Курсовая работа
“Подготовкаи конденсация воды”
Одесса 2010
Введение
В настоящеевремя вода широко используется в различных областях промышленности в качестветеплоносителя и рабочего тела, чему способствует широкое распространение воды вприроде и ее особые термодинамические свойства, связанные со строением молекул.Полярность молекул воды, характеризуемая дипольным моментом, определяет большуюэнергию взаимного притяжения молекул воды (ориентационное взаимодействие) притемпературе 10…30 С и соответственно большую теплоту фазового переходапри парообразовании, высокую теплоемкость и теплопроводность. Значениедиэлектрической постоянной воды, также зависящей от дипольного момента,определяет своеобразие свойств воды как растворителя.
При нагревеводы на поверхностях нагрева образуются твердые отложения накипеобразующихсолей. При испарении воды в пар переходят коррозионно-активные газы, которыеспособствуют разрушению поверхности охлаждения и генерируют новые вещества,образующие отложения из продуктов коррозии.
Надежностьработы энергетического оборудования на станции непосредственно связана скачеством подпиточной воды котлов. Правильно рассчитанный, смонтированный иэксплуатируемый комплекс водоподготовки, дополненный химической программойкоррекции котловой воды, является необходимым условием долговечной иэкономичной работы любого котлоагрегата.
В условияхэксплуатации энергетического оборудования на ТЭС или АЭС при организацииводного режима необходимо создавать условия, при которых обеспечиваютсяминимальные значения скорости коррозии и снижение накипных отложений. Отложениямогут образовываться из примесей, поступающих в воду теплоэнергетическихустановок от внешних и от внутренних источников.
Исходныеданные
Исходнойводой является вода Бассейны Ингула со следующим химическим составом:
-биогенныекомпоненты:
/>=1,66 мг/л;;
NO2+=0,030мг/л;
NO3+=0,11 мг/л;
Fe=0,11 мг/л;
P=0,060мг/л;
Si=5,9мг/л;
-окисляемость:
БО=28,4мгО2/л;
ПО=7,8мгО2/л;
-главныеионы:
HCO3-=294,7мг/л;
SO42-=67,8 мг/л;
Cl-=55,7 мг/л;
Ca2+=92,3 мг/л;
Mg2+=15,9 мг/л;
Na++K+=38,5мг/л;
-Жо=5,9 мг-экв/л;
Блоки:210МВт 6шт.
Таблица 1 Общая концентрация
Электро
провод
ность, χ=Сλf
мкСм/см
Молекуля
рная масса «М»
Эквива
лентная масса «Э» Обозначения Исх. концентрация Скорректированная концентрация [H] мг/кг [C]мг-экв/кг [H] мг/кг [C] мг-экв/кг [N] моль/кг % 40,08 20,04 Ca2+ 51,8 2,585 51,8 2,585 0,0013 0,005 110,67 24,03 12,01 Mg2+ 10,8 0,899 10,8 0,899 0,0004 0,001 40,8 23 23 Na+ 6,4 0,278 11,884 0,517 0,0005 0,001 23,84 1 1 H+ Сумма Kt 3,762 4,001 17 17 OH- 61 61 HCO3- 199,7 3,274 199,7 3,274 0,0033 0,020 134,18 60 30 CO32- 96 48 SO42- 17,3 0,360 17,3 0,360 0,0002 0,002 20,75 35,46 35,46 Cl- 13,0 0,367 13,0 0,367 0,0004 0,001 25,78 Сумма An 4,001 4,001 Обозначения Значения Обозначения и расчетные формулы Значения
NH4-, мг/л 0,60 моль/л 0,006
NO2-, мг/л 0,02 f’ 0,921
NO3-, мг/л 0,11 f“ 0,720
Fe, мг/л 0,10 CО2ф, моль/л 0,00002
P, мг/л 0,04 СО2р, моль/л 0,00016
Si, мг/л 0,00 рНф 8,59
БО, мгО2/л 10,7 рНр 7,75
ПО, мгО2/л 4,00 Ис 0,84
Жо, мг-экв/л 3,7 Жо-расчетное значение, мг-экв/л 3,48
СС, мг/л СС, расчетное значение мг/л 304,48
Электропроводность,Сf, мкСм/см 356,02
Расчёт икорректировка исходного состава воды
Для началанайдём эквивалентные массы ионов:
Э = М/Z,
где М-молярная масса иона;
Z- зарядиона.
Э(Са2+) =40,08/2 = 20,04 г-экв;
Эквивалентыостальных ионов считаются аналогично.
Расчетначинаем с анионного состава воды:
[С] =[Н]/Э,
где [Н]-концентрация иона, выраженная в мг/л,
Э-эквивалент иона.
С(HCO3-)=3,274мг-экв/кг;
С(SO42-) =0,360мг-экв/кг;
C(Cl-) =0,367 мг-экв/кг.
Σ An = 4,001мг-экв/кг.
Рассчитаемкатионный состав воды:
С(Са2+) =2,585мг-экв/кг;
С(Mg2+) =0,899мг-экв/кг;
С(Na+) =0,278мг-экв/кг;
Σ Kt =3,762мг-экв/кг.
Правильностьопределения концентраций катионов и анионов, т.е. солей, образованныхэквивалентным количеством ионов, проверяют на основании законаэлектронейтральности по уравнению:
ΣKt=ΣAn.
Принесоблюдении этого условия, следует скорректировать состав воды. Этодостигается путём добавления натрия Na+.
Т.о. законэлектронейтральности соблюдается.
Пересчитаемзначения концентраций примесей в другие виды концентраций: [N]= [Н]/(М.1000), моль/л;
Пересчётостальных концентраций осуществляется аналогично.
[С]=[Н]/104,%
Ионная силараствора равна полусумме произведений молярных концентраций на квадраты ихзарядов.
μ =0,5 />
Коэффициентактивности – функция ионной силы раствора:
lg f' =-0.5Zi2 />,
f = 10/>,
Концентрацияв природных водах недиссоциированных молекул Н2СО3 составляет обычно лишь долипроцента от общего количества свободной углекислоты, под которым понимают суммуН2СО3+ СО2.
Равновесноезначение суммы Н2СО3+ СО2, моль/кг
Н2СО3+ СО2= />,
и рН –равновесное
/>
Таблица 2Молекуляр- Эквивалент- Обозначения Концентрации после коагуляции Электропровод- ная масса «М» ная масса «Э» [H] мг/кг [C] мг-экв/кг [N] моль/кг % ность, мкСм/см 40.08 20.04 Ca2+ 51.800 2.585 0.0013 0.005 109.97 24.03 12.01 Mg2+ 10.800 0.899 0.0004 0.001 40.54 23 23 Na+ 11.884 0.517 0.0005 0.001 1 1 H+ Сумма Kt 4.001 17 17 OH- 61 61 HCO3- 169.200 2.774 0.003 0.017 113.50 60 30 CO32- 96 48 SO42- 41.300 0.860 0.000 0.000 49.23 35.46 35.46 Cl- 13.000 0.367 0.000 0.001 25.74 Сумма An 4.001 Обозначения Значения Обозначения и расчетные формулы Значения NH4+, мг/л 0.300 моль/л 0.006 NO2-, мг/л 0.011 f' 0.920 NO3-, мг/л 0.055 f'' 0.715 Fe, мг/л 0.030 СО2 моль/л 0.0005 P, мг/л 0.022 pH 7.153 Si, мг/л 0.000 Жо — расчетное значение, мг-экв/л 3.484 БО, мгО2/л 5.350 CC, расчетное значение мг/л 297.984 ПО, мгО2/л 2.000 Электропроводность, СfмкСм/см 362.783 Dk, мг-экв/л 0.500
Вывод:Величина pH имеет оптимальное значение, т.к. входит в интервал 5,5-7,5.Бикарбонатная щелочность увеличилась на дозу коагулянта, а содержание сульфатовувеличилось.
Коагуляцияисходной воды
В данномслучае, в качестве коагулянта использовался сернокислый алюминий Al2(SO4)3.
Дозадобавляемого коагулянта:
Dk =0,07.ПО = 0,12.8,1 = 0,972мг-экв/л.
Т.к.Dk>0,5 принимаем это значение равное 0,5 мг-экв/л.
Оптимальноезначение рН при коагуляции с сернокислым алюминием находится в интервале 5,5 –7,5. Значение величины рН среды при коагуляции оказывает влияние на скорость иполноту гидролиза.
Прикоагуляции в обрабатываемой воде увеличивается содержание сульфатов, ноуменьшается бикарбонатная щелочность на дозу коагулянта. Катионный состав водыне меняется.