Способ контроля загрязненности воды при промывке котлоагрегата



Способ контроля загрязненности воды при промывке котлоагрегата
Способ контроля загрязненности воды при промывке котлоагрегата
Способ контроля загрязненности воды при промывке котлоагрегата
Способ контроля загрязненности воды при промывке котлоагрегата
Способ контроля загрязненности воды при промывке котлоагрегата

 


Владельцы патента RU 2408884:

Открытое акционерное общество "ТЕРРИТОРИАЛЬНАЯ ГЕНЕРИРУЮЩАЯ КОМПАНИЯ 9" (ОАО "ТГК 9") (RU)

Изобретение относится к химии, в частности к количественному определению загрязнений в пробах воды, взятых на входе в котлоагрегат и выходе из него. В данном способе контроля осуществляют периодические замеры коэффициента пропускания в пробах воды, взятых на входе в котлоагрегат и выходе из него, определяют разность значений величины светопропускания ΔT, определяют содержание примесей металлов по следующей зависимости: ΔМе=а·ΔТ, предложено, согласно настоящему изобретению, полученное значение содержания примесей металлов ΔМер сравнивать с заданным значением ΔМе3 и по результатам сравнения принимать решение о продолжении либо прекращении промывки котлоагрегата: при ΔМер≤Ме3 промывку прекращают, а при ΔМер>ΔМе3 промывку продолжают; при этом значения величины светопропускания ΔT определяют при длине волны λ=230÷630 нм, где а - коэффициент пропорциональности, определенный экспериментально, мг/%·дм3; ΔМе - количество примесей металлов при конкретном замере, задержанных при работе котлоагрегата, кг/т; ΔМе=Мевх-Мевых, кг/т; Мевх - содержание металла в воде на входе в котлоагрегат, кг/т; Мевых - содержание металла в воде на выходе из котлоагрегата, кг/т; Me - общее количество примесей металлов в воде, кг; λ - длина волны, нм; Твх - величина светопропускания на входе в котлоагрегат, %; Твых - величина светопропускания на выходе из котлоагрегата, %; ΔT - изменение величины светопропускания: ΔТ=Твыхвх, %. Достигается повышение надежности и информативности определения. 3 табл., 5 ил.

 

Изобретение относится к химии, в частности к количественному определению загрязнений в пробах воды, взятых на входе в котлоагрегат и выходе из него.

Известен способ определения загрязненности механического фильтра соединениями металлов, при котором осуществляют периодические замеры, по крайней мере, одного параметра, характеризующего состав воды, в пробах воды, взятых на входе в фильтр и на выходе из него, определяют разность значений этого параметра, по этой разности значений определяют количество примесей металлов ΔMe, задержанных фильтром при конкретном замере, при этом общее количество примесей металлов Me, находящихся в фильтре, определяют по следующей зависимости:

Me=ΣΔMe·Qn,

а в качестве параметра, характеризующего состав воды, используют изменение коэффициента пропускания А k, значения которого определяют при λ=340÷450 нм, а содержание примесей металлов при конкретном замере определяют по следующей зависимости:

ΔМе=а·Δk,

где

а - коэффициент пропорциональности, определенный экспериментально, мг/%·дм3;

ΔMe - количество примесей металлов при конкретном замере, задержанных загрузкой механического фильтра, кг/т;

ΔMe=Мевх.-Мевых., кг/т;

Мевх. - содержание металла в воде на входе в механический фильтр, кг/т;

Мевых. - содержание металла в воде на выходе из механического фильтра, кг/т;

Me - общее количество примесей металлов в фильтре за фильтроцикл, кг;

λ - длина волны, нм;

n - общее количество замеров;

Qn - количество воды, пропущенной через механический фильтр в период между измерениями, т;

kвх. - коэффициент пропускания на входе в механический фильтр, %;

kвых. - коэффициент пропускания на выходе из механического фильтра, %;

Δk - изменение коэффициента пропускания: Δk=kвых.-kвх., % [Л.1].

Описанный в [Л.1] способ характеризуется ограниченными функциональными возможностями, так как, обеспечивая определение загрязненности механического фильтра соединениями металлов путем экспресс-контроля содержания взвешенных примесей металлов в воде до и после фильтра, он не позволяет осуществлять экспресс-контроль загрязненности воды при промывке котлоагрегата, что является особенно актуальным в период пуска котла. До настоящего времени контроль содержания железа в промывочных водах в период пуска осуществлялся спектрофотометрическим методом, и время анализа составляло 25÷30 минут.

Изобретением решается задача расширения функциональных возможностей способа определения загрязненности воды соединениями металлов благодаря его применению при осуществлении контроля загрязненности производственных вод при промывке котлоагрегата.

Для решения поставленной задачи в способе контроля загрязненности воды при промывке котлоагрегата, при котором осуществляют периодические замеры коэффициента пропускания в пробах воды, взятых на входе в котлоагрегат и выходе из него, определяют разность значений величины светопропускания ΔT, определяют содержание примесей металлов по следующей зависимости: ΔМе=а·ΔT, предложено, согласно настоящему изобретению, полученное значение содержания примесей металлов ΔMep сравнивать с заданным значением ΔМез и по результатам сравнения принимать решение о продолжении либо прекращении промывки котлоагрегата: при ΔМер≤ΔМез промывку прекращают, а при ΔМер>ΔМез промывку продолжают; при этом значения величины светопропускания ΔT определяют при длине

волны λ=230÷630 нм,

где

а - коэффициент пропорциональности, определенный экспериментально, мг/%·дм3;

ΔМе - количество примесей металлов при конкретном замере, задержанных при работе котлоагрегата, кг/т;

ΔМе=Мевых.-Мевх., кг/т;

Мевх. - содержание металла в воде на входе в котлоагрегат, кг/т;

Мевых. - содержание металла в воде на выходе из котлоагрегата, кг/т;

Me - общее количество примесей металлов в воде, кг;

λ - длина волны, нм;

Твх. - величина светопропускания на входе в котлоагрегат, %;

Твых. - величина светопропускания на выходе из котлоагрегата, %;

ΔT - изменение величины светопропускания: ΔT=Твх.вых., %.

Изобретение поясняется на примерах выполнения. На фиг.1÷5 представлены изменения величины светопропускания ΔT в зависимости от загрязнений воды соединениями железа (в диапазоне длин волн λ=340÷630 нм); на фиг.1 представлены значения величины светопропускания Т, полученной в результате измерения прибором АЖТ (автоматическим жидкостным турбидиметром - промышленным прибором автоматического контроля фирмы ООО «Семиконтактор», г.Екатеринбург, Россия); на фиг.2а и б представлены значения величины светопропускания Т, полученные в результате измерения в диапазоне длин волн 430÷630 нм лабораторным прибором - фотокалориметром КФК-3; на фиг.3а, б, в представлены значения величины светопропускания Т, полученные в результате измерения в диапазоне длин волн 340÷430 нм лабораторным прибором - фотокалориметром КФК-3; на фиг.4а и б приведены количественные зависимости ΔМез=f(ΔT), используемые для сравнения с расчетными величинами для разных длин волн λ: на фиг.4а - для λ=430 нм, на фиг.4б - для λ=630 нм; на фиг.5 представлена количественная зависимость между соединениями железа и оптической плотностью, измеренной на приборе СФ-46, при длине волны λ=254 нм, кювета 50 мм.

При промывке котла в промывочной воде увеличивается содержание примесей. Большая часть примесей находится в мелкодисперсном и коллоидном виде (с размером частиц 1,2÷0,5 мкм), поэтому их содержание в воде можно определить по величине светопропускания.

Контроль загрязненности воды при промывке котлоагрегата соединениями металлов производили следующим образом.

Осуществляли замеры величины светопропускания Т (параметра, характеризующего состав воды) в пробах воды, взятых на входе в котлоагрегат и на выходе из него при различных значениях длины волны λ, затем определяли разности значений изменения величины светопропускания ΔT.

На основании полученной экспериментальным путем зависимости ΔМер=f(Δt) определяли предварительные значения ΔМер и сравнивали содержание металлов в воде с заданным значением ΔМез, представленным на фиг.4. Результаты сравнения сведены в таблицу 1. В частности, в таблице 1 представлены результаты измерений величины светопропускания Т, полученные при помощи фотокалориметра КФК-3.

Таблица 1
Результаты измерения величины светопропускания при помощи фотокалориметра КФК-3
Дата Время Давление, МПа Проба нефильтрованная
Т, % Fe, мкг/дм3
630 430 340 АЖТ
15.09.08 12.30 27 77,5 45 28,4 13 3286
15.09.08 13.30 27 86 56 36,3 26 2590
15.09.08 16.18 27 91,6 65 42,2 35 957
16.09.08 8.00 27 95,1 72 44,6 47 760
16.09.08 9.05 32 92,2 69 42,2 42 931
ПВ 78,5 25,5

Так как содержание железа на входе в котлоагрегат равно 25 мкг/л, а ΔМез равно 1000 мг/л, то значениями Me на входе пренебрегаем, следовательно, ΔМе принимаем равным Me на выходе.

Аналогично, значение изменения величины светопропускания ΔT принимаем равным величине светопропускания Т.

Из таблицы 1, в частности, следует, что в начале промывки котлоагрегата величина светопропускания Т, измеренная прибором КФК-3, составляла 78,5% (содержание железа - 25,5%).

При увеличении давления (Р=27 атмосфер) величина светопропускания Т составила 45%, а содержание железа превысило 1500 мкг/дм3.

При химическом анализе эта величина составила 2,6 мг/дм3.

Следует заметить, что методом химического анализа определяется общее содержание соединений железа (растворенных и взвешенных).

Промывка котлоагрегата продолжалась за счет интенсивного обмена воды и сброса ее из котла в течение одного часа (с 12.30 до 13.30). Следующий замер показал значение Т, равное 56%, что в соответствии с зависимостью, представленной на фиг.4а, соответствует содержанию взвешенного железа более 2000 мкг/дм3.

Далее промывка продолжалась с 13.30 до 16.18. При очередном замере величина светопропускания составила 65%, что согласно зависимости, представленной на фиг.4а, соответствует содержанию железа в воде менее 1000 мкг/дм3, следовательно, котлоагрегат готов к последующим стадиям пуска, т.е. к повышению давления. Поэтому работы были приостановлены и котлоагрегат остался в горячем резерве.

На следующий день в 8.00 повторно измерили величину светопропускания Т, которая оказалась равной 72%, и по графику для содержания железа менее 1000 мкг/дм3 (по химическому анализу 760 мкг/дм3) продолжили операции пуска, повышая давление до 32 МПа, при этом величина светопропускания Т была равна 69%. Данные химического анализа подтвердили эти результаты. В последующем котлоагрегат был подключен к паропроводу.

Аналогичная зависимость прослеживалась для величины светопропускания Т при длине волны λ=630 нм (см. фиг. 4б), 340 нм и по прибору АЖТ.

В таблице 2 приведены аналогичные данные с использованием прибора АЖТ. В частности, в таблице 2 и на фиг. 2 представлены результаты химического анализа проб на железо, которые были отобраны в период растопки. Величина светопропускания измерена при помощи прибора АЖТ.

Таблица 2
Результаты измерения величины светопропускания при помощи автоматического жидкостного турбидиметра (АЖТ)
Время отбора Р, атм Точка отбора Fe, общ., мкг/м3 Т,%
10.07 ПВ 25,5 78,5
10.30 5 с.о. 266 65,5
11.16 10 с.о. 1589 26,8
11.32 15 с.о. 1886 39,9
12.06 17 с.о. 2033 14
12.10* 17 ч.о. 2565 6,6
12.30 20 с.о. 705 44
12.30 20 ч.о. 1086 33,9
13.00 20 с.о. 1302 28,2
12.54 20 ч.о. 1645 26,4
13.38 26 с.о. 420 43,7
13.38* 26 ч.о. 2297 18,3
14.04 33 с.о. 2041 20,7
14.05 33 ч.о. 1516 28,8
14.50* 40 с.о. 3544 1
14.50 40 ч.о. 1140 30,8
15.45 40 с.о. 629 48
15.50 40 с.о. 209 21
15.50 ПВ 23,72 76,8

Примеси, отмывающиеся с поверхности котла, сформированные при высокой температуре и давлении, сложные по составу соединения, содержащие железо, кальций, магний и т.д. Поскольку при промывке котлоагрегата руководствуются нормируемыми значениями железа, то целесообразно устанавливать зависимости по этому показателю. Хотя, в общем, необходимо учитывать удаление и других примесей металлов, так как они снижают эффективность работы энергетического котла. Более того, как следует из таблицы 3, в процессе отмывки удаляются органические примеси в растворенном виде. Поскольку эти примеси имеют собственное поглощение в УФ-области, то следует устанавливать зависимость между содержанием железа и величиной светопропускания (или оптической плотностью) в видимой области спектра, как это было показано на фиг.3, 4. При этом на горизонтальных осях фиг.3 приведены: в верхней строчке - объемный процент пробы, отобранной в процессе отмывки котлоагрегата, в обессоленной воде; в нижней строчке - общее содержание железа в дисперсной системе (проба + вода). Однако в ряде случаев (например, при промывке прямоточных котлов) необходимо устанавливать аналогичную зависимость именно в УФ-области.

Таблица 3
Результаты измерения примесей металлов в нефильтрованных и фильтрованных пробах
15.11.07 Исходная проба (нефильтрованная) Исходная проба (фильтрованная)
Показатели Т (340) Т (254) Fe (РО4) (SO4)* Ca Mg ОНУ ООУ Т (340) Т (254) Fe (SO4) Са Mg ОНУ ООУ
Ед.измер. % мг/л % мг/л
№ пробы
5ПВ 99,2 57,8 0,07 0,03 19,6 0,2 0,01 0 2,9 101,6 63,3 0,02 20,9 0,1 <0,01 0 2,8
10ПВ 100,6 58,8 0,05 0,03 18,7 0,2 0,02 0 2,5 102,4 63,2 0,01 20,8 0,2 <0,01 0 2,7
15ПВ 102,1 59,1 0,06 0,03 21,2 0,1 0,01 0 2,8 102,6 63,8 0,01 20,7 0,1 <0,01 0 2,5
20ПВ 101,5 62,1 0,03 0,03 19,8 0,2 0,01 0 2,75 102,2 63,9 0,01 20,4 0,2 <0,01 0 2,8
25ПВ 102,1 67,1 0,03 0,03 21,1 0,1 0,02 0 2,45 102,7 63,7 0,01 20,5 0,1 <0,01 0 2,85
5ЧО 41,2 19,7 2,53 0,080 50,4 0,5 0,02 0 6,1 70,8 22,9 0,09 50,1 0,2 <0,01 0 6,1
10ЧО 54,2 11,9 2,30 0,044 52,3 0,64 0,24 0 8,2 55 12,1 0,16 51,5 0,3 <0,01 0 4,8
15ЧО 51,3 10,4 2,51 0,050 48,7 1,17 0,33 0 8,5 56,7 12,1 0,1 50,5 0,3 0,03 0 4,5
20ЧО 53,6 10,2 0,70 0,036 49,8 3,85 0,21 0 8,5 55,8 11,2 0,08 49,3 0,2 <0,01 0 5,5
25ЧО 59,9 11,5 0,68 0,036 49,1 1,36 0,12 0 8,1 60,4 11,8 0,06 47,5 0,2 <0,01 0 4,8
5СО 60,9 17,9 0,55 0,032 52,4 0,5 <0,01 0,2 7,1 67,9 20,2 0,07 53,5 0,25 0,02 0,1 7,8
10СО 54,2 12,2 1,06 0,248 56,2 0,57 0,14 0,3 8,25 56,9 12,9 0,13 54,1 0,4 <0,01 0,1 8,2
15С0 46,9 7,8 1,52 0,046 59,3 0,56 0,1 0,25 9,98 49,9 8,4 0,11 58,3 0,58 0,15 0,2 9,5
20СО 39,0 6,1 2,68 0,010 62,1 3,16 0,21 0,2 10,2 42,9 5,6 0,22 60,1 0,5 <0,01 0,2 10,2
25СО 46,1 5,9 1?52 0,010 60,8 0,33 0,29 0,2 10,2 48,8 6,89 0,1 61,7 0,4 <0,01 0,2 10,1

В период пуска прямоточного котла промывка осуществляется на участке «вход питательной воды (ПВ)» - «встроенная задвижка (ВЗ)». На этом участке нет никаких других примесей, кроме примесей железа, что доказано многократно результатами фазового анализа в различных публикациях.

Таким образом, в период растопки котла стремятся очистить поверхность НРЧ (тракт котла до ВЗ) именно от рыхлых отложений - продуктов коррозии железа, которые вымываются в виде ультрамикродисперсных частиц, так как при высоких температурах, в атмосфере кислорода, при рН>7 образуются нерастворимые оксиды определенного состава.

Классический метод контроля ультрамикродисперсных частиц - турбидиметрический. Причем если растворитель и рассеивающие частицы бесцветны, то максимальная чувствительность в УФ-области: чем меньше частица, тем меньше должна быть длина волны [см. книгу Ю.А.Золотов, Е.Н.Дорохова, В.И.Фадеева и др. «Основы аналитической химии», книга 2, М., «Высшая школа», 2002, с.316].

Спектр поглощения питательной воды показал, что поглощение имеет место в диапазоне волн 190÷240 нм. Известно, что неорганические соединения углерода поглощают УФ-излучение при 190÷200 нм, поэтому этот диапазон был исключен из рассмотрения, и для дискретных измерений на СФ-46 выбраны длины волн 230, 254 нм. На фиг.5 представлена зависимость между содержанием железа и оптической плотностью, измеренной на приборе СФ-46, при длине волны 254 нм, кювета 50 мм.

Конечно, все существующие соединения поглощают свет определенной длины волны, поэтому возможность использования заявляемого способа контроля загрязненности при промывке котлоагрегата ограничена рядом условий:

- первое условие: способ можно использовать для контроля содержания железа в промывочной воде прямоточного котла или барабанного котла, когда содержание примесей железа превышает содержание остальных взвешенных примесей металлов (кальция, магния);

- второе условие: необходимо снять спектр поглощения для ПВ в УФ-области и предварительно выбрать диапазон длин волн, в котором необходимо проводить последующие измерения;

- третье условие: наличие линейной зависимости между величиной светопропускания (или оптической плотностью) при определенной длине волны и содержанием железа (в производственных водах в период растопки котла).

Заявляемый способ контроля загрязненности воды при промывке котлоагрегата путем осуществления замеров величины светопропускания в пробах воды, взятых на входе в котлоагрегат и выходе из него, с последующими определением содержания примесей металлов в пробах воды и принятием решения о прекращении либо продолжении промывки котлоагрегата позволит относительно простыми средствами решать вопрос о загрязненности котлоагрегата соединениями металлов. Он прошел экспериментальную проверку на Первоуральской ТЭЦ ОАО ТГК-9. Результаты проверки показали работоспособность способа, а также широкие возможности практической реализации благодаря его относительной простоте. Кроме того, этот способ может быть положен в основу как ручного, так и приборного контроля.

Литература

1. Патент РФ №2224578, МПК B01D 35/143, G01N 21/17, 2004 г.

Способ контроля загрязненности воды при промывке котлоагрегата, при котором осуществляют периодические замеры коэффициента пропускания в пробах воды, взятых на входе в котлоагрегат и на выходе из него, определяют разность значений величины светопропускания ΔT, определяют содержание примесей железа по следующей зависимости ΔМе=аΔT, при этом полученное значение содержания примесей железа ΔМер сравнивают с заданным значением ΔМе3 и по результатам сравнения принимают решение о продолжении или прекращении промывки котлоагрегата: при ΔМер≤ΔМе3 промывку прекращают, а при ΔМер>ΔМе3 промывку продолжают; при этом значения величины светопропускания ΔT определяют при длине волны λ=230÷630 нм,
где а - коэффициент пропорциональности, определенный экспериментально, мг/%·дм3;
ΔМе - количество примесей металлов при конкретном замере, задержанных при работе котлоагрегата, кг/т;
ΔМе=Мевх-Мевых, кг/т;
Мевх - содержание металла в воде на входе в котлоагрегат, кг/т;
Мевых - содержание металла в воде на выходе из котлоагрегата, кг/т;
λ - длина волны, нм;
Твх - величина светопропускания на входе в котлоагрегат, %;
Твых - величина светопропускания на выходе из котлоагрегата, %;
ΔT - изменение величины светопропускания: λТ=Твыхвх, %.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к аналитической химии органических соединений применительно к аналитическому контролю сточных вод, поступающих на биологическую очистку. .

Изобретение относится к пищевой и фармацевтической промышленности применительно к получению, извлечению и определению витаминов. .

Изобретение относится к инженерной экологии речной сети и может быть использовано при гидрологических и эпидемиологических исследованиях реки на прибрежной территории города или другого населенного пункта, экологическом мониторинге загрязнения речной воды, а также при обосновании мероприятий природоохранного обустройства прибрежных территорий крупных рек в черте городов.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может применяться для химического контроля котловой воды современных барабанных энергетических котлов. .

Изобретение относится к инженерной экологии и может быть использовано при мониторинге качества проб воды рек и водоемов тестированием ростом корней различных видов тестовых растений.

Изобретение относится к количественному анализу питьевых, природных и сточных вод. .

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано контрольно-аналитическими и метрологическими службами предприятий химической и других отраслей промышленности в качестве средства метрологического обеспечения проведения оперативного и статистического контроля погрешности результатов измерений.
Изобретение относится к области экологии и аналитической химии применительно к оценке загрязнения водных сред нефтепродуктами. .
Изобретение относится к определению содержания нефтепродуктов в природных и сточных водах. .

Изобретение относится к области экологии и охране окружающей среды, включая индикацию загрязнения природных вод в режиме реального времени. .

Изобретение относится к измерительной технике, к способам оптико-физических измерений, базирующихся на эллипсометрии, и предназначено для контроля состава материала по толщине выращиваемых слоев с градиентом состава.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для оперативного контроля толщины пленок нефтепродуктов в очистных сооружениях, на внутренних водоемах, акваториях портов и т.п.

Изобретение относится к способам исследования и анализа материалов с помощью оптических и компьютерных средств и может быть использовано, в частности, для анализа и выявления патологий исследуемых образцов материала, например, в онкоморфологии.

Изобретение относится к области измерительной техники и может найти применение в аналитических лабораториях при определении температуры застывания минеральных моторных масел для автомобильной техники.
Изобретение относится к области контроля качества моторных масел, преимущественно минеральных, с помощью оптических средств, в частности к способам определения вида минерального моторного масла (зимнее или летнее), и может найти применение в аналитических лабораториях.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения и контроля толщины тонких пленок нефтепродуктов в очистных сооружениях, на внутренних водоемах, акваториях портов и т.п.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к оптико-электронным устройствам контроля параметров дисперсных сред
Наверх