Study of carbonate deposits on heat exchange surfaces of condensers

Authors

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.25191

Keywords:

circulating cooling systems, TPP and NPP condensers, deposition rate, scale inhibitors

Abstract

The technique and the results of studying the formation and deposition rate of carbonates on heat exchange surfaces of condensers from supersaturated solutions of circulating water of the integrated circulating cooling system at thermal and nuclear power plants are given. The dependence of deposition rate on the inhibitor dose and the circulating water salinity is obtained.

The minimum period of the one cycle of studying calcium carbonate crystallization from circulating water during its evaporation, needed to accumulate the smallest possible amount of deposits, sufficient to ensure the representativeness of the experimental data, which is usually 350...400 hours is shown.

The analytical dependence of the influence of scale inhibitor concentrations in the circulating water with given chemical composition on the deposition intensity of calcium carbonate on heat exchange surfaces of the condenser is obtained.

High efficiency of scale inhibitor Acumer 1000 (up to 84 %) in preventing scaling on heat exchange surfaces of condensers of integrated circulating cooling systems is shown. 

Author Biographies

Виктор Афанасьевич Кишневский, Odessa National Politechnic university Shevchenko av.16, Odessa, Ukraine, 65044

Professor

Department of water and fuel technologies

Вадим Валентинович Чиченин, Odessa National Politechnic university Shevchenko av.1, Odessa, Ukraine, 65044

Assistant Professor

Department of water and fuel technologies

References

  1. Hasson, D. Mechanism of calcium carbonate scale deposition on heat–transfer surface [Text] / D. Hasson, M. Avriel, W. Resnick // Industrial and Engineering Chemistry Fundamentals. – 1968. – № 7. – Р. 58–63.
  2. Taborek, J. Fouling: the major unresolved problem in heat transfer [Text] / J. Taborek, T. Aoki, R.B. Ritter // Chemical Engineering Progress. – 1972. – № 68. – Р. 59–67.
  3. Taborek, J. Predictive methods for fouling behavior [Text] / J. Taborek, T. Aoki, R.B. Ritter [et al.] // Chemical Engineering Progress. – 1972. – № 68. – Р. 69 – 78.
  4. Пасечник, И. В. Некоторые вопросы термодинамики систем вода – корректирующие добавки [Текст] / И. В. Пасечник, Ю. И. Бланк, В. А. Кишневский [и др.] // Теплоэнергетика. – 1978. – № 9. – С. 75–80.
  5. Боднарь, Ю. Ф. Оптимизация водно– химического режима оборотных систем техводоснабжения с градирнями паротурбин- ных ТЭС [Текст] / Ю. Ф. Боднарь // Электрические станции. – 1991. – № 11. – С.24– 32.
  6. Кишневский, В. А. Расчет воднохимического режима оборотной системы охлаждения крупных электростанций при глубоком упаривании циркуляционной воды [Текст] / В. А. Кишневский // Труды Одесск. политехн. ун–та. – 1998. –1 (5). – С. 202 – 206.
  7. Khan, J. A comprehensive design and performance evaluation study of counter flow wet cooling towers [Text] / J. Khan, B. A. Qureshi, S. M. Zubair // Intern. J. Refrigeration. – 2004. – V. 27, № 8. – Р. 914 – 923.
  8. Методические указания по эксплуатации конденсационных установок паровых турбин электростанций : РД 34.30.501-85 : (МУ 34– 70– 122– 85). – Офиц. изд. – М.: СПО Союзтехэнерго : Минєнерго СССР, 1986.– 117 с. – (Руководящий и методи¬ческий документ Минєнерго СССР).
  9. Методические указания по водоподготовке и водно–химическому режиму водогрейного оборудования и тепловых сетей : РД 34.37.506–88. - Офиц. изд. – М.: ВТИ им. Ф. Э. Дзержинского : Минєнерго СССР, 1988. – 20 с. - (Руководящий документ Минєнерго СССР).
  10. Методические указания по предотвращению образования минеральных и органических отложений в конденсаторах турбин и их очистке : РД 34.22.501 – 87. - Офиц. изд. – М.: СПО Союзтехэнерго : Минєнерго СССР. 1989.– 80 с. - (Руководящий документ Минєнерго СССР).
  11. Кишневский, В. А Технологии подготовки воды в энергетике : учебн. [для студ. высш. учебн. завед.] [Текст] / Виктор Афа-насьевич Кишневский – Одесса : Феникс, 2008. – 400с.
  12. Плисскин, Г. И. Метод технической диагностики образования отложений на теплопередающей поверхности котлов и конденсаторов турбин [Текст] / Г.И. Плисскин // Теплоэнергетика. – 2002. – № 17. – С. 34– 36.
  13. Briançon, S. Modelling of crystalline layer growth using kinetic data obtained from suspension crystallization [Text] / S. Briançon, D. Colson, J.P. Klein // Chem. Eng. J. – 1998. – V. 70, № 1. – Р. 55 – 64.
  14. Wei, L. A theoretical and experimental study of fouling in enhanced tubes in cooling tower systems : Ph. D. Thesis : Mechanical engineering [Text] / Wei Li. – Pennsylvania, 1998. – 256 р.
  15. Watkinson, A. P. Scaling of heat exchanger tubes by calcium carbonate [Text] / A.P. Watkinson, O. Martinez // ASME J. Heat Transfer. – 1975. – № 97. – Р. 504 – 508.
  16. Morse, R.W. Effect of alkalinity on the scaling of simulated cooling tower water [Text] / R. W. Morse, J. G. Knudsen // Canad. J. Chem. Eng. – 1977. – № 55. –Р. 272 – 278.
  17. Prediction of calcium carbonate scaling rates : Proceedings of 6-th International Symposium Fresh Water from the sea [Text] / editors A. Delyannis, E. Delyannis. – Athens : V. 2, 1978. – Р. 193 – 199.
  18. Водно–хімічний режим оборотних систем охолодження потужних електростанцій та підприємств : наук.–техн. звіт [№ держреєстрації 0109U008465]. / Наук. керівн. В.А. Кишневский. – Одеса: ОНПУ, 2011 – 112 с.
  19. Гуляенко, А. Б. Исследование дисперсного состава и характеристик твердофазных частиц в циркуляционной воде оборотных систем охлаждения / А. Б. Гуляенко, Е. В. Кишневский, О. М. Малиновский [и др.] [Текст]// Труды Одесск. политехн. ун–та. – 2010. – 2 (34). – С. 71 – 75.
  20. Бродов, Ю. М. Конденсационные установки паровых турбин : учебн. пособие для вузов [для студ. высш. учебн. завед.] [Текст] / Ю. М. Бродов, Р. З. Савельев — М.: Энергоатомиздат, 1994. — 288 с.
  21. Васина, А. В. Изучение кинетики образования карбоната в закрытой системе / А. В. Васина, А. В. Богловский, П. Н. Кален- дарев [Текст] // Тр. МЭИ. – 1980. - № 466. – С. 51 - 56.
  22. Лапотышкина, Н. П. Водоподготовка и водно-химический режим тепловых сетей [Текст] / Н. П. Лапотышкина, Р. П. Сазо¬нов – М.: Энергоиздат, 1982. – 200 с.
  23. Kazi, N. Fouling and fouling mitigation on heated metal surfaces / N. Kazi, G.G. Duffy, X.D. Chen // Desalination. – 2012. – V. 288. - № 1. - P.126-134.
  24. Шипилев, С. Г. Повышение экономичности паротурбинных установок путем разработки, исследования и внедрения систем очистки охлаждающей воды и трубок конденсаторов : дис. ... канд. техн. наук: 05.14.14 „Тепловые электрические станции, их энергетические системы и агрегаты” [Текст] / Шипилев Станислав Георгиевич. – Москва, 2002.– 190 с.
  25. Hasson, D., Avriel, M., Resnick, W. (1968). Mechanism of calcium carbonate scale deposition on heat–transfer surface. Industrial and Engineering Chemistry Fundamentals., 7, 58–63.
  26. Taborek, J., Aoki, T., Ritter, R. B. (1972). Fouling: the major unresolved problem in heat transfer. Chemical Engineering Progress, 68, 59–67.
  27. Taborek, J., Aoki, T., Ritter, R. B. (1972). Predictive methods for fouling behavior., Chemical Engineering Progress, 68, 69–78.
  28. Pasechnyk, Y. V., Blank, Yu. Y., Kyshnevskyi, V. A. (1978). Nekotorie voprosi termodynamyky system voda – korrektyruiuschye dobavky, Teploеnerhetyka, 9, 75–80.
  29. Bodnar, Yu. F. (1991). Optymyzatsyia vodno–khymycheskoho rezhyma oborotnikh system tekhvodosnabzhenyia s hradyrniamy paroturbynnikh TES., Эlektrycheskye stantsyy, 11, 24–32.
  30. Kyshnevskyi, V. A. (1998). Raschet vodnokhymycheskoho rezhy¬ma oborotnoi systemi okhlazhdenyia krupnikh elektrostantsyi pry hlubokom uparyvanyy tsyrkuliatsyonnoi vodi., Trudi Odessk. polytekhn. un–ta, 1 (5), 202 – 206.
  31. Khan, J., Qureshi, B. A., Zubair, S. M. (2004). A comprehensive design and performance evaluation study of counter flow wet cooling towers. Intern. J. Refrigeration., V. 27, № 8, 914–923.
  32. Metodycheskye ukazanyia po эkspluatatsyy kondensatsyonnikh ustanovok parovikh turbyn эlektrostantsyi : RD 34.30.501-85 : (MU 34– 70– 122– 85). Ofyts. yzd. M.: SPO Soiuztekhэnerho: Mynienerho SSSR, 117.
  33. Metodycheskye ukazanyia po vodopodhotovke y vodno–khymycheskomu rezhymu vodohreinoho oborudovanyia y teplovikh setei : RD 34.37.506–88. Ofyts. yzd. M.: VTY ym. F. E. Dzer¬zhynskoho : Mynienerho SSSR, 20.
  34. Metodycheskye ukazanyia po predotvraschenyiu obrazovanyia myneralnikh y orhanycheskykh otlozhenyi v kondensatorakh turbyn y ykh ochystke : RD 34.22.501 – 87. Ofyts. yzd. M.: SPO Soiuztekhэnerho: Mynienerho SSSR, 80.
  35. Kyshnevskyi, V. A. (2008). Tekhnolohyy podhotovky vodi v эnerhetyke : uchebn. [dlia stud. vissh. uchebn. zaved.]., Odessa : Fenyks.
  36. Plysskyn, H. Y. (2002). Metod tekhnycheskoi dyahnostyky obrazovanyia otlozhenyi na teploperedaiuschei poverkhnosty kotlov y kondensatorov turbyn., Teploэnerhetyka, 17, 34–36.
  37. Briançon, S., Colson, D., Klein, J. P. (1998). Modelling of crystalline layer growth using kinetic data obtained from suspension crystallization., Chem. Eng. J. V., 70, 1, 55–64.
  38. Wei, L. (1998). A theoretical and experimental study of fouling in enhanced tubes in cooling tower systems : Ph. D. Thesis : Mechanical engineering., Pennsylvania.
  39. Watkinson, A. P., Martinez, O. (1975). Scaling of heat exchanger tubes by calcium carbonate. ASME J. Heat Transfer, 97, 504–508.
  40. Morse, R. W., Knudsen., J. G. (1977). Effect of alkalinity on the scaling of simulated cooling tower water. Canad. J. Chem. Eng., 55, 272 – 278.
  41. Delyannis, A. E. (1978). Prediction of calcium carbonate scaling rates : Proceedings of 6-th International Symposium Fresh Water from the sea, Athens, V. 2, 193–199.
  42. Kyshnevskyi, V. A. (2011). Vodno–khimichnyi rezhym oborotnykh system okholodzhennia potuzhnykh elektrostantsii ta pidpryiemstv : nauk.–tekhn. zvit [№ derzhreiestratsii 0109U008465], Odesa: ONPU.
  43. Huliaenko, A. B., Kyshnevskyi, E. V., Malynovskyi, O. M. (2010). Yssledovanye dyspersnoho sostava y kharakterystyk tverdofaznikh chastyts v tsyrkuliatsyonnoi vode oborotnikh system okhlazhdenyia, Trudі Odessk. polytekhn. un–ta, 2 (34), 71–75.
  44. Brodov, Yu. M., Savelev, R. Z. (1994). Kondensatsyonnie ustanovky parovikh turbyn : uchebn. posobye dlia vuzov [dlia stud. vissh. uchebn. zaved.], Enerhoatomyzdat.
  45. Vasyna, A. V., Bohlovskyi, A. V., Kalendarev, P. N. (1980). Yzuchenye kynetyky obrazovanyia karbonata v zakritoi systeme. Tr. MЭY, 466, 51–56.
  46. Lapotіshkyna, N. P., Sazonov, R. P. (1982) Vodopodhotovka y vodno-khymycheskyi rezhym teplovikh setei, M.: Enerhoyzdat.
  47. Kazi, N., Duffy, G. G., Chen, X. D. (2012). Fouling and fouling mitigation on heated metal surfaces. Desalination, 288 (1), 126–134.
  48. Shypylev, S. H. (2002). Povіshenye эkonomychnosty paroturbynnikh ustanovok putem razrabotky, yssledovanyia y vnedrenyia system ochystky okhlazhdaiuschei vodi y trubok kondensatorov : dys.. kand. tekhn. nauk: 05.14.14 „Teplovie эlektrycheskye stantsyy, ykh эnerhetycheskye systemi y ahre¬hati”. Shypylev Stanyslav Heorhyevych, Moskva, 190.

Published

2014-06-25

How to Cite

Кишневский, В. А., & Чиченин, В. В. (2014). Study of carbonate deposits on heat exchange surfaces of condensers. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(8(69), 52–58. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.25191

Issue

Section

Energy-saving technologies and equipment