способ контроля показателей качества котловой воды котельных энергетических установок с естественной и многократно принудительной циркуляцией

Формула изобретения

Способ контроля показателей качества котловой воды котельных энергетических установок с естественной и многократно принудительной циркуляцией, включающий в себя замер в котловой воде удельной электрической проводимости, величины рН и температуры, отличающийся тем, что по полученным в результате замера параметрам определяют содержание свободной щелочи (щелочное число) и ее удельную электрическую проводимость, общее солесодержание в виде разности удельных электрических проводимостей замеренной котловой воды и свободной щелочи, пересчитанной на концентрацию солей, и относительную щелочность как отношение концентрации свободной щелочи к сумме концентраций солей и свободной щелочи, и с использованием нормируемых значений этих показателей судят о состоянии водного режима котельных установок.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области теплоэнергетики и касается вопросов контроля водно-химических режимов котельных установок с естественной и многократно-принудительной циркуляцией, а более конкретно к экспрессному определению показателей качества котловой воды (общего солесодержания, содержания свободной щелочи и относительной щелочности).

Известны химико-аналитические способы определения указанных показателей, применяемые, например, для судовых котельных установок. Солесодержание (соленость) котловой воды оценивают на судах по содержанию в ней ионов хлора, являющихся основной примесью в солевом составе воды судовых котлов. Содержание ионов хлора контролируют титрованием пробы котловой воды раствором азотнокислой ртути или азотнокислого серебра в присутствии индикатора (Методики анализа воды и водных сред судовых энергетических установок, с.с.53 и 57, РД 5.ИМЯН. 037-88).

Содержание свободной щелочи (щелочное число) на судах определяют титрованием пробы воды раствором серной кислоты в присутствии индикатора (фенолфталеина или тимолового синего), (там же, с.111).

Относительная щелочность котловой воды оценивается по отношению содержания свободной щелочи к сухому остатку котловой воды (Ю.М.Кострикин, Н.А.Мещерский, О.В.Коровина «Водоподготовка и водный режим энергообъектов низкого и среднего давления», справочник, Энергоатомиздат, 1990 г, с.60). Сухой остаток определяется выпариванием отмеренного объема профильтрованной воды, высушиванием остатка при 105-110°С и взвешиванием (Методики анализа воды и водных сред судовых энергетических установок, с.65, РД 5.ИМЯН. 037-88). То есть, для определения относительной щелочности квалифицированному специалисту необходимо выполнить ряд трудоемких операций.

В стационарной энергетике содержание свободной щелочи оценивается с помощью отношения щелочности по фенолфталеину к общей щелочности (Методические указания по организации и объему химического контроля водно-химического режима на тепловых электростанциях, РД 34.37.303-88, табл. 5 и 6). Общая щелочность определяется химико-аналитическим методом (титрованием пробы котловой воды раствором кислоты поочередно с индикаторами фенолфталеином и метиларанжем).

Основным недостатком практически всех химико-аналитических методов является сложность и трудоемкость выполнения анализов, требующая специальной подготовки оператора и необходимости применения специфического оборудования.

Известен также метод инструментального определения солесодержания котловой воды, применяемый в стационарной энергетике (Методические указания по организации и объему химического контроля водно-химического режима на тепловых электростанциях, РД 34.37.303-88, табл. 6) - прототип.

Он заключается в замере удельной электрической проводимости (УЭП) пробы котловой воды, прошедшей обработку на Н-катионитовой колонке. В результате ионного обмена катионов солей, присутствующих в котловой воде (в основном катионов натрия), на катион водорода в датчик прибора (кондуктометра) поступает раствор кислоты с высокой удельной электрической проводимостью. При этом щелочь, присутствующая в котле, на колонке нейтрализуется с образованием воды по схеме

(Н⁺-К - обменный ион на Н-катионите) и не влияет на величину УЭП фильтрата (воды после колонки). По УЭП этого фильтрата рассчитывается солесодержание котловой воды.

Существенным недостатком этого метода является относительно малая обменная емкость Н-катионитовой колонки, а следовательно, быстрая выработка ее ресурса, что требует проведения частой регенерации Н-катионита или его замены. При высоком содержании растворенных примесей, характерном для котловой воды, частая регенерация Н-катионитовой колонки затрудняет ведение оперативного контроля ее солесодержания. Кроме того, на результат замера оказывает влияние скорость прохождения воды через колонку и температура отбираемой пробы, что необходимо учитывать при применении этого метода контроля солесодержания.

Особенностью минерального состава котловой воды является то, что она представляет собой, в основном, щелочной раствор солей натрия, в котором должно выполняться условие Щ_фф 0,5Щ _общ (Правила технической эксплуатации электрических станций и тепловых сетей РФ, РД 34.20.501-95, п.4.8.25). То есть, щелочной составляющей котловой воды являются гидраты. Поэтому содержание в ней свободной щелочи (щелочное число) с достаточной для эксплуатации котельных установок точностью может быть определено с помощью величины рН.

Задачей заявляемого изобретения является существенное упрощение оперативного контроля водного режима котельных установок за счет экспрессного определения инструментальными средствами общего солесодержания, содержания свободной щелочи и относительной щелочности котловой воды.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе контроля показателей качества котловой воды котельных энергетических установок с естественной и многократно-принудительной циркуляцией, включающем замер в котловой воде удельной электрической проводимости, величины рН и температуры, по полученным в результате замера параметрам определяют общее солесодержание, содержание свободной щелочи (щелочное число) и относительную щелочность, и с использованием нормируемых значений этих показателей судят о состоянии водного режима котельных установок.

Замеры общего солесодержания и щелочного числа и поддержание их нормируемых значений позволяют обеспечить требуемое качество пара и защиту внутренних поверхностей котла от коррозии, а соблюдение требований к значению относительной щелочности - предотвращение щелочной коррозии (каустической хрупкости) металла.

Концентрация свободной щелочи, а также вклад этой щелочи в УЭП котловой воды определяется по величине рН, с использованием аналитических зависимостей и учетом температуры замеряемой среды. Общее солесодержание определяется по разности замеренной УЭП котловой воды и определенной УЭП щелочи, пересчитанной на концентрацию солей. Относительная щелочность оценивается по отношению концентрации щелочи к сумме концентраций солей и щелочи.

Предлагаемый способ определения общего солесодержания, щелочного числа и относительной щелочности может быть реализован с помощью штатных приборов (рН-метра и кондуктометра), используя специальные таблицы, номограммы или графики, а также созданием нового прибора, замеряющего в котловой воде три параметра (УЭП, рН и температуру), а информацию о качестве этой среды сообщающего по шести показателям (УЭП, рН, температуре, общем солесодержании, щелочном числе и относительной щелочности). При этом не требуется специфического оборудования, необходимого при химико-аналитических способах контроля, и определение этих показателей может выполняться оператором, не имеющим специальной подготовки.