядов тонкодисперсными частицами ионитов. Скорость поглощения сильноосновных ионов ионитом в Паудекс-процессе увеличивается в 100 раз. Коллоидные частицы (50 . . . 100 мкм) удаляются при потере напора 0,035 вместо 0,35 МН/м2 на мембранных фильтрах. Так как иониты используют кратковременно, возможно повышение температуры конденсата до 150° С.
Опыт эксплуатации Паудекс-установок позволяет сделать следующие выводы: Паудекс-процесс можно использовать для очистки донденсата при различных условиях работы блока (первый пуск, нормальная эксплуатация, период присоса в конденсаторах); очистка конденсата возможна при температуре до 150°С; процесс обладает гибкостью, удаляет все виды загрязнений. Рабочий цикл фильтров составляет от 12...24 ч до 7сут и иногда до трех недель и определяется в основном потерей напора.
Достоинствами «Паудекс-фильтров» являются простота конструкции, малые капитальные затраты, небольшие потери напо- ,ра в фильтре, эффективность удаления из конденсата растворенных солей, коллоидных и взвешенных частиц, высокая степень надежности оборудования, отсутствие необходимости обработки конденсата реагентами и нейтрализации стоков, высокая степень использования обменной способности ионитов (80... 90%), возможность обезжелезивания конденсата при температуре до 150° С.