Расчет предельно допустимой карбонатной жесткости

На внутренних охлаждаемых поверхностях конденсаторов паровых турбин, воздухоохладителей генераторов и по всему тракту охлаждающей воды могут образовываться отложения за счет следующих процессов:

- нанос и оседание взвешенных веществ (органические примеси, песок);

- выделение твердых веществ из водяного раствора (преимущественно карбоната кальция);

- образование продуктов коррозии.

На стенках конденсаторных труб способны обитать живые организмы, что приводит к зарастанию труб. Характер и интенсивность загрязнения внутренней поверхности конденсаторных труб и связанные с этим нарушения их работы зависят от многих факторов, к которым относится физико-химический состав охлаждающей воды, ее биологические особенности, конструкция конденсатора и режим его работы (скорость движения воды в трубах, температурный перепад и т. д.), коррозионная стойкость конденсаторных труб.

Рассмотрим условия образования отложений карбоната кальция на поверхности, охлаждаемой водой, обладающей карбонатной жесткостью. В стабильной воде гидрокарбонатные ионы , с одной стороны, находятся в динамическом равновесии с ионами и Н⁺, а с другой стороны – с недиссоциированными молекулами растворенной в воде СО₂. Со своей стороны растворенная в воде углекислота находится в равновесии с газообразной углекислотой, присутствующей в пространстве над водой.

Это так называемое углекислотное равновесие нарушается при нагревании воды, вследствие чего часть растворенной в ней углекислоты удаляется. При этом происходит термический распад гидрокарбонат-ионов с образованием и летучей СО₂:

Процесс распада гидрокарбонатов протекает тем быстрее, чем выше температура и чем энергичнее перемешивание. В прямоточных системах охлаждения распад гидрокарбонатов обусловлен нагреванием воды, а в оборотных системах, кроме того, потерей растворенной в воде углекислоты при разбрызгивании воды в градирнях или брызгальных бассейнах.

Увеличение концентрации карбонатных ионов при наличии в воде катионов кальция приводит к образованию труднорастворимого осадка СаСО₃, обладающего способностью кристаллизоваться и давать плотные отложения на охлаждаемых поверхностях:

Так как величина произведения растворимости для карбоната кальция весьма мала (4,4·10^-9), то при значительной концентрации Са²⁺ концентрация должна быть низкой. Вместе с карбонатом кальция на охлаждаемых поверхностях конденсаторов могут откладываться взвешенные вещества, которые как бы цементируются карбонатом кальция.

На поверхности конденсаторных труб и трубопроводов циркуляционной системы охлаждения могут возникать также отложения гидроксида железа Fe(OH)₃ в тех случаях, когда в охлаждающей воде присутствуют соединения железа. При нагревании циркуляционной воды, содержащей гидрокарбонат закиси железа, при обогащении ее кислородом и потере ею растворенной свободной углекислоты (вследствие аэрации воды в градирнях или брызгальных бассейнах), происходит окисление закисного железа в окисное и гидролиз, с образованием гидрата окиси железа.

Дата добавления: 2015-12-08