Обезжелезивание оборотных и шахтных вод

Вероятность присутствия в конденсате той или иной формы железа определяется модифицированной диаграммой Пурбе) (рис. 17.7). Максимально допустимое содержание кислорода, при котором еще устойчив магнетит, 400 мкг/кг.

Рис.

17.7 Диафрагма Пурбе для конденсата ТЭС

При большем содержании он может перейти в Fe(OH)3 (точнее, в y - FeOOH и Fе2Оз*nН2О). Редокс-потенциал (Е) должен быть не более +800 мВ (при рН 7) и содержание железа (III) резко ограничено; только в очень кислых и сильнокислых условиях активность этого иона более 10-6. Основное поле диаграммы (при рН, близких к условиям работы ТЭС) занимают магнетит Fe304 и Fe203 (FeOOH). Термодинамически более устойчивым и поэтому преобладающим в циклах обычных ТЭС при температуре менее 570°С является магнетит. При высоких температурах магнетит образуется непосредственно по уравнению

3Fe + 4Н20 → Fe304 + 4Н2.

При более низких температурах образование Fe3О4 происходит через промежуточный продукт Fe(OH)2 по реакции Шикорры

3Fe (ОН)2 → Fe304 + Н2 + 2Н20.

Скорость реакции, по Шикорру, уже при температуре более 50°С достаточно велика, катализаторами реакции являются ионы меди и никеля. При 200°С скорость реакции уже настолько велика, что практически наличие Fe(OH)2 или какого-либо другого оксида, но не магнетита, в воде обычных ТЭС можно не учитывать. Только при более высоком окислительно-восстановительном потенциале (например, при высоких концентрациях кислорода) устойчивыми оксидами и при повышенных температурах могут быть гематит или его гидратированные формы Fe(ОН)3, FeOOH и т. д.

Первые установки конденсатоочистки предназначались только для задержания возможных примесей присосов солей и кремниевой кислоты и состояли лишь из ионитовых фильтров. Затем вследствие эксплуатационных затруднений, вызванных повышенным содержанием железа в конденсате, особенно при пуске блоков и после простоев оборудования, стали применять префильтры, для удаления продуктов коррозии.

Для удаления из конденсата продуктов коррозии на участках низкого давления системы регенеративного подогрева (t=120° С) и совмещения этого процесса с обессоливанием был разработан метод Паудекс-очистки. При этом способе горячий конденсат фильтруется через небольшой слой ионитов, намываемый на специальные фильтровальные элементы, что позволяет удалять даже коллоидные оксиды железа и кремниевую кислоту. Конструкция «Паудекс-фильтра» аналогична конструкции намывного механического фильтра. Он имеет свечи, на которые намывается смесь анионита и катионита толщиной 3 .12 мм. Количество намываемого ионита составляет 1 кг/м2 при толщине слоя 6 мм, скорость фильтрования 10 м/ч, начальные потери напора 0,035 МН/м2. Содержание в фильтрате железа, меди, кремниевой кислоты очень мало и находится в пределах чувствительности современных методов анализа. Паудекс-процесс проводится с ионитом в Н—ОН - форме, а также в NH4—ОН - форме, в результате чего предотвращается снижение рН среды в Цикле.

Степень использования полной объемной емкости ионитов вследствие устранения влияния процессов диффузии увеличивается с 20 . 50 (ФСД) до 90%. Высокую степень удаления коллоидных частиц железа можно объяснить нейтрализацией их зарядов тонкодисперсными частицами ионитов. Скорость поглощения сильноосновных ионов ионитом в Паудекс-процессе увеличивается в 100 раз. Коллоидные частицы (50 . . . 100 мкм) удаляются при потере напора 0,035 вместо 0,35 МН/м2 на мембранных фильтрах. Так как иониты используют кратковременно, возможно повышение температуры конденсата до 150° С.

Опыт эксплуатации Паудекс-установок позволяет сделать следующие выводы: Паудекс-процесс можно использовать для очистки донденсата при различных условиях работы блока (первый пуск, нормальная эксплуатация, период присоса в конденсаторах); очистка конденсата возможна при температуре до 150°С; процесс обладает гибкостью, удаляет все виды загрязнений. Рабочий цикл фильтров составляет от 12 .24 ч до 7сут и иногда до трех недель и определяется в основном потерей напора.

Достоинствами «Паудекс-фильтров» являются простота конструкции, малые капитальные затраты, небольшие потери напо- ,ра в фильтре, эффективность удаления из конденсата растворенных солей, коллоидных и взвешенных частиц, высокая степень надежности оборудования, отсутствие необходимости обработки конденсата реагентами и нейтрализации стоков, высокая степень использования обменной способности ионитов (80 . 90%), возможность обезжелезивания конденсата при температуре до 150° С.

К числу недостатков Паудекс-процесса следует отнести большой расход высококачественных и дефицитных ионитов, отсутствие регенерации ионитов (нет их повторного использования), при аварии конденсаторов «Паудекс-фильтры» могут поддерживать работу блока в течение 30 . 60 мин, а при использовании морской охлаждающей воды —всего несколько секунд.

Наличие в конденсате большого количества магнитовосприимчивых частиц позволило использовать магнитное поле для удаления примесей. Магнитные свойства анионов железа довольно (разнообразны. В конденсате гидроксид железа, встречающийся в двух формах a - Fe(OH)3 и y - Fe(OH)3, парамагнитен, так же как оксид железа a - F203, При высоких температурах в условиях котла железо стремится к магнетиту Fe0-F203 который обладает ферромагнитными свойствами, Растворимость магнетита незначительная, поэтому можно считать, что все железо в конденсате находится в виде частиц диспергированных оксидов. Частички магнетита, однажды намагниченные, сохраняют свои свойства длительное время. Магнетит намагничивается довольно слабо, магнитные свойства его слабее в 30 .40 раз, чем металлического железа. С увеличением температуры его магнитные свойства слабеют.

Е.В. Терновцевым и другими были проведены исследования по использованию магнитного поля для интенсификации работы фильтра с магнетитовой загрузкой. На фильтр с магнетитовой загрузкой с частицами d=0,5 . 1 мм, высотой 0,25 м накладывалось магнитное поле постоянного тока, напряженность которого 1000 . . . 2000 Э. Работу магнитомагнетитовых фильтров сравнивали с параллельно работающими магнетитовыми фильтрами. Температура фильтрата составляла 24 . . . 26° С. Как показали исследования, при магнитном поле напряженностью 500 Э и скорости фильтрования примерно 85 м/ч происходит эффективное удаление оксидов железа, значительно более глубокое, чем в обычных магнетитовых фильтрах. Это может быть обусловлено эффектом «магнитной коагуляции», сущность которой заключается в том, что частички магнетита, намагничиваясь, приобретают северный и южный полюсы. Сталкиваясь частички коагулируют. Магнитная коагуляция отличается от коагуляции коллоидов, которая происходит благодаря электростатическим силам. Коагулированные субстанции отделяются на фильтрах значительно более полно.

В последнее время в качестве механических фильтров для очистки конденсата применяют фильтры с намывным слоем (ФНС), в которых на фильтрующие элементы намывают вспомогательное фильтрующее вещество. Конструкции аппаратов для очистки турбинного конденсата самые различные: с плоским фильтрующим слоем или с патронными трубчатыми элементами, с нанесением вспомогательного материала на мелкие сетки или на обмотку из проволоки трапецеидального сечения, с удалением шлама вне фильтра струей из брандспойта или гидравлической промывкой внутри фильтра. Фильтрующий материал — волокна целлюлозы; иногда поверх подслоя из целлюлозы намывают активный уголь или смесь этих материалов. Применяют как периодический разовый намыв вспомогательного слоя, так и непрерывную дозировку малых его количеств (2 .5 г/м3). Скорость фильтрования 7 .10 м/ч (иногда 12 . 17 м/ч). Остаточное содержание железа составляет 2 .3 мкг/л.

 Скачать реферат