Изобретение относится к количественному определению содержания фосфатов, вводимых, как правило, в форме тринатрийфосфата Na3PO4, в котловую воду барабанных котлов для обеспечения безнакипного водного режима.
Согласно отраслевым нормам качества котловой воды барабанных энергетических котлов с давлением 13,5 МПа (Правила технической эксплуатации энергетических станций и сетей. РД 34.20.501-95. М., 1996, 200 с.) с 1996 года и по настоящее время концентрация фосфатов нормируется в пределах 0,5-2,0 мг/дм3 для чистого отсека (чо) и 5-12 мг/дм3 - для солевого отсека (со) барабана котла. Автоматизация дозирования фосфатов сдерживается отсутствием автоматических анализаторов. Концентрация фосфатов определяется методом ручного химического анализа охлажденных проб котловой воды в лабораторных условиях (Кострикин Ю.М. Инструкция по анализу воды, пара и отложений в теплосиловом хозяйстве. М., Энергоатомиздат, 1967). Попытка автоматизации дозирования фосфатов по расходу питательной воды в котел с периодическим включением насосов-дозаторов ведет к неустойчивому водному режиму котловой воды, как в случае, приведенном на фиг.1 для барабанного котла (р=13,8 МПа) ТЭЦ-23 ОАО «Мосэнерго».
Известен способ расчетного определения рН на электростанциях по дифференциальному измерению электропроводности до (электропроводность прямой пробы, χ) и после Н-катионитного фильтра (электропроводность Н-катионированной пробы, χН) [Анализатор FAM Deltacon рН. Технические данные №23.14. Представительство: Техноприбор. М:]. Сущность способа состоит в пересчете разности электропроводностей (χ-χН) на концентрацию аммиака (гидроксида аммония) и далее - на концентрацию ионов гидроксила, концентрацию ионов водорода и расчете рН=-lgCH +.
Известен способ определения концентрации фосфатов измерением удельной электропроводности котловой воды (Петрова Т.И., Кашинский В.Ч., Верховский А.Е. и др. Исследование влияния концентрации фосфатов в котловой воде на электропроводность и рН // Теплоэнергетика. №7. 2007. С.6-9).
Однако попытки оперативного контроля концентрации фосфатов по измеренной величине удельной электропроводности котловой воды не выдерживают критики, в связи с влиянием на измеренную электропроводность как фосфата, так и хлорида натрия, а также щелочности котловой воды.
Под влиянием названных факторов зависимость концентрации фосфатов в котловой воде от измеренной величины удельной электропроводности носит неоднозначный характер, как показано на фиг.2.
Технический результат предлагаемого изобретения состоит в повышении информативности данных, полученных от автоматических приборов кондуктометрического контроля питательной и котловой воды путем количественного расчетного определения концентрации фосфатов. Технический результат достигается тем, что проводят измерение удельной электропроводности Н-катионированной пробы питательной воды и котловой воды барабанного энергетического котла, и полученные данные используют для расчета концентрации фосфатов в форме как принято в нормативных документах и практике химического контроля на ТЭС.
На фиг.1. показано "Изменение удельной электропроводности (χН25) питательной, котловой воды и пара в период испытаний" (данные автоматической записи ТЭЦ-23 ОАО «Мосэнерго»), где
0 - удельная электропроводность питательной воды перед котлом;
1 - удельная электропроводность в правом чистом отсеке №1;
2 - удельная электропроводность в правом чистом отсеке №2;
3 - удельная электропроводность в левом чистом отсеке;
4 - удельная электропроводность в левом соленом отсеке;
5 - удельная электропроводность перегретого пара за котлом.
На фиг.2 показана "Зависимость концентрации фосфатов от электропроводности котловой воды чистого отсека для ряда ТЭС" по опытным данным, где
1 - ТЭЦ-26 ОАО «Мосэнерго» (1998 г., ВТИ);
2 - ТЭЦ-26 ОАО «Мосэнерго» (2005 г., авторы);
3 - Саранская ТЭЦ-2 (авторы);
4 - Петрозаводская ТЭЦ (2005 г., МЭИ);
5 - ИвТЭЦ-3 (2005 г., авторы).
Обоснование расчетного определения концентрации фосфатов состоит в следующем.
Котловая вода современного барабанного энергетического котла с давлением выше 10 МПа содержит следующие примеси: фосфат натрия - Na3PO4, хлорид натрия - NaCl, карбонат натрия - Nа2СО3, гидроксид натрия - NaOH в концентрациях одного порядка значимости. В котловой воде чистого отсека к названным примесям добавляется гидроксид аммония NH4OH, который разлагается на воду Н2О и аммиак NH3, уходящий с паром из котловой воды. В небольших количествах присутствует силикат натрия. Концентрация отдельной примеси котловой воды определяется концентрацией ее (или ее производной) в питательной воде и коэффициентом (степенью) концентрирования примесей питательной воды в котле. Концентрация фосфатов определяется количеством введенного вещества, обычно Na3PO4, качеством и расходом питательной воды и пара.
Для химического контроля проточную пробу котловой воды охлаждают и приводят к атмосферному давлению. После пропуска такой пробы через Н-катионитный фильтр и измерения удельной электропроводности, что является штатной операцией автоматического кондуктометрического химконтроля на ТЭС, в воде остаются следующие диссоциирующие примеси: Н3РО4 и НСl в концентрациях, равных концентрации фосфатов и хлоридов в котловой воде (в мкмоль/дм3). Используя уравнение электропроводности раствора смеси электролитов в виде
для Н-катионированной пробы котловой воды можно выразить концентрацию фосфатов в виде:
где - концентрация фосфатов в котловой воде, равная концентрации в Н-катионированной пробе, мкмоль/л; - измеренная и приведенная к стандартной температуре 25°С величина удельной электропроводности Н-катионированной пробы котловой воды, мкСм/см; [Сl-]co - концентрация хлоридов в котловой воде, равная концентрации хлоридов в Н-катионированной пробе, мкмоль/л; , , - эквивалентные электропроводности (электрические подвижности) ионов, находящихся в Н-катионированной пробе котловой воды, для температуры 25°С и концентраций фосфатов и хлоридов в котловой воде, приблизительно равные соответствующим предельным подвижностям ионов, равным соответственно
Нормирование и химический анализ фосфатов производится в расчете на форму выраженную в мг/дм3. Тогда, учитывая, что молярная масса фосфат-иона равна 95 г/моль, получим выражение для концентрации фосфатов в виде
Концентрация хлоридов в котловой воде (, мкмоль/л) может быть выражена через концентрацию хлоридов в питательной воде и коэффициент концентрирования хлоридов при упаривании котловой воды (Кк) в виде:
Коэффициент концентрирования хлоридов в солевом отсеке современных барабанных котлов (рб=13,8 МПа) составляет от 8 до 12 и может быть, в среднем, принят равным 10. Концентрация хлоридов в питательной воде (, мкмоль/дм3) может быть определена по измеренному значению удельной электропроводности Н-катионированной пробы питательной воды (свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2006614194. Расчет концентраций ионогенных примесей водного теплоносителя энергоблока ТЭС по измерениям удельной электропроводности и рН // Ларин Б.М., Бушуев Е.Н., Ларин А.Б. и др. Зарегистрирована в Реестре программ для ЭВМ, 7 декабря 2006 г.):
где - удельная электропроводность питательной воды, мкСм/см; , , - эквивалентные электропроводности, равные предельным подвижностям ионов ; n - параметр, выражающий соотношение гидрокарбонатов и хлоридов в Н-катионированной пробе питательной воды
() и находящийся обычно в пределах от 0,1 до 1,0, что позволяет принять его среднее значение n=0,55.
Тогда, концентрацию фосфатов из уравнения (3) с учетом уравнения (5) можно привести к виду
где , - измеренные и приведенные к температуре 25°С значения удельной электропроводности котловой воды солевого отсека и питательной воды соответственно, мкСм/см.
Выражение (6) может использоваться для косвенного количественного определения концентрации фосфатов по измерению удельной электропроводности охлажденных Н-катионированных проб питательной и котловой воды.
Предложенный способ проверен в лабораторных и промышленных условиях. В лабораторных условиях измерялась удельная электропроводность Н-катионированной пробы модельного раствора, приготовленного на глубоко обессоленной воде (χобес=0,15 мкСм/см), добавками известных количеств Na3PO4 и NaCl. Результаты приведены в табл.1, откуда видно, что при обычных соотношениях фосфатов и хлоридов в котловой воде, отвечающих опыту №4, отклонение измеренной расчетной концентрации фосфатов находится в пределах 10%, что приемлемо для оперативного контроля качества котловой воды.
Промышленные испытания проводились на барабанном энергетическом котле ТГМЕ-96Б ТЭЦ-26 ОАО «Мосэнерго» в условиях ночного отключения насоса-дозатора раствора фосфатов. Результаты испытаний предложенного способа определения концентрации фосфатов приведены в табл.2.
Из табл.2 видно, что среднее отклонение расчетных и измеренных значений концентрации фосфатов находится в пределах 10% также, как и в лабораторных опытах на модельных растворах.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить информативность данных, получаемых от автоматических кондуктометров, и количественно определить концентрацию фосфатов в котловой воде современных барабанных энергетических котлов на ТЭС.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
АНАЛИЗАТОР СОЛЕВЫХ КОМПОНЕНТОВ КОТЛОВОЙ ВОДЫ И СПОСОБ ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ | 2009 |
|
RU2402766C1 |
СПОСОБ КОРРЕКТИРОВКИ ДОЗИРОВАНИЯ РАСТВОРА ФОСФАТОВ В КОТЛОВУЮ ВОДУ БАРАБАННЫХ КОТЛОВ | 2012 |
|
RU2518865C2 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ КИСЛЫХ ПРОДУКТОВ ТЕРМОЛИЗА ОРГАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ В ПАРЕ ПРЯМОТОЧНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОТЛОВ | 2007 |
|
RU2329500C1 |
АНАЛИЗАТОР ПРИМЕСЕЙ КОНДЕНСАТА И СПОСОБ ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ | 2007 |
|
RU2348031C1 |
СПОСОБ КАЛИБРОВКИ pH-МЕТРОВ | 2002 |
|
RU2244294C2 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ pH МАЛОБУФЕРНЫХ ПРЕДЕЛЬНО РАЗБАВЛЕННЫХ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ТИПА КОНДЕНСАТА | 2014 |
|
RU2573453C1 |
Способ контроля и регулировки водно-химического режима парового котла | 2020 |
|
RU2724451C1 |
Способ калибровки pH-метров | 2017 |
|
RU2659333C1 |
ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ОБРАТНОГО ОСМОСА И ХИМИЧЕСКОГО ОБЕССОЛИВАНИЯ | 2016 |
|
RU2658020C1 |
СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА КОНДЕНСАТА И ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ | 2000 |
|
RU2168172C1 |
Изобретение относится к количественному определению содержания фосфатов (обычно, тринатрийфосфата - Na3PO4) в котловой воде барабанных энергетических котлов и может быть использовано на тепловых электростанциях. Способ включает измерение удельной электропроводности котловой воды и расчет концентрации фосфатов, причем измеряют электропроводность охлажденных проб питательной воды и котловой воды солевого отсека барабанного котла, пропущенных через Н-катионитный фильтр, а расчет концентрации фосфатов производят из соотношения:
,
где СФ - концентрация фосфатов в расчете на РО4 3-, мг/дм3; , , удельные электропроводности Н-катионированных проб котловой воды солевого отсека и питательной воды, приведенные к температуре 25°С, мкСм/см. Достигается повышение информативности анализа. 2 табл., 2 ил.
Способ определения концентрации фосфатов в котловой воде барабанных энергетических котлов, включающий измерение удельной электропроводности котловой воды и расчет концентрации фосфатов, отличающийся тем, что измеряют электропроводность охлажденных проб питательной воды и котловой воды солевого отсека барабанного котла, пропущенных через Н-катионитный фильтр, а расчет концентрации фосфатов производят из соотношения:
,
где Сф - концентрация фосфатов в расчете на РО4 3-, мг/дм3;
, - удельные электропроводности Н-катионированных проб котловой воды солевого отсека и питательной воды, приведенные к температуре 25°С, мкСм/см.
ПЕТРОВА Т.И., КАШИНСКИЙ В.Ч | |||
и др | |||
Теплоэнергетика | |||
Способ восстановления хромовой кислоты, в частности для получения хромовых квасцов | 1921 |
|
SU7A1 |
Устройство для завинчивания и отвинчивания гаек | 1986 |
|
SU1393616A1 |
SU 778173 А1, 20.01.2000 | |||
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ КИСЛЫХ ПРОДУКТОВ ТЕРМОЛИЗА ОРГАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ В ПАРЕ ПРЯМОТОЧНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОТЛОВ | 2007 |
|
RU2329500C1 |
СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФОСФАТОВ | 0 |
|
SU287390A1 |
Способ потенциометрического определения фосфат-ионов | 1978 |
|
SU685625A1 |
Авторы
Даты
2010-05-10—Публикация
2009-04-06—Подача