ЗЛОТНИКОВ М. Г., инж., Казтехэнерго
Неравномерность и периодически возникающие трудности с обеспечением реагентами установок обессоливания заставляет использовать, кроме каустической соды, и другие реагенты, которые можно применить в этих схемах.
Из литературных источников известно, что еще в 50-х годах в практике зарубежных электростанций для регенерации анионитных фильтров в схемах обессоливания применялся едкий калий. Ссылка на возможность применения для восстановления первоначальных свойств анионита калиевых соединений (КОН) дается в книге Голубцова В. А. Обработка воды на тепловых электростанциях (М., Энергия, 1966). В книге Шкроба М. С. Водоподготовка (М., Энергия, 1950) отмечается, что на ряде зарубежных электростанций осуществляют калийный режим котловой воды, сводящийся к поддержанию в циркулирующей котловой воде калийно-натриевого отношения K+/Na+>8.
Наличие в котловой воде избытка калиевых соединений меняет поведение концентрата котловой воды в кипящей пленке у поверхности нагрева. Высокая растворимость калиевых солей, а также тот факт, что они имеют более высокие значения температуры растворимости, чем соответствующие соли натрия, позволяет даже в случае значительного перегрева стенки парогенерирующей трубы и роста концентрации солей в кипящей пленке котловой воды поддерживать калиевые соли в состоянии раствора и тем самым предотвратить образование накипи на этих стенках.
Калийный режим котловой воды определяется вводом в котлы вместо натриевых реагентов, применяемых для обработки питательной и котловой воды, соответствующих соединений калия — фосфата калия, едкого калия и хлористого калия. Практическая проверка эффективности этого режима в течение нескольких лет на зарубежных электростанциях высокого давления дала в ряде случаев положительные результаты на котлах с нарушенной циркуляцией.
В работах ВТИ им. Ф. Э. Дзержинского подтверждена возможность применения едкого калия в схемах обессоливания, выработаны рекомендации по химическому контролю содержания калия в парах. Главтехуправление Минэнерго СССР допускает также применение едкого калия для регенерации анионит- ных фильтров, но вместе с тем не согласовывает его применение по ряду причин: на электростанциях отсутствуют автоматические приборы для определения концентрации ионов калия; невозможен ручной контроль содержания ионов калия на пламяфотометре.
По паспортным данным пламенного анализатора жидкости (ПАЖ) нижний предел измерения концентрации ионов натрия пламяфотометрическим методом — 5 мкг/кг, ионов калия — 10 мкг/кг. Если же учесть рекомендации ВТИ о раздельном пламяфотометрическом определении ионов калия и натрия с тем, чтобы их сумма не превышала нормируемую величину, то для барабанных котлов с давлением пара 100 кгс/см2 нормируемый предел измерения содержания соединений натрия 25 мкг/кг вполне допустим. Для котлов, рассчитанных на давление 140 кгс/см2, требуется свое решение.
Главтехуправление обоснованно указывает на необходимость дальнейшей проверки воздействия ионов калия на конструкционные материалы барабанных котлов. Нужно определить, на какой электростанции следует провести проверку, учитывая при этом положительный опыт применения едкого калия для регенерации фильтров и соединений калия для коррекционной обработки котловой воды.
Рассматривая возможность появления ионов калия в обессоленной воде, необходимо иметь в виду, что при классическом описании химизма процессов обессоливания в процессе водород-катионирования все катионы металлов исходной воды (калий, натрий, кальций, магний) замещаются на ионы водорода, а при анионировании раствором едкого натрия, едкого калия или раствором извести все анионы солей замещаются на гидроксильные ионы. Следовательно, при обеспечении нормальных условий эксплуатации проскок ионов калия в обессоленную воду невозможен. Этот проскок может произойти, если не будет соблюдаться режим регенерации и отмывки анионитных фильтров. Точно также в недопустимых количествах могут попасть в обессоленную и питательную воду котлов и ионы натрия при регенерации фильтров раствором едкого натрия.
Имеет ли принципиальное значение за счет каких щелочных соединений, NaOH или КОН, создается значение pH котловой воды? По-видимому, нет, так как и натрий, и калий относятся к одному классу щелочно-земельных элементов. Правомерно утверждение, что едкий калий дороже едкого натра, но столь же правомерно и то, что электростанции несут многократно большие потери, когда имеется дефицит каустика.
Необходимо остановиться на возможности нейтрализации отмывочных вод анионитных фильтров.
Типовые проектные решения при эксплуатации схем обессоливания предусматривают нейтрализацию кислых и щелочных вод после регенерации соответствующих фильтров. Стоки щелочных вод независимо от того, обусловлена щелочность раствором КОН или NaOH, нейтрализуются по одному типу реакции:
2КОН + H2SO4= K2SO4+2H2O, 2NaOH + H2SO4=Na2SO4+2H2O.
Химизм приведенных реакций показывает возможность нейтрализации сточных вод анионитных фильтров после их регенерации раствором едкого калия.
Идентичность химических свойств концентрированных растворов едкого калия и едкого натрия допускает возможность их совместного хранения в металлических емкостях, более того, да электростанции всегда найдется возможность выделения индивидуальной емкости для хранения жидкого едкого калия.
Химической лабораторией предприятия проведен ряд опытных фильтроциклов по регенерации анионитов АН-31, АВ-17 раствором 3—4 %-ного едкого калия, 3—4 %-ного едкого натрия и их смесью в 50 %-ном соотношении.
Отмечено, что качество обессоленной воды при регенерации раствором едкого калия не отличается от аналогичного показателя при регенерации анионитов раствором едкого натрия. При регенерации анионитов смесью КОН и NaOH обессоленная вода также соответствует предъявляемым к ней требованиям.
Вывод
Едкий калий может быть применен в качестве реагента для регенерации анионитных фильтров.
При этом требуются пересмотр режимных карт фильтров силами ТЭЦ или привлеченных специализированных наладочных организаций, а также проведение теплохимических испытаний по качеству котловых воды и пара.
