2.Описание технологической схемы тпс

2.1. Расчет потребности поселка в горячей воде

Выбор технологической схемы ТПС производится по условиям надежности, под которой в нашем случае понимается бесперебойная подача потребителям горячей воды в установленном нормами количестве и заданной температуры и по качеству, отвечающей требованиям, предъявляемым к питьевой воде по ГОСТ 2874-82.

В воде из хозяйственно-питьевого водопровода всегда содержатся в растворенном виде минеральные соли и газы, которые придают ей свойства коррозионной агрессивности и накипеобразования. С повышением температуры эти свойства воды усиливаются, что учитывается нормативными сроками службы водопроводных систем. Так, срок службы холодного водоснабжения зданий нормами установлен 14 лет, а горячего водоснабжения - 9 лет.

Обеспечение надежной работы ЦСГВ, как любой системы массового обслуживания, является ответственной задачей проектирования и решается она, прежде всего, обоснованным выбором технологической схемы ТПС.

Главным условием надежности ЦСГВ является способность ее трубопроводов противостоять разрушающему действию коррозии, что зависит от внешних и внутренних факторов, находящихся в сложном взаимодействии.

Коррозионная агрессивность нагреваемой водопроводной воды в проектной практике оценивается тремя основными показателями:

• концентрацией в воде растворенного кислорода, мг/кг ;

• индексом равновесного насыщения нагретой воды карбонатом кальция I;

- концентрацией в воде хлоридов и сульфатов мг/кг.

В системах горячего водоснабжения имеет место кислородная коррозия - естественный процесс перехода металла из нестабильного (свободного) состояния в стабильное (связанное) состояние. Кислород попадает в воду с воздухом, растворимость которого в воде при атмосферном давлении (101,3 кПа) приведена ниже:

Температура воды, °С	5	30	50	70	90	95
Растворимость воздуха; мг/кг	33	20	15	11	5	3

В растворенном в воде воздухе при температуре 18°С содержится по массе 38% кислорода, в то время как в атмосферном воздухе его содержание составляет23%

Окисление стали труб систем горячего водоснабжения идет до гидроксида трехвалентного железа по реакции

Коррозионный коэффициент кислорода в этой реакции определяется из стехиометрического соотношения:

Если в воде присутствует растворенная двуокись углерода (CO₂) процесс кислородной коррозии усиливается, и коррозионный коэффициент кислорода в таких реакциях достигает значения 7 кг/кг.

Исходя из этих значений коррозионного коэффициента кислорода следует, что снижение содержания растворенного кислорода, в процессе движения воды по стальным трубам на 1 мг/кг по сравнению с начальным содержанием, на каждые 1000 м³ потребленной системой горячей воды будет потеряно не менее 2,33 кг металла.

Кислородная коррозия носит очаговый (язвенный) характер, что еще больше делает ее опасной для систем горячего водоснабжения.

Радикальным способом борьбы с кислородной коррозией стальных труб является полная дегазация воды в деаэраторах. Однако, учитывая сложность деаэрационных установок, особенно при вакуумной деаэрации, и необходимость высококвалифицированного обслуживания, они предусматриваются для ЦСГВ со среднечасовым расходом на горячее водоснабжение не менее 50 м³/ч. Такая потребность в горячей воде у района с населением более 7-8 тыс. человек.

В ЦСГВ с расходом горячей воды менее 50 м³/ч борьба с коррозией стальных труб предусматривает естественную дегазацию воды в открытых баках-аккумуляторах, в процессе которой содержание растворенного кислорода в воде может быть снижено на 50%, а двуокиси углерода на 75%. При стальных трубах одновременно с естественной дегазацией следует предусматривать введение в воду ингибиторов - веществ, замедляющих протекание химических реакций или прекращающих их. В качестве ингибиторов реакций окисления железа (реакций коррозии) в системах горячего водоснабжения используются фосфаты и силикаты щелочных металлов. Обычно, в качестве ингибитора коррозии в системах горячего водоснабжения применяют трисиликат натрия ("жидкое стекло" - ). В результате добавления в воду трисиликата натрия она подщелачивается и на внутренних поверхностях стальных труб образуется ферросиликатная пленка, которая экранирует металл от доступа к нему агрессивных газов и солей.

В ЦСГВ, выполненных из оцинкованных стальных труб проблема защиты от коррозии стоит менее остро: фактический срок их безаварийной службы примерно в полтора раза выше, чем у неоцинкованных труб при работе их на воде той же коррозионной активности. Учитывая, что эти системы неизбежно содержат отдельные элементы без цинкового покрытия (обычно это места сварки труб и фитинги), то и для таких систем вопросы защиты от коррозии не должны оставаться без внимания.

Проблема защиты от коррозии трубопроводов снимается только при выполнении их из термостойких пластмасс, например – "металлопластиковые".

Природная способность воды создавать на омываемых ею поверхностях карбонатные отложения оценивается индексом равновесного насыщения воды карбонатом кальция - I.

Положительное значение индекса насыщения (Ι > 0) говорит о том, что содержание СО₂ в воде меньше равновесной концентрации. При нагревании такой воды происходит распад бикарбонатных солей кальция и магния составляющих временную жесткость, и на поверхностях оборудования образуется защитная окисно-карбонатная слоистой структуры пленка. Эта пленка в определенных·условиях может стать настолько плотной, что диффузия кислорода к металлу прекратится и коррозионный процесс затухнет.

Отрицательное значение индекса насыщения (I < 0) указывает на то, что в воде имеется избыток СО₂, по сравнению с ее равновесной концентрацией, и условий для образования защитной пленки на поверхности металла нет. Такая вода коррозионно агрессивна и чем ниже значение индекса насыщения, тем ее агрессивность выше.

Хлориды и сульфаты, всегда содержащиеся в воде, отрицательно влияют на плотность окисно-карбонатной пленки и, следовательно, на ее защитные свойства. Если концентрация в воде ( ) > 50 мг/кг, то даже при положительном значении индекса насыщения·она становится коррозионно-агрессивной.

При Ι > 0,5 возникает другая крайность: толщина защитной пленки из отложений карбоната кальция увеличивается, что ведет к уменьшению пропускной способности трубопроводов, ухудшает работу водоподогревательной установки, а в некоторых случаях, если не принять против этого мер, может полностью вывести ее из строя за 2-3 года работы.

В практике горячего водоснабжения борьба с этим отрицательным свойством воды ведется путем ее обработки магнитным полем в специальных аппаратах. Подключение магнитного аппарата и дозатора силиката показаны на Рис.1

Обобщение результатов изучения опыта эксплуатации ЦСГВ позволило выработать оптимальный состав оборудования для обработки воды на ТПС, в зависимости от качества поступающей на нагрев воды и вида используемого для сооружения сетей горячего водоснабжения материала труб.

Таким образом, постановка задачи выбора технологической схемы ТПС сводится к необходимости по исходным данным качества воды, оценке свойств коррозионной агрессивности, накипеобразования и материала труб обосновать состав оборудования водоподготовки

Расчет среднечасовой за отопительный период проектной потребности поселка в горячей воде производится по формуле:

(1)

где: - средний часовой за отопительный период горячий водоразбор, м³/ч;

U - количество потребителей горячей воды в поселке, чел.

q_ис - норма потребления горячей воды с температурой 55°С в жилых зданиях, л/(чел.сут.), принимается согласно данным табл. 3.

b - норма потребления горячей воды общественными зданиями, отнесенная к одному жителю поселка,

принимается равной 25 л/(чел.сут.),

Таблица 3.

Норма потребления горячей воды в жилых зданиях

№№ п/п	Потребители	qис л/(чел.сут.),
1	Жилые дома квартирного типа, оборудованные:
	а) умывальниками, мойками и душами	85
	б) ванными длиной от 1500 до 1700 мм и душами,	105
2.	Жилые дома квартирного типа при высоте более 12 этажей и повышенных требованиях к их благоустройству	115