Оборудование предприятий энергетического комплекса эксплуатируется при высоких тепловых нагрузках. Такие режимы требуют жесткого ограничения толщины отложений на поверхностях нагрева. Накипь образуется из примесей, поступающих в циклы электростанций вместе с добавочной водой. Именно поэтому важнейшей задачей на ТЭС и АЭС является обеспечение высокого качества водных теплоносителей. Кроме отсутствия накипи и отложений, очищенная жидкость позволяет получить чистый пар и минимизирует скорость коррозии конструктивных материалов котлов, турбин и оборудования конденсатно-питательного тракта.
Известны две технологии устройства водоподготовительных установок. Обе широко применяются при реконструкции существующих и при строительстве новых энергетических предприятий.
Как правило, вода для функционирования ТЭС берется из природных источников, поэтому нуждается в подготовке. Этот процесс проходит в несколько стадий. На первом этапе, получившем название предочистки, из жидкости удаляются коллоидные и грубодисперсные примеси (ГДП), а на последующих – ионодисперсные вещества и растворенные газы.
Этап 1. Предочистка воды методом коагуляции
Традиционно ключевым процессом в предварительной очистке воды является коагуляция – физико-химический процесс слипания коллоидных частиц под действием сил молекулярного притяжения с образованием грубодисперсной макрофазы и последующим выделением ее из воды. В практике водоподготовки под коагуляцией понимают очистку воды от коллоидных веществ с одновременным удалением ГДП и обесцвечиванием обрабатываемой жидкости путем дозировки в нее специального реагента – коагулянта. Для этого, как правило, применяют растворимые соли железа или алюминия, оксихлорид, гидрохлорид алюминия или полигидрохлорид алюминия.
На результат процесса коагуляции влияет целый ряд параметров. В первую очередь, требуется контролировать скорость потока воды в зоне реакции и отстаивания. Данная величина не должна превосходить значение в 1,5 мм/с, в противном случае велик шанс разрушения уже образовавшихся хлопьев. Кроме того, важно поддерживать температуру на уровне 30–40 °С, сохранять значение кислотности (pH) среды и обеспечивать равномерное и точное поступление коагулянта. Оптимальное количество реагента определяется опытным путем для конкретного источника водоснабжения и определенного времени года. Обычно дозировки коагулянта находятся в пределах 0,3–0,8 мг/дм3, а в паводковый период увеличиваются до 1,0–1,2 мг/дм3.