solomierze.pdf

POLITECHNIKA Ł ÓDZKA

INSTYTUT ELEKTROENERGETYKI

ZAKŁAD ELEKTROWNI

LABORATORIUM POMIARÓW W ELEKTROWNIACH

B ADANIE SOLOMIERZY

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA LABORATORYJNEGO

Wprowadzenie teoretyczne

Woda, obok paliwa, jest najważniejszym surowcem w elektrowni. Wymiana

ciepła zachodzi na metalowych ściankach rur umieszczonych w kotle i

przebiega prawidłowo tylko wtedy, gdy woda i wytworzona z niej para spełnia

określone wymagania. Ponieważ woda oddając ciepło bezpośrednio styka się z

powierzchnią metalu może pozostawić na nim zanieczyszczenia, które wpływają

degradująco (np. kamień kotłowy).

Aby zapewnić bezpieczną eksploatację urządzeń energetycznych woda musi

spełniać następujące warunki:

- nie powinna zawierać zanieczyszczeń tworzących osady na wewnętrznych

powierzchniach urządzeń energetycznych,

- nie powinna zawierać składników działających korodująco na metale i

tworzywa, z którymi styka się w obiegu,

- musi umożliwiać wytwarzanie pary o czystości nie powodującej zasolenia

przegrzewaczy kotłowych, armatury i części przepływowej turbin.

Aby zagwarantować prawidłową pracę urządzeń energetycznych nie

wystarczy wprowadzić do obiegu wodę odpowiednio uzdatnioną. Ilość wody

krążącej w obiegu musi spełniać należyte parametry. Wiąże się to z

systematycznym przeprowadzaniem pomiarów i analiz całej wody krążącej w

obiegu. W przypadku stwierdzenia odchyleń danych parametrów od norm

należy je niezwłocznie korygować.

Zanieczyszczona woda sprzyja powstawaniu osadów i kamienia kotłowego,

który utrudnia wymianę ciepła, niszczy ścianki powierzchni metalowych na

skutek korozji oraz sprzyja wzrostowi zasolenia pary. Jeden rodzaj

zanieczyszczenia może być przyczyną kilku negatywnych oddziaływań na dane

urządzenie energetyczne. Takim zanieczyszczeniem mogą być np.

zanieczyszczenia koloidalne, które jednocześnie tworzą osady oraz zwiększają

skłonność wody kotłowej do pienienia, co dalej może być przyczyną wzrostu

zasolenia pary. Wpływ zanieczyszczeń na pracę urządzeń energetycznych mają

także warunki termodynamiczne danego obiegu: temperatura i ciśnienie.

Stwierdzono, że podgrzanie wody do temperatury niższej od temperatury

wrzenia odpowiadającej danemu ciśnieniu sprzyja tworzeniu się osadów

twardych. Natomiast w wodzie wrzącej sole mają tendencję do wypadania w

postaci mułu lub miękkiego osadu. Czynnikiem, który sprzyja powstawaniu tego

typu osadów jest ruch wody. Z powyższego stwierdzenia wynika, że

najtwardsze osady powstają w podgrzewaczach wody, wymiennikach ciepła i

skraplaczach. Miękkie osady natomiast powstają przeważnie w parowniku.

Niezależnie od składu chemicznego i struktury, każdy osad jest przyczyną

utrudnionej wymiany ciepła, ponieważ jego przewodność cieplna jest zawsze

mniejsza od przewodności cieplnej metali.

Istnieje szereg zanieczyszczeń mechanicznych koloidalnych, roztworów

soli, które zawarte w wodzie działają niszcząco na urządzenia energetyczne.

Każde zanieczyszczenie lub osad znajdujący się w wodzie ma inny wpływ na

pracę urządzeń energetycznych, co zostało przedstawione w tabeli poniżej:

Zanieczyszczenia

Wpływ na pracę urządzeń energetycznych

1. Mechaniczne:

a. zawiesina

Powstają osady zmniejszające przekrój czynny rurociągów,

zamulają armaturę, zwiększają straty wody.

Podwyższają skłonność wody kotłowej do pienienia, zwiększają

zasolenie produkowanej pary.

Skoagulowane, tworzą zawiesinę. Związane przez tworzący się

kamień kotłowy obniżają jego przewodnictwo cieplne.

b. koloidowe

2. Roztwory cząsteczkowe:

a. sole wapniowe i magnezowe

Wytrącają się na powierzchniach ogrzewalnych w postaci

kamienia lub w masie wody w postaci mułu tworząc kamień

wtórny.

Może tworzyć z solami wapnia kamień kotłowy. W kotłach

wysokociśnieniowych, pow. 4MPa, powoduje wzrost zasolenia

pary i tworzy osady na łopatkach turbin.

W wymianie sodowej blokują kationit. W obiegach wytrącają się

w postaci mułu dając osady wtórne. Są przyczyną korozji.

Na skutek rozpadu termicznego wydziela się CO 2 powodując

korozję elementów obiegu.

Na skutek hydrolizy wydziela się CO 2 i podwyższa alkaliczność

środowiska.

Jest przyczyną korozji, zwiększa skłonność wody do pienienia.

Zwiększają straty wody kotłowej, powodują wzrost zasolenia

pary, zwiększają skłonność wody do pienienia.

b. krzemionka

c. sole żelaza i manganu

d. alkalia: wodorowęglan sodowy,

NaHCO 3

węglan sodowy, Na 2 CO 3

wodorotlenek sodowy, NaOH

e. inne sole sodowe: siarczan

sodowy Na 2 SO 4 , chlorek

sodowy NaCl

f. siarczany

W obecności soli wapnia i magnezu tworzą kamień kotłowy.

Działają korodująco na beton.

4. Rozpuszczone gazy: tlen O 2 ,

dwutlenek węgla CO 2 , amoniak

NH 3 , siarkowodór H 2 S.

Wszystkie wymienione gazy powodują korozję elementów

obiegu. Najbardziej niebezpieczną korozję powoduje tlen.

Mikroorganizmy najbardziej sprzyjające warunki znajdują w

obiegu chłodzącym. Powodują zarastanie rurek

kondensatorowych, zwiększają straty ciepła i obniżają moc

turbiny.

5. Biologiczne

Zmniejszają zdolność wymienną jonitów, obniżają pH wody

zdemineralizowanej. Zwiększają skłonność wody kotłowej do

pienienia. Ich produkty rozkładu termicznego – CO 2 i amoniak są

przyczyną korozji.

6. Związki organiczne

Wody naturalne nie nadają się do celów energetycznych bez uprzedniego

ich oczyszczenia i przygotowania. Należy także pamiętać, że pod wpływem

temperatury i ciśnienia zachodzą złożone zjawiska fizykochemiczne, które

zmieniają właściwości wody. Dlatego należy kontrolować na bieżąco jakość

wody w całym obiegu i korygować jej właściwości celem zapewnienia

bezpiecznej i bezawaryjnej pracy urządzeń energetycznych. Aby taką pracę

urządzeń zapewnić, należałoby spełnić wymagania dla wody określone przez

producenta. Niestety ustalenie jednoznacznych parametrów dla całego obiegu -

wszystkich urządzeń energetycznych takich jak kotły, wymienniki ciepła,

turbiny - jest niemożliwe ze względu na różnorodne zmienne czynniki. Takimi

czynnikami są różne wykonania urządzeń, użycie innych materiałów przez

każdego konstruktora, a co za tym idzie rożne wymagania, co do jakości wody.

Mimo, iż wymagania dla wody są tak różnorodne i należałoby każde urządzenie

traktować indywidualnie, wieloletnie doświadczenia ruchowe pozwoliły

uporządkować generalne zależności, które są wykorzystywane podczas

przygotowywania wody w elektrowni.

Najważniejsze czynniki decydujące o jakości wody to:

• odczyn pH - w znacznym stopniu wpływa na działanie korozyjne wody.

Najmniej korozyjna woda utrzymuje się przy pH równym 9.5, dlatego

zaleca się utrzymywanie pH wody powyżej 7.8.

• zawartość zawiesin - woda zasilająca powinna być klarowna i

bezbarwna. Zawiesiny i substancję koloidalne mogą osadzać się na

najbardziej obciążalnych powierzchniach kotła, ponadto sprzyjają

wzrostowi pianotwórczości wody kotłowej.

• zawartość tlenu - ma największy wpływ na korozyjność urządzeń

energetycznych, dlatego jego stężenie w wodzie nie powinno przekraczać

więcej niż 0.05 mgO 2 /dm 3 . Taką zawartość rozpuszczonego tlenu w

wodzie uzyskuje się poprzez odgazowywanie termiczne i następnie

uzupełnienie tego zabiegu poprzez odtlenianie chemiczne siarczynem

sodowym bądź hydrazyną.

• zawartość olei - do wody zasilającej oleje mogą przedostawać się z

skraplaczy bądź maszyn parowych. Mogą tworzyć osady typu koksowego

na wewnętrznych powierzchniach opłomek, oraz rozkładać się czemu

towarzyszy wydzielanie się kwasów organicznych powodujących korozję

metali.

• zawartość związków żelaza i miedzi - związki miedzi pochodzą z

korozji i erozji mosiężnych rurek skraplaczy i niskoprężnych

podgrzewaczy regeneracyjnych. Związki żelaza trafiają do wody z korozji

podgrzewaczy wody, rurociągów kondensatu i wody zasilającej. Związki

te osadzają się na powierzchniach ogrzewalnych kotła o największym

obciążeniu cieplnym i powodują korozję podstawową.

• utlenialność - ma znaczny wpływ na wzrost pienienia się wody co dalej

ma istotny wpływ na czystość produkowanej pary wodnej.

II.

Wykonanie ćwiczenia.

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z metodami pomiaru zawartości

soli w wodzie a także z budową i zasadą działania solomierza.

2. Wstęp.

Wyznaczenie zawartości soli rozpuszczonych w wodzie wykonuje się

poprzez pomiar przewodności elektrycznej roztworu.

Przewodność elektryczna właściwa w odniesieniu do cieczy, a w szczególności

do wodnych roztworów soli to przewodność 1 cm 3 roztworu w postaci

sześcianu, przy przepływie prądu elektrycznego między przeciwległymi

ściankami.

Przewodność elektryczna Γ [S] (Siemens) wodnego roztworu soli

można wyrazić wzorem:

(1)

gdzie: χ - przewodność elektrolitu [S],

R - oporność elektryczna elektrolitu [Ω],

1 - grubość warstwy elektrolitu między elektrodami pomiarowymi [ cm ],

s - pole czynnego przekroju elektrolitu [cm 2 ].

Jednostką przewodności właściwej w układzie SI jest S/m. W praktyce

podczas pomiarów przeprowadzanych w elektrowniach stosuje się jednostki

mniejsze:

−

(2)

Przewodność właściwa wody wzrasta w przybliżeniu proporcjonalnie

do ilości rozpuszczonych w niej soli. Woda zawierająca różne sole wykazuje

przewodność właściwą równą sumie przewodności właściwych roztworów

składowych. Zależność między przewodnością właściwą elektrolitu a

zawartością rozmaitych soli, kwasów i zasad przedstawia rysunek 1.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: