To improve the operational conductometric steam quality control at the TPP, CHPP, and NPP, the technique for NaCI and NH4OH concentration in the saturated and superheated steam of the high- and supercritical pressure steam generators is developed, and a device for its implementation is offered. The error of determination in the range of the concentrations specific for the operated power plants is estimated. The equations describing the behavior of the thermodynamic dissociation constant, and limiting equivalent conductance of NH4OH in a wide range of state parameters that can be used in calculating the concentrations according to the proposed technique, as well as in water chemistry organization and management, are proposed. The assessment of the approximation error of dependences for the experimental data on the dissociation constants and limiting equivalent conductance is given.
operational control, steam quality, conductometric methods.
Введение. Организация водно-химического режима на ТЭС и АЭС тесно связана с мероприятиями по обеспечению противокоррозионного режима парогенераторов и конденсатно-питательного тракта. Дозирование аммиака NH3 и гидразина N2H4 в питательную воду используется для предупреждения коррозионных процессов и накипеобразования на энергоблоках ТЭС с барабанными и прямоточными котлами, а также во втором контуре АЭС [1, 2]. Оперативный контроль за дозированием NH3 на станциях осуществляется по величине рН охлаждённых до температуры Т= 298,15 К проб воды и конденсата пара [1, 3]. Авторы [2, 4] предлагают определять концентрацию С NH3 и других примесей технологических вод ТЭС путём измерения рН, температуры и удельной электропроводности х охлаждённых проб и последующего решения уравнений, соответствующих частным случаям предложенной ими обобщённой модели ионных равновесий водного теплоносителя. Однако методы оперативного контроля концентрации примесей в охлаждённых пробах связаны с необходимостью отбора, транспортирования, подготовки пробы и наличия устройств, обеспечивающих указанные процессы. При этом имеет место значительное транспортное запаздывание пробы, снижающее достоверность результатов измерения и препятствующее оперативному реагированию на резкое изменение нормируемых показателей качества теплоносителя.
От этих недостатков свободен метод контроля качества пара, основанный на измерении удельной электропроводности конденсата пара в межэлектродном пространстве охлаждаемого кондуктометрического датчика, размещённого в контролируемом паре, и определении концентраций примесей в паре на основании зависимости С= f(x) [5, 6]. Подробная оценка возможностей метода при применении его в диапазоне концентраций для NH3 и соединений натрия (в пересчёте на Na+), характерном для энергоблоков высокого и сверхкритического давления, авторами [5, 6] не выполнялась, как не рассматривались и методы получения зависимости С= f(x) для растворов NH3.
1. Pravila tekhnicheskoy ekspluatatsii elektricheskikh stantsiy i setey RF SO 153-34.20.501. [Maintenance rules for power plants and networks of RF CO 153-34.20.501.] Moscow : Energoservis, 2003,145 p. (in Russian).
2. Bushuyev, E. N. Razrabotka matematicheskoy modeli elektroprovodnosti tekhnologicheskikh vod TES. [Development of mathematical model of TPP industrial water conductivity.] Vestnik IGEU, 2009, no. 2, pp. 1-7 (in Russian).
3. Martynova, О. I., et al. Khimicheskiy kontrol na teplovykh i atomnykh elektrostantsiyakh. [Chemical control at thermal and atomic power plants.] Moscow, 1980, 320 p. (in Russian).
4. Bushuyev, E. N. Matematicheskoye modelirovaniye ionnykh ravnovesiy vodnogo teplonositelya s ispolzovaniyem izmereniya elektroprovodnosti i rN. [Mathematical simulation of water coolant ionic equilibriums through electrical-conductivity and pH measurements.] Teploenergetika, 2009, no. 7, pp. 13-18 (in Russian).
5. Shcherbakov, V. N. Issledovaniye elektrofizicheskikh svoystv vodnykh teplonositeley pri vysokikh parametrakh : dis. ... kand. tekhn. nauk. [Study on electrophysical properties of water coolants at high temperatures : Cand. tech. sci. diss.] Moscow, 1980, 204 p. (in Russian).
6. Lukashov, Y. M. Eksperimentalno-teoreticheskoye obosnovaniye novykh metodov kontrolya kachestva para i vody sovremennykh teploenergeticheskikh ustanovok: dis. ... d-ra tekhn. nauk. [Experimental and theoretical justification of new methods of steam and water quality control at modern heat and power plants : Cand. tech. sci. diss.] Moscow, 1981, 411 p. (in Russian).
7. Sirota, A. M., Shvyryayev, Y. V. Elektroprovodnost vodnykh rastvorov ammiaka i morfolina i ionnoye proizvedeniye vody pri vysokikh parametrakh. [Conductivity of aqua ammonia and morpholine, and ionic product of water at high parameters.] Teploenergetika, 1971, no. 4, pp. 49-50 (in Russian).
8. Wrigt, J. M., et al. The Behavoir of Electrolytic Solutions at Elevated Temperatures as Derived from Conductance Measurements. WAPD - TM - 204, June, 1961.
9. Quist, A. S., Marshall, W. L. Ionisation equilibria in ammonia-water solution to 700° and 4000 bars of pressure. J. Phys. Chem., 1968, vol. 72, no. 9, pp. 3122-3125.
10. Jones, M. E. The pH of Pure Water and of Ammonium, Lithium and Potassum Hydroxide Solutions. KAPL - M - MEJ - 1, Knols Atomic Power Laboratory, Febr. 1958.
11. Lurye, Y. Y. Spravochnik po analiticheskoy khimii. [Handbook on Analytic Chemistry.] Moscow : Khimiya, 1989, 448 p. (in Russian).
12. Dobosh, D. Elektrokhimicheskiye konstanty : spravochnik dlya elektrokhimikov. [Electrochemical constants : handbook for electrochemists.] Moscow : Mir, 1980, 365 p. (in Russian).
13. Noyes, A. A., Yogoro Kato, Sosman, R. B. Z. Phys. Chem., 1910, vol. 73, no 1.
14. Shvyryayev, Y. V. Eksperimentalnoye issledovaniye elektroprovodnosti vody i vodnykh rastvorov elektrolitov pri vysokikh parametrakh sostoyaniya : dis. ... kand. tekhn. nauk. [Experimental study on water and aqua solution conductivity of electrolytes at high state parameters : Cand. tech. sci. diss.] Moscow, 1969, 79 p. (in Russian).
15. Robinson, R., Stokes, R. Rastvory elektrolitov. [Electrolyte solutions.] Moscow : IL, 1963, 425 p. (in Russian).
16. Plugatyr, A., Carvajal-Ortiz, R. A., Svishchev, I. M. Ion-Pair Association Constant for LiOH in Supercritical Water. J. Chem. Eng. Data, 2011, vol. 56, no. 9, pp. 3637-3642.
17. Yefimov, N. N., et al. Eksperimentalnoye i teoreticheskoye obosnovaniye novogo metoda kontrolya kachestva rabochego tela v konturakh TES i AES. [Experimental and theoretical justification of a new method of working medium quality control in TPP and NPP circuits.] Izvestiya vuzov. Severo-Kavkazskiy region, 2012, no. 3, pp. 28-31 (in Russian).
18. Timrot, D. L., Golubev, B. P., Shcherbakov, V. N., Smirnov, S. N., Shaginyan, Y. P. Kon-duktometricheskiy datchik : avtorskoye svidetelstvo 958943 SSSR, MKI4 G01N 27/02/ - № 3248961/ [Conductivity sensor: inventor´s certif. 958943, USSR, MKI4 G01N 27/02/ no. 3248961.] Bulletin no. 34, 3 p. (in Russian).
