Конспект лекцій з дисципліни «Особливості водопостачання і водовідведення промислових підприємств»


НазваКонспект лекцій з дисципліни «Особливості водопостачання і водовідведення промислових підприємств»
Сторінка3/9
Дата15.05.2013
Розмір1.02 Mb.
ТипКонспект
bibl.com.ua > Спорт > Конспект
1   2   3   4   5   6   7   8   9

2.2 Класифікація систем оборотного водопостачання

Системи оборотного водопостачання є шагом уперед з питання захисту водоймищ від забруднення, оскільки дозволяють значно скоротити забір свіжої води та скоротити кількість стічних вод, що скидаються у водойми. Однак повністю замкнені системи оборотного водопостачання , в яких використовуються очищені й охолоджені води, не отримали ще великого поширення (наприклад, на заводах чорної металургії), оскільки робиться скид води у вигляді продувки для того, щоб підтримати сольовий зміст оборотної води на певному рівні. Однією з основних причин, які перешкоджають повному використанню забруднений або нагрітих стічних вод у обороті є утворення щільних сольових відкладень по тракту руху води – в одних випадках та корозійні процеси – в інших. Дуже часто ці обидва процеси протікають одночасно і нерозривно пов’язані. Таким чином, при переході на замкнений режим роботи виникає необхідність вивчення водно-сольового балансу систем оборотного водопостачання. Системи оборотного водопостачання поділяються на відкриті та закриті.

Відкриті системи – це такі системи, в яких охолодження води здійснюється на градирнях, бризкальних басейнах, ставках-охолоджувачах, з використанням обладнання та споруд відкритого типу при безпосередньому контакті охолоджуючої вод та повітря.

Закриті системи – це такі системи, в яких охолоджуюча вода не вступає у безпосередній контакт з повітрям і охолоджується у закритих теплообмінниках, тобто через стінку.

У відкритій системі втрати води складаються з втрат на випаровування та на крапельний винос з вітром. Поповнення втрат води здійснюється за рахунок підживлення. Втрати води називаються безповоротними.

У закритих системах втрати води зведені до мінімуму та визначаються тільки витіканням з нещільних з’єднань трубопроводів і арматури. У теперішній час закриті систем застосовуються в основному в охолоджуючих системах водопостачання, де вода тільки нагрівається і не забруднюється механічними домішками. На підприємствах часто кількість охолоджуючих систем значно перевищує інші, в яких вода забруднюється. В охолоджуючих системах використовується до 70-80% води від загальної витрати, що споживається підприємством. Це так звані умовно-чисті цикли. Для забруднених систем закриті теплообмінники поки що не застосовуються.

Основні питання, що характеризують роботу систем оборотного водопостачання, - це:

  • водний і сольовий баланси;

  • оцінка небезпечності та інтенсивності утворення щільних сольових відкладень у обладнанні та трубопроводах;

  • оцінка небезпечності корозійного зносу;

  • методи стабілізаційної обробки води.


Контрольні запитання:

1.Існуючі системи і схеми водопостачання та водовідведення промислових підприємств.

2. Послідовно-оборотні системи водопостачання. Їх переваги перед прямоточними системами.

3. Різновиди систем оборотного водопостачання.

4. Ускладнення в роботі діючих систем водопостачання та водовідведення промислових підприємств.


  1. БАЛАНСИ ВОДИ ТА СОЛЕЙ В ОБОРОТНИХ ЦИКЛАХ

ВОДОПОСТАЧАННЯ
3.1 Водно-хімічний режим оборотних систем водопостачання

Режим роботи оборотних систем різко відрізняється від прямоточних систем. Вода багаторазово підігрівається, охолоджується, випаровується, розбризкується та виноситься потоком повітря. Крім того, вода змінює свій хімічний склад внаслідок випаровування та підживлення свіжою водою.

Дуже важливими показниками водно-хімічного режиму систем оборотного водопостачання є водний та сольовий (матеріальний) баланси.

Водяний режим в оборотних системах характеризується зміною якісних показників води та впливом її на споруди. Так, в результаті випаровування в охолоджувачах частини води підвищується концентрація мінеральних солей, розчинних у циркуляційній воді систем оборотного водопостачання. При певних концентраціях солі тимчасової жорсткості (головним чином карбонат кальцію СаСО3) можуть випадати з неї у теплообмінниках, що різко знижує коефіцієнт теплопередачі та погіршує експлуатаційні показники.

Для запобіганню випадінню солей жорсткості здійснюється постійна продувка систем оборотного водопостачання, тобто видалення з неї частин циркуляційної води.

Втрати води на продувку, винос та випаровування повинні бути компенсовані додаванням у систему свіжої додаткової води.

Стабілізація сольового складу буде спостерігатися при умові, якщо кількість солей, що виводяться з системи за рахунок продувки та в результаті бризкоуносу води з охолоджувача буде дорівнювати кількості солей, що надходить з додатковою водою.

Солі, що надходять у систему водопостачання слід розподіляти на дві основні групи:

  1. Солі, що добре розчиняються у воді (не випадають у осад ні при яких умовах роботи системи, це хлориди калію, натрію, кальцію та магнію).

  2. Солі, які внаслідок недостатньої розчинності при порушенні вуглекислотної рівноваги випадають у осад.

В практиці водопідготовки стабільною прийнято називати воду, яка при визначеній температурі не здібна виділяти нерозчинні сполуки карбонату кальцію та не є агресивною, тобто не руйнує конструкційні матеріали. В якості основної умови такої стабільності є співвідношення між розчиненою у воді вільною вуглекислотою і іонами кальцію.

Вуглекислотна рівновага – це рівновага між розчиненою у воді вуглекислотою та іонами кальцію.

Надмір вільної вуглекислот над рівновагою зветься агресивною вуглекислотою. Вода з надлишком вуглекислоти здатна розчиняти захисну карбонатну плівку, що приводить до корозії металу та руйнування бетону.

Внаслідок втрати вуглекислоти бікарбонати переходять у карбонати кальцію та відкладаються на стінках. Це відбувається внаслідок підігріву води.

(3.1)

. (3.2)

Якщо додати деяку кількість вільної вуглекислоти, рівновага зрушиться ліворуч і відбудеться розчинення карбонату кальцію.

. (3.3)

Співвідношення між різними формами вуглекислоти залежать від визначеної температури та від активності іонів водню, тобто рН розчину.

3.2 Втрати води в оборотних циклах водопостачання

Як правило, із системи оборотного водопостачання частина води скидається у водні об’єкти , це обумовлено тим, що системи мають продувку, величина якої коливається в межах від 5 до 15% від витрати циркулюючої у системі води.

Продувка - це освіження циркулюючої води за рахунок скиду частини води, що призводить до зниження рівня забруднень циркулюючої у системі води.

Разом із продувкою у водоймища потрапляють у повному об’ємі всі ті забруднення, які потрапили у стічні води на тому чи іншому об’єкті. Тобто система оборотного водопостачання, яка працює із продувкою, не дозволяє знизити кількість розчинних у воді забруднень, що потрапляють у водоймища.

Втрати води на випаровування:

, (3.4)

  • де - коефіцієнт, що враховує долю тепловіддачі випаровуванням у загальній тепловіддачі, залежить від температури повітря по сухому термометру та визначається по СНиП 2.04.02-84;

  • Δt =– перепад температур води, що потрапляє на охолоджувач та охолодженої води, ºC;

Q - витрата оборотної води.

Якщо перепад температур дорівнює 10ºC, то Р1 =1,5% ( на градирнях).

Крапельний винос води на обладнанні для охолоджування води (на градирнях) за своїм хімічним складом являє собою циркулюючу у системі воду. Втрати води на винос крапельної вологи (Р2 ) приймаються для баштових градирень 0,5-1%, для вентиляторних 0,2-0,5% від витрати циркулюючої у системі води. Втрата Р2 визначається за CНиП і для різних типів пристроїв для охолоджування води коливається в межах 0,1-1%.

Втрати води у вигляді шламової пульпи, що видаляється з очисних споруд. Кількість цієї води коливається для різних систем у межах від 2-3% до 5 % і більше.
3.3 Методика розрахунку водного та матеріального (сольового) балансу систем водопостачання та водовідведення
3.3.1 Поняття коефіцієнта концентрування добре розчинних солей.

Визначення цього коефіцієнта на підставі водного балансу систем

Для любої системи водопостачання повинен додержуватись баланс (рівність) води, що потрапляє у систему та втраченої у системі.

При використанні та охолодженні води в системах оборотного водопостачання, частина її втрачається на випаровування, крапельний винос, продувку, у виробництві, з осадом, що видаляється з очисних споруд та за рахунок витікання через нещільність обладнання. Співвідношення величин цих втрат характеризує водний режим оборотного циклу водопостачання.

Усі втрати в системі оборотного водопостачання компенсуються підживленням за рахунок поповнення свіжою водою.

Робота систем оборотного водопостачання характеризується коефіцієнтом концентрування (випаровування) добре розчинних солей КК.

Формула для визначення коефіцієнта концентрування добре розчинних солей через водний баланс має вигляд

КК = , (3.5)

де Р1- втрата води, що втрачається у системі на випаровування;

Р2 – втрата води на крапельний винос на обладнанні для охолоджування води;

Р3 – продувка системи;

Р4 – втрати води з системи, що втрачається за іншими причинами (втрати води зі зневодненим шламом, втрати води при аваріях переливи у результаті порушення режиму водопостачання тощо).

Усі величини втрат визначаються у відсотках від витрати циркулюючої у системі води.

Рівняння (3.1) можна представити у спрощеному вигляді:

КК = 1+. (3.6)

Таким чином, у системах оборотного водопостачання величина КК завжди більше 1, і ця величина тим більше, чим менше величини Р2, Р3 и Р4.

Коефіцієнт випаровування добре розчинних солей характеризує степінь замкненості системи оборотного водопостачання.

У даний час, у промисловості величина КК, як правило, не перевищує 2-4. У деяких випадках, наприклад, у хімічній промисловості, цей коефіцієнт досягає 8.

Якщо прийняти, що продувка у системі відсутня, тобто Р3=0, тоді маємо:

.
3.3.2 Визначення коефіцієнту концентрування через сольовий баланс системи

Коефіцієнт концентрування добре розчинних солей необхідний для визначення концентрації добре розчинних солей в оборотній воді в залежності від вмісту цих солей у підживлюючій (свіжій) воді.

(3.7)

, (3.8)

де - концентрація добре розчинних солей в оборотній воді

- концентрація добре розчинних солей у свіжій воді, що подається на підживлення системи.

. (3.9)

Співвідношення (3.6) характеризує зв’язок водного та сольового балансу систем оборотного водопостачання.

До добре розчинних солей відносяться хлориди (розчинність 340 мг/л) та сульфати (розчинність не більше 2000 мг/л). Тому розрахунки сольового (матеріального) балансу систем оборотного водопостачання ведуть в основному по хлоридам.

Для систем водопостачання, в яких вода не входить у безпосередній контакт з охолоджуючим продуктом (пара, повітря, нагрітий або розплавлений метал), рівняння водно-сольового балансу має вигляд:

(3.10)

. (3.11)

Якщо концентрацію солей жорсткості в циркуляційній воді прийняти максимально допустимою, то з наведеного рівняння (3.7) можна визначити мінімально необхідну витрату продувки:

, (3.12)

де: – концентрація солей жорсткості в додатковій воді, мг-екв/дм3;

– максимально допустима концентрація солей жорсткості в циркуляційній (оборотній) воді, мг-екв/дм3;

Р1, Р2 та Р3 – втрати води на випаровування, винос та продувку, м3/год;

Загальна витрата додаткової (свіжої) води Р=.

Однак рівняння (3.8) неприйнятно для балансових розрахунків стосовно до системи оборотного водопостачання, в яких вода входить в контакт з продуктом, що охолоджується та очищається, наприклад, при очищенні газів металургійних агрегатів. Для цих випадків необхідно користуватися іншою залежністю, яка відрізняється від наведеної вище тим, що в неї введено новий член, який враховує технологічний приріст концентрації того або іншого компоненту:

, (3.13)

де ΔС – приріст солей, наприклад у газоочистці, мг/л;

Q – загальна витрата води, що подається споживачу, наприклад на газоочистку металургійного агрегату, м3/год.

У даний час найбільш перспективними системами оборотного водопостачання є системи без продувки та закриті системи з охолодженням води у закритих теплообмінниках, які дозволяють суттєво скоротити забір свіжої води та надійно захистити водні об'єкти від забруднення. У зв'язку з цим дуже важливо зменшити кількість води, що втрачається на випаровування та крапельний винос на обладнанні для охолоджування води, при цьому величина КК суттєво зростає, у деяких випадках вона досягає 20 та навіть більше.

Чим вище концентрація солей в оборотній воді, тим більш складною виявляється експлуатація цих систем у зв'язку з небезпечністю утворення щільних сольових відкладень карбонатного і сульфатного характеру, а також з небезпечністю інтенсифікації корозійних процесів.

За відсутністю механічних втрат води в системі

. (3.14)

У закритих системах оборотного водопостачання втрати на випаровування води відсутні. У той же час невеличкі механічні втрати води маються. Це зв'язку з нещільностями стикових з'єднань, з ексфільтраційними процесами.

У закритих системах створюються умови для корозійного зносу металу. Це недолік цих систем. У зв'язку з цим матеріал теплообмінників виконують з корозійностійких матеріалів, а в циркулюючу у системі воду додають інгібітори корозії (речовини, які захищають від корозії), тобто здійснюється стабілізаційна обробка води. В таких системах виникає дефіцит лужності води за рахунок розкладення тимчасової жорсткості (бікарбонатної лужності).

Ca(HCO3)2 → CaCO3↓ + CO2↑ + H2O. (3.15)

З іншого боку, циркулююча у системі вода містить інші компоненти солевмісту, наприклад, сульфати, хлориди. На фоні відсутності лужних компонентів, наявність хлоридів і сульфатів посилює або інтенсифікує процес корозійного зносу металу.
1   2   3   4   5   6   7   8   9

Схожі:

3. Обґрунтування шляхів і засобів розв’язання проблеми
...
Конспект лекцій У двох частинах Частина 2 Суми
Затверджено на засіданні кафедри фінансів як конспект лекцій з дисципліни «Банківський менеджмент»
Конспект лекцій з дисципліни: «ФІНАНСИ ПІДПРИЄМСТВ»
Грошей, його швидкість та масштаби визначають працездатність фінансової системи підприємства. З руху грошей починається та ним завершується...
НОВОУШИЦЬКА СЕЛИЩНА РАДА
ГП «Водоканал», забезпечення стабільності водопостачання та водовідведення, виконавчий комітет селищної ради
ВРАХУВАННЯ ОСОБЛИВОСТЕЙ МАРКЕТИНГОВОЇ ДІЯЛЬНОСТІ ПРИ РОЗРОБЦІ МАРКЕТИНГОВИХ...
...
Комітету міської ради від 29. 12. 08р. №347
Технічне обслуговування внутрішньо будинкових систем водопостачання, водовідведення і зливової каналізації
Комітету міської ради від 29. 12. 08р. №346
Технічне обслуговування внутрішньо будинкових систем водопостачання, водовідведення і зливової каналізації
Конспект лекцІй з дисципліни “ ПОТЕНЦІАЛ і розвиток ПІДПРИЄМСТВА”...
Конспект лекцій з дисципліни “Потенціал і розвиток підприємства” для студентів ІV курсу / Укл доцент кафедри економіки підприємства...
НІКОПОЛЬСЬКИЙ МІСЬКИЙ ГОЛОВА
Створити робочу групу з визначення заборгованості з різниці в тарифах на теплову енергію, послуги з централізованого водопостачання...
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ дисципліни «Історія економічних учень»

Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання


При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання © 2013
звернутися до адміністрації
bibl.com.ua
Головна сторінка