Опыт внедрения установки обратного осмоса УОО-166 - Na-катионитные фильтры, выводы

Na-катионитные фильтры.

В связи с изменением водно-химического режима работы УОО-166 в мае 2000 г. вместо фильтров со слабокислотным катионитом для умягчения известкованной воды с pH = 10,0 -г-10,2 включены в эксплуатацию Na-катионитные фильтры. Здесь мы столкнулись с явлением, на которое не обращают внимания при умягчении подпиточной воды теплосети: если на эти фильтры поступает вода с гидратной щелочностью 0,2 - 0,3 мг-экв/л, то в фильтрате она не обнаруживается. У нас были теоретические предположения, что механизм ионного обмена при умягчении нейтральной воды отличается от процессов, протекающих на катионите при удалении жесткости из воды с pH = 10,0 - 10,2. Если в первом случае ион магния поглощается катионитом в виде Mg2+, то при наличии гидратной щелочности он связан в соединение Mg(OH)2, которое диссоциирует по первой ступени

Произведение растворимости ПР] = 2,7 · 10 “9.
Активность ионов [MgOH]+ в воде равна

Из практики известкования воды известно, что концентрация магния в осветленной воде (0,4 - 0,6 мг-экв/л) обычно вдвое превосходит гидратную щелочность (0,2 - 0,3) мг-экв/л. В этом случае реакция выглядит

Значит, анион гидроксида в составе комплексного катиона должен полностью поглощаться катионитом, щелочность воды после Na-катионитного фильтра определяется только присутствием карбонатов, а pH фильтрата должен снижаться на 0,1-0,2 единицы до тех пор, пока не начнется проскок [MgOH]+.
На промышленных фильтрах НКТЭЦ-1 мы проверили это положение. Анализы воды на входе в Na-катионитную установку в первом случае были следующими:
pH = 10,0; Mg = 0,4 мг-экв /л; СО3 = 0,62 мг-экв/л; ОН = 0,08 мг-экв/л.
То же в фильтрате: pH = 9,8; СОз = 0,5 мг-экв /л; ОН = 0,00 мг-экв/л.
Через сутки те же анализы показали:
на входе:          pH = 10,0; Mg = 0,4 мг-экв/л;
СО3 = 0,57 мг-экв/л; ОН = 0,21 мг-экв/л;
в фильтрате: pH = 9,8; С03 = 0,46 мг-экв/л; ОН = 0,00 мг-экв/л.
В дальнейшем эти данные многократно подтверждались. Кроме того, имеется ряд сообщений с других ТЭС, где отмечается снижение щелочности воды после Na-катионитных фильтров.
Иногда задают вопрос, почему наши теоретические рассуждения касаются только [MgOH]+ и не относятся к образованию [СаОН]+.
Дело в том, что для диссоциации Са(ОН)2 по первой ступени

Произведение растворимости ΠΡ = 1,4 · 10 4 или аCaOH = 1,18 · 10-2.
Таким образом, активность иона [СаОН]+ в 230 раз превосходит aмgOH. При недостатке ОН по сравнению среакция идет главным образом в сторону образования менее растворимых соединений, т.е. практически все гидроксидные ионы связываются с Mg.
Отсюда следует, что при истощении Na-катионитных фильтров жесткость фильтрата будет определяться только проскоком [MgOH]+, что экспериментально подтверждено нами до Ж = 50 мкг-экв/л. При более высокой жесткости фильтры отключали.

Выводы

1. Установка обратного осмоса надежно очищает воду от ионодисперсных органических примесей, что крайне важно для повышения надежности работы энергоблоков на НКВР.
2. Предварительные данные эксплуатации установок обратного осмоса на НКТЭЦ-1 и ТЭЦ-23 Мосэнерго показали их более высокую экономичность по сравнению с ионитным обессоливанием воды (на 50 и 30% соответственно) при солесодержании исходной воды 100 и 250 мг/л. Проектным и научным институтам необходимо продолжить работы по технико-экономическому сопоставлению этих двух типов обессоливающих установок.
3. До накопления более широкого опыта эксплуатации подбор схем и средств предочистки воды, водно-химического и гидравлического режимов работы УОО должен проводиться специализированными организациями на основе углубленного изучения качества исходной (сырой) воды.

Список литературы

1. Экономическое сравнение технологий обессоливания добавочной воды энергетических котлов высокого давления / Ноев В. В., Быстрова Т. Ф., Парилова О. Ф., Ситняковский Ю. А. и др. - Энергосбережение и водоподготовка, 1998, №1.
2. Мамет А. П., Ситняковскчй Ю. А. Применение обратного осмоса при обессоливании воды для питания парогенераторов ТЭС и АЭС. - Теплоэнергетика, 2000, № 7.
3. Механизм “проскока” органических кислот через ионитные фильтры ХВО и БОУ / Ходырев Б. Н., Федосеев Б. С., Коровин В. А. и др. - Теплоэнергетика, 1999, № 7.
4. Продукты термолиза органических соединений и их сорбция ионитами БОУ/ Ходырев Б. Н., Федосеев Б. С., Коровин В. А. и др. - Теплоэнергетика, 1998, № 7.
5. Удаление загрязнений из рулонных обратноосмотических элементов обессоливающих установок/ Парыкин В. С., Смирнова В. А., Вовк В. Н. и др. - Энергетика и электрификация, 1997, № 6.