Способ контроля качества конденсата и питательной воды

 

Изобретение относится к определению количественных характеристик вод типа конденсата и может быть использовано на тепловых электрических станциях. Технический результат изобретения заключается в повышении информативности данных, получаемых от автоматических приборов и обрабатываемых на ЭВМ, что позволяет регистрировать существенные нарушения водно-химического режима на тепловых электростанциях. Сущность: проводят одновременные измерения рН и электропроводности пробы воды, затем проводят измерения рН и электропроводности пробы воды, прошедшей Н-катионитовую колонку, все измерения проводят с учетом температуры пробы воды, а определение показателей качества воды осуществляют путем обработки измерений на ЭВМ с использованием системы уравнений, характеризующей ионные равновесия в исходной пробе воды и в Н-фильтрате, 1 ил.

Изобретение относится к способам определения количественных характеристик вод типа конденсата и может быть использовано на тепловых электрических станциях.

Известен способ определения количественных характеристик вод типа конденсата с использованием результатов измерений величины pH и удельной электропроводности пробы воды с последующим определением концентраций примесей (аммиака и углекислоты) с использованием номограмм, показывающих взаимосвязь измеряемых величин и концентраций аммиака и углекислоты [1].

Известен также способ контроля качества питательной воды по величине удельной электропроводности пробы воды, прошедшей Н-катионитовую колонку, при этом может быть определено общее солесодержание питательной воды [2].

Недостатком предлагаемых способов контроля отдельных характеристик качества вод типа конденсата является идеализация расчетных систем уравнений, не учитывается минерализация теплоносителя (концентрация ионов натрия и хлоридов) и расчет производится при температуре 25^oC, в то время как температура пробы может колебаться в пределах от 15 до 50^oC, что вносит значительную погрешность в расчет концентраций ионов и примесей.

Технический результат предлагаемого изобретения состоит в повышении информативности данных, получаемых от автоматических приборов и обрабатываемых на ЭВМ, за счет использования результатов одновременного измерения величины pH и удельной электропроводности как в исходной пробе воды, так и в ее H-фильтрате с учетом температуры проб, причем величину pH в H-фильтрате определяют дополнительно к величине электропроводности.

Именно одновременное измерение электропроводности и величины pH дает возможность определения нескольких важных нормируемых показателей качества питательной воды - концентраций ионов натрия, хлора, содержания аммиака и всех форм углекислоты. В результате сокращается объем ручного оперативного химконтроля и появляется возможность регистрации существенных нарушений водно-химического режима ТЭС, например, присосов охлаждающей воды в конденсаторах турбин, ухудшения качества добавочной воды, возвратного производственного конденсата, передозировка аммиака и т.п.

Способ основан на следующих последовательно проводимых операциях: отбирают и подготавливают пробы воды, для этого используют стандартные устройства подготовки пробы, измеряют удельную электропроводность и величину pH автоматическими приборами: кондуктометром и pH-метром в исходной пробе воды, а затем в пробе, пропущенной через H-колонку (H-фильтрате), при этом замеряют также и температуру пробы воды и H-фильтрата. Данные от приборов обрабатывают на ЭВМ с помощью системы уравнений, характеризующих ионные равновесия в исходной пробе воды и в ее H-фильтрате, при этом используют результаты всех одновременных измерений.

Для проведения измерений используется приборный комплекс, состоящий из устройства подготовки пробы (УПП) (поз. 1), клапанов переключения потоков проб (поз. 2,3,4,5), H-катионитовой колонки (поз. 6), последовательно установленных датчиков кондуктометра (поз. 7) и pH-метра (поз. 8), приборов: кондуктометра (9) и pH-метра (10) и ЭВМ (11), см. чертеж.

Система уравнений для обработки результатов измерений имеет следующий вид: 1. Уравнения электролитической диссоциации, характеризующиеся соответствующими константами H₂O ⇐⇒ H⁺+OH^-, K_w= [H⁺][OH^-]; (1) 2. Уравнение электронейтральности [Н⁺] + [NH₄⁺] + [Na⁺] = [ОН^-] + [HCO₃^-] + 2[CO₃^2-] + [Cl]. (5) 3. Уравнение электропроводности
Имея ввиду применение метода H-катионирования пробы воды, эта система дополняется уравнениями для H-катионированной пробы при следующих граничных условиях: а) равновесие уравнения (5) в H-катионированной пробе сильно смещено влево, поэтому расчетом его пренебрегаем; б) предполагается полная сорбция ионов аммония. Тогда уравнения (3)-(8) для H-катионированной пробы примут вид:
K_w=[H⁺]_н[ОН^-]_н; (7)
(8)
[H⁺]_н + [Na⁺]_н=[HCO₃^-]_н + [Cl^-]; (9)

Дополнительно используется балансовое уравнение форм углекислоты:
[H₂CO₃]_н + [HCO₃^-]_н = [CO₃^2-] + [HCO₃^-] + [H₂CO₃]. (11)
Здесь К_i - концентрационные константы диссоциации: K_w - воды, K₁ и K₂ - углекислоты по первой и второй ступеням, K - гидроксида аммония; λ_i - подвижности ионов при бесконечном разбавлении раствора.

Для решения системы уравнений (1)-(11) задаются 4 параметра - результаты измерений величин pH и удельных электропроводностей в исходной пробе и в ее H-фильтрате, и дополнительно температура пробы и фильтрата.

В результате определяются минерализация (концентрации ионов натрия и хлора) и концентрации аммиака и углекислоты в пробе теплоносителя.

Таким образом, предлагаемый способ контроля качества питательной воды и конденсата на ТЭС позволяет не только повысить информативность данных, получаемых от автоматических приборов, но и регистрировать некоторые нарушения качества исследуемых вод.

Источники информации
1. Мостофин А.А. Расчет значений pH и удельной электропроводности водных растворов NH₃ и CO₂ // Водоподготовка, водный режим и химконтроль на паросиловых установках. Вып. 2. - М. - Л.: Энергия, 1966, с. 178-186.

2. Живилова Л.М., Тарковский В.В. Система и средства автоматизации контроля водно-химического режима тепловых электростанций // Теплоэнергетика, 1998, N 7, с. 14-19.

Формула изобретения

Способ контроля качества конденсата и питательной воды на тепловых электростанциях, включающий измерение электропроводности в пробе воды, прошедшей Н-катионитовую колонку, и определение показателей качества воды, отличающийся тем, что одновременно определяют величину рН и электропроводность исходной пробы воды с учетом температуры пробы, дополнительно к электропроводности измеряют рН в пробе воды, прошедшей Н-катионитовую колонку, при этом измерение рН и электропроводности пробы воды, прошедшей Н-катионитовую колонку, проводят с учетом температуры этой пробы, определение показателей качества воды проводят по результатам измерений на ЭВМ с помощью системы уравнений, характеризующей ионные равновесия в исходной пробе воды и в пробе воды, прошедшей Н-катионитовую колонку.

РИСУНКИ

Рисунок 1