5Вопрос.Обработка оборотной воды для борьбы с накипеобразоваиями и для предупреждения биологических обрастаний и коррозии трубопроводов и теплообменных аппаратов.

Основные методы борьбы с накипеобразованием:

• Продувка;

• Подкисление;

• Рекарбонизация;

• Добавление в оборотную воду веществ тормозящих процесс кристаллизации карбоната кальция: фосфатирование и гуматирование;

• Магнитная обработка воды.

С тепень повышения концентрации растворенных веществ оценивается по коэффициенту упаривания:

где Q_доб – расход добавочной воды, включающий расходы воды на пополнение испарившейся воды и унесенной ветром, а также использованной на производстве, м³/ч.

Если К_у∙Щ_доб ≥ 3, то считают целесообразным предусматривать химическую обработку воды с целью предотвращения карбонатных отложений.

Если К_у·Щ_доб < 3, то можно применить продувку системы, т.е. разбавление оборотной воды свежей добавочной водой.

Продувка

К оличество оборотной воды, которое необходимо сбросить из системы Q_сбр для поддержания предельно допустимой карбонатной жесткости Ж_к оборотной воды, определяется по формуле

м³/ч

где Ж_к.доб – карбонатная жесткость добавочной воды, мг-экв/л;

Ж_к.об – максимально допустимая карбонатная жесткость оборотной воды, мг-экв/л;

Q_исп, Q_ун – потери на испарение и на унос, м³/ч;

Q_пр – потери в технологическом процессе, м³/ч.

Продувка может быть: непрерывной,периодической.

Если Ж_к.об = Ж_к.доб , то продувка бесполезна,

если Ж_к.об < Ж_к.доб ,то продувка вредна,

а если Ж_к.об - Ж_к.доб → 0, то требуется очень большой расход воды на продувку и тогда следует применить другой способ борьбы с накипеобразованием.

Метод подкисления

Производится обработкой воды серной или соляной кислотами, что приводит к снижению карбонатной жесткости воды посредством перевода ее в некарбонатную:

Доза кислоты Д_кис, мг/л, в расчете на добавочную воду:

Д_кис = ℮_кис (Щ_доб – Щ_об/К_у)·100/С_кис ,

где ℮_кис – эквивалентный вес кислоты, мг/мг-экв,

для серной кислоты – 49, для соляной – 36,5;

Щ_доб – щелочность добавочной воды, мг-экв/л;

Щ_об – щелочность оборотной воды, устанавливающаяся при обработке воды кислотой, мг-экв/л;

С_кис – содержание Н₂SО₄ или НСl в технической кислоте, %; (серная кислота - 90…92%);

К_у – коэффициент концентрирования (упаривания) солей, не выпадающих в осадок:

К_у=(Р₁+Р₂+Р₃)/(Р₂+Р₃)=Р/(Р₂+Р₃);

где Р₁, Р₂, Р₃ – потери воды из систем на испарение, унос ветром и сброс (продувку), % расхода оборотной воды.

Подкисление воды осуществляется:

• 1 вариант: концентрированной кислотой при ее расходе 5 кг/ч и более;

• 2 вариант: водным раствором концентрацией 5…10 % при меньшем расходе кислоты.

1 – емкость-хранилище кислоты; 2- кислотный насос; 3- мерный бак; 4- растворный бак; 5 – дозирующее устройство; 6 – смеситель;

7 – трубопровод добавочной воды; 8 – трубопровод подкисленной добавочной воды; 9 – насос оборотного водоснабжения;

10 – охлаждаемый агрегат; 11 – охладитель оборотной воды; 12 – канал охлажденной воды; 13 – цистерна с кислотой;

14 – воздухопровод;

15 – вакуумная установка; 16 – эжектор

Емкость мерника кислоты:

где t – время работы бака–мерника кислоты, t= 4…8 ч;

ρ – плотность кислоты, кг/м³. (серная кислота 1800 кг/м³)

Метод рекарбонизации

Увеличение концентрации углекислого газа в воде компенсирует потери двуокиси углерода, происходящие при охлаждении воды в открытых испарительных охладителях и приводит к растворению накипи, выпавшей в осадок.

Происходит реакция:

СаСО₃ + СО₂ + Н₂О → Са(НСО₃)₂

Введение дымовых газов, очищенных от золы или газообразной двуокиси углерода в оборотную воду, предусматривается с помощью:

• газодувок через барботажные трубы или

• водоструйных эжекторов.

Схема рекарбонизации оборотной воды с помощью газодувок и барботажных труб

1 – котельная; 2 – дымосос; 3 – дымовая труба; 4 – золоуловитель; 5- вентилятор (газодувка); 6 – барботажное устройство из дырчатых труб; 7 – насос циркуляционной воды, 8 – охлаждаемый агрегат; 9 – градирня; 10 – канал охлажденной воды; 11 – трубопровод к золоуловителю; 12 – поступление свежей добавочной воды

Д оза двуокиси углерода, мг/л, в расчете на расход оборотной воды определяется по формуле И.Э. Апельцина (1 способ):

где а и b – коэффициенты, зависящие от температуры и ее окисляемости;

р, р₁ – в %.

(СО₂)_доб, (СО₂)_о – содержание углекислоты в добавочной и оборотной воде, определяется по табл. 2 Прилож.12 СНиП 2.04.02 –84*, мг/л;

Щ_доб – щелочность добавочной воды, мг/л.

Д оза двуокиси углерода , мг/л, в расчете на расход оборотной воды определяется по формуле (2 способ):

где ψ – величина, зависящая от общего солесодержания оборотной S_об , и температуры охлажденной воды t₂, принимается по табл. 1 прилож.12 СНиП 2.04.02 –84*;

[Са]_доб – концентрация кальция в добавочной воде, мг/л;

Щ_доб – щелочность добавочной воды, мг/л.

Р асход дымовых газов Q_дг , м³/ч, при нормальном атмосферном давлении 0,1 МПа (1 кг/см²) и температуре 0°С определяется по формуле:

где Qоб – расход оборотной воды, м³/ч;

С_СО2 – содержание СО₂ в дымовых газах, %, по объему, определяется по данным анализа дымовых газов;

β_исп – степень использования двуокиси углерода, %, принимаемая при введении ее в воду с помощью водоструйных эжекторов, равной 40…50%, с помощью газодувок и барботажных труб – 20…30%;

ρ – объемный вес дымовых газов при нормальном атмосферном давлении и температуре 0°С, г/м³; при отсутствии фактических данных допускается принимать 2000 г/м³.

К оличество двуокиси углерода, мг/л, которое может в данных условиях перейти в раствор:

где М_СО2 – растворимость двуокиси углерода, мг/л, принимается по таблице 4 Прилож.12 СНиП 2.04.02 –84*

К оличество воды Z_об, %, общего расхода оборотной воды, которое должно быть пропущено через водоструйные эжекторы, определяется по формуле:

Фосфатирование

Фосфатирование охлаждающей воды заключается в обработке воды:

• тринатрийфосфатом Na₃PO₄ или

• гексаметафосфатом натрия Na₆P₆O₁₈.

Nа₂[Nа₄(РО₃)₆] + 2СаСО₃ = Nа₂[Са₂(РО₃)₆] + +Nа₂СО₃

Схема фосфатирования оборотной воды

1 - подача пара на подогрев воды или горячей воды; 2 - растворный бак; 3 - расходный бак; 4 – дозатор; 5 - циркуляционный насос; 6 - охлаждаемый агрегат; 7 - охладитель оборотной воды; 8 – резервуар охлажденной воды; 9 - подача свежей воды

Н еобходимое количество фосфатов

, кг/ч,

где Д_ф – доза фосфатов, г/м³;

S_ф – содержание фосфатов в товарном продукте, %; S_ф =18%.

При обработке воды фосфатами для предупреждения накипеобразования надлежит предусматривать продувку Р₃, %, определяемую по формуле:

Р₃ = Р₁/(К_у.доп – 1) – Р₂ ,

где К_у.доп – допустимый коэффициент упаривания воды, определяемый по формуле:

К_у.доп = (2 – 0,125·Щ_доб)(1,4 – 0,01·t₁)(1,1 – 0,01 Ж_доб),

где t₁ – температура оборотной воды до охладителя, ^оС;

Ж_доб – жесткость общая добавочной воды, мг-экв/л;

Р₁ – потери на испарение, % Q_об;

Р₂ – потери на унос, % Q_об.

Магнитная обработка

Заключается в пропускании воды через сильное магнитное поле, что при определенных условиях позволяет предотвратить образование накипи.

Эффективность магнитной обработки ≈ 25 – 80%.

Схема аппарата для магнитной обработки воды

1 – корпус (внешний магнитопровод); 2 – сердечник (внутренний магнитопровод); 3 – съемная предохранительная сетка; 4 – намагничивающая катушка; 5 – кожух; 6 – заполнение трансформаторным маслом