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


НазваКонспект лекцій з дисципліни «Особливості водопостачання і водовідведення промислових підприємств»
Сторінка5/9
Дата15.05.2013
Розмір1.02 Mb.
ТипКонспект
bibl.com.ua > Спорт > Конспект
1   2   3   4   5   6   7   8   9

4.3 Обробка охолоджуючої води

Як показує досвід експлуатації, при роботі систем водопостачання у газоочисних апаратах і трубопроводах відбувається інтенсивне утворення щільних сольових відкладень. Це викликає серйозні ускладнення в роботі доменних печей, кисневих конверторів, агломераційних машин і інших металургійних агрегатів. Для рішення цієї проблеми немаловажне значення має розробка і упровадження високоефективних засобів стабілізаційної обробки води з метою скорочення або повного виключення продувок з оборотних циклів, ліквідації відкладень солей жорсткості і запобігання корозії в газоочисних апаратах, водоохолоджуючих елементах та трубопроводах.

Основними проблемами в оборотному водопостачанні є порушення водно – хімічного режиму роботи діючих систем водопостачання та водовідведення промислових підприємств через:

1) утворення щільних сольових відкладень в технологічному обладнанні, насосах, комунікаціях, очисному і водоохолоджуючому устаткуванні;

2) утворення корозійного зносу металу, руйнування бетону та залізобетону, обладнання і трубопроводів.

Стабільною є вода, яка не сприяє утворенню щільних відкладень солей жорсткості і не викликає корозії в системі водопостачання.

У системах водяного охолодження теплонавантаженних елементів утворюються переважно відкладення карбонату кальцію при втраті вільної вуглекислоти через нагрівання води. Тобто причиною їхнього виникнення є зрушення вуглекислотної рівноваги при підвищенні температури.

Ca(HCO3)2CaCO3+H2O+CO2

При цьому відбувається розкладення бікарбонатних іонів HCO3-,з утворенням карбонатних CO32-, які реагують з іонами Ca2+ і створюють малорозчинні з’єднання CaCO3, що осаджуються на стінках трубопроводів.

Досвід експлуатації охолоджуючих систем свідчить, якщо карбонатна жорсткість оборотної вод не є більшою за 2,5-3 мг-екв/л, відкладень карбонату кальцію не відбувається.

Крім температури на стабільність води впливає її хімічний склад. Причому, якщо температура впливає на рівноважну лужність однозначно (з підвищенням температур рівноважна лужність знижується), то залежність розчиненої лужності від сольового складу носить складний характер:

  • підвищення у воді концентрації іонів магнію, хлоридів і сульфатів, а також присутність різних органічних добавок збільшує величину рівноважної лужності;

  • присутність у воді іонів кальцію знижує її значення.

Розроблена в інституті «ВНИПИчерметенергоочистка» методика визначення величини рівноважної лужності дає можливість оцінити стабільність води в системах водяного охолодження по різниці між реальною лужністю і рівноважною лужністю Л. При цьому, якщо різниця <0, вода характеризується схильністю до корозії, якщо ця різниця дорівнює 0, вода стабільна, а при >0 вода схильна до утворення відкладень. Кількісна оцінка величини рівноважної лужності забезпечує правильний вбір методу стабілізаційної обробки води.

Необхідність обробки води для запобігання карбонатним відкладенням визначається лужністю свіжої води, що додається (підживлюючої) та коефіцієнтом випаровування оборотної води КК, при умові, якщо

, (4.2)

де - лужність свіжої (підживлюючої) води, мг-екв/л.

При невеликій лужності підживлюючої води безнакипна робота теплообмінної апаратур може бути забезпечена шляхом продувки оборотного водопостачання. В цих випадках величина продувки у відсотках від витрати оборотної вод буде дорівнювати:

, (4.3)

lде - карбонатна жорсткість додаткової води, мг-екв/л;

- гранична жорсткість оборотної води, мг-екв/л.

Концентрація солей оборотної води зростає дуже швидко, але потім з підвищенням концентрації зростає також кількість солей, що виводиться за рахунок бризкоуносу та продувки, але у той самий час з додатковою водою у систему постійно надходить однакова кількість солей. Таким чином, процес зростання концентрації солей сповільнюється.

Гранична концентрація солей залежить від

P

1 , P2 та P3.. Величина P1 та P2 залежить від перепаду температур в охолоджувачі та його конструкції. В умовах кожної конкретної системи зміна цих величин незначна. Таким чином, змінювання граничної концентрації солей оборотної води може бути досягнуто зміною величини продувки P3..





1 Р3=1%


2 Р3=2%

3 Р3=3%


4 Р3=5%


5 Р3=10%




t, год.

На малюнку показані криві зміни концентрації солей, які не впадають в осад за різних значеннях продувки. З аналізу кривих видно, що гранична концентрація солей жорсткості при режимі, що установився буде зменшуватися при збільшенні величин продувки. Граничну величину коефіцієнта концентрування досягається при режимі, який остаточно установився.

, (4.5)

де Р1 і Р2 – безповоротні втрати оборотної води при охолодженні на випаровування та винос вітром, %; Р3 – величина продувки, %.

Продувка системи ефективна тільки в тому випадку, якщо карбонатна жорсткість доданої води значно нижче за карбонатну жорсткість води у системі. Інакше необхідна настільки велика витрата підживлюючої води , що додавання її буде просто неекономічне і тому вигідніше буде застосовувати хімічну обробку води. Додаткова вода обов'язково повинна очищуватися від зависі та часток біологічного походження, які також можуть відкладатися в теплообмінниках та погіршувати їх стан.

При завищеній лужності підживлюючої води найбільш поширеними методами реагентної обробки води є підкислення, фосфатування, рекарбонізація.

У ряді випадків для обробки виробничних стічних вод, наприклад, металургійних заводів, можуть бути застосовані відходи виробництва. Для запобігання випадінню карбонатних відкладень у системі оборотного водопостачання установки очистки доменного газу застосовується обробка води вуглекислотою, яка міститься у димових газах. В результаті такої обробки (рекарбонізації) в газоочисних апаратах, трубопроводах, насосах і градирнях інтенсивних карбонатних відкладень не спостерігається.


    1. Існуючі методи запобігання сольових відкладень

У теперішній час розроблено велику кількість методів протинакипної обробки води. Це обумовлено різноманітністю умов експлуатації оборотних систем водопостачання. Умовно всі методи можна поділити на реагентні (ті, що основані на додаванні в оборотну або підживлюючу воду якихось реагентів) та безреагентні (фізичні).

До першої групи слід віднести регулювання продувки, підкислення, рекарбонізацію, реагентне і катіоні тне пом’якшення, знесолювання. До другої групи – фосфатування, додавання комплексонів, фізичні методи. Кислотно-фосфатна обробка води є комбінованим методом запобігання випадінню щільних сольових відкладень.

Вибір того чи іншого засобу обробки води з метою запобігання карбонатних відкладень залежить головним чином від якості вод, що використовується і місцевих умов (конструкції теплообмінних апаратів, температури продукту, що охолоджується, степені нагріву охолоджуючої води та швидкості її руху в апаратах, типу охолоджувача оборотної вод тощо).

Підкислення води є одним з традиційних методів і розповсюджених методів обробки води. У виробництві, для цієї мети, звичайно використовують сірчану і соляну кислоту. Підкислення заключається у зниженні лужності води шляхом переводу бікарбонатів у добре розчинні солі не карбонатної жорсткості згідно реакціями:

Ca(HCO3)2 + H 2SO4 CaSO4 + 2H2O + 2CO2 (4.4.1)

Ca(HCO3)2 + 2HCL CaCl2 + H2O + 2CO2. (4.4.2)

Як видно з реакції, при підкисленні води одночасно зі зниженням у ній бікарбонатів кальцію діється видалення вільної вуглекислоти, яка у свою чергу забезпечує стабільність остаточних воді бікарбонатів. Перевагами кислотної обробки води є можливість її застосування для великих діапазонів карбонатної жорсткості води. Підкислення використовують при будь-яких величинах лужності, загальної жорсткості природних вод та при будь-яких коефіцієнтах концентрування вод в системах.

До цієї ж групи методів підкислення відноситься обробка оборотної води амонійними солями сильних кислот, які вступають з гідрокарбонатом в обмінну реакцію:

Ca(HCO3)2 + 2NH 4Cl 2NH4HCO3 + CaCl2.; (4.4.3)

Ca(HCO3)2 + (NH4)2SO4 2NH4HCO3 + CaSO4. (4.4.4)

На градирні йде реакція розкладання бікарбонату амонію:

NH4HCO3 NH3 + CO2 + H 2O. (4.4.5)

В результаті цього процесу відбувається зрушення реакції вправо, що приводить до перетворення солей тимчасової жорсткості у постійну..

При обробці оборотної води солями амонію зменшується агресивність води тому, що розчини солей амонію мають слаболужну реакцію, окрім того, до точності дозування пред’являються менш високі вимоги. Однак з одним з головних недоліків вказаного методу обробці охолоджуючої води є збільшення у продув очних водах, що скидаються у водойми концентрації іонів амонію, вміст яких у воді природних джерел строго обмежено.

Одним із засобів боротьби з відкладенням карбонату кальцію у воді, що застосовуються для охолодження теплообмінної апаратури, зокрема конденсаторів турбін, є фосфатування води.

Фосфатування. Метод фосфатування рекомендується застосовувати для обробки вод в системах оборотного водопостачання з порівняно невисокою лужністю (до 5,5 мг-екв/л). При фосфатуванні охолоджуючої води додають у невеликих кількостях різні фосфати, що гальмують кристалізацію карбонату кальцію і стабілізують перенасичені розчини Ca(HCO3)2. Важливою особливістю методу фосфатування є то, що фосфати не володіють агресивними властивостями і до точності їх дозування не пред’являють високих вимог.

В якості реагентів фосфатної обробки застосовуються головним чином гексаметафосфат натрію (Na6P6O18) і триполіфосфат натрію Na5P3O10, іноді тринатрійфосфат Na3PO4 12H2O та суперфосфат Ca(H2PO4)2, в яких зміст P2O5 складає 50-52% [5,38,87,88].

У присутності невеличких концентрацій поліфосфатів на поверхні мікрокристалів карбонату кальцію (CaCO3) утворюється адсорбціонно-хімічне сполучення, яке попереджує впадіння з розчину малорозчинного карбонату кальцію:

Na6P6O18 + 2CaCO3 Na2Ca 2P6O18 + 2Na2CO3. (4.4.6)

Перевагою фосфатування є простота та компактність установок. Фосфатна обробка охолоджуючої води у системах оборотного водопостачання отримала найбільше роз поширення завдяки надійності та високій стабілізуючій ефективності цього методу.

Для боротьби з перенасиченістю карбонатом кальцію застосовують також обробку вод димовими газами, які містять вуглекислоту – метод рекарбонізації. Суть цього методу заключається у насиченні води вуглекислим газом з метою підтримки вуглекислотної рівноваги і запобігання випадінню карбонатних відкладень шляхом попередження розпаду бікарбонатів:

CaCO3 + CO2 + H 2O Ca(HCO3)2. (4.4.7)

Незважаючи на високу ефективність, даний метод має недоліки: необхідність строгого дозування димових газів щоб уникнути корозії в системі, небезпечність для обслуговуючого персоналу у зв’язку з наявністю у газах окисі вуглецю та великих капітальних затрат на будівництво установки.

Рекарбонізацію димовими газами застосовують при лужності води, що додається до 3,5мг-экв/л і коефіцієнтах концентрування, які не перевищують , 1,5.

Фосфатно-кислотна обробка – застосовується при підвищеній лужності додаткової води (більше 5 мг-екв/л) з метою зменшення продувки оборотних систем та зниження корозії охолоджуючої апаратури. Зниження продувки досягається переводом частин карбонатних солей у розчинні сполучення шляхом підкислення; зниження агресивної активності досягається зменшенням доз кислот та захисними антикорозійними властивостями фосфатів. Цей метод застосовується на коксохімічних підприємствах.
4.5 Методи запобігання корозійного зносу металів

При створенні повністю замкнених систем оборотного водопостачання важливе значення поряд із запобіганням щільних сольових відкладень має запобігання корозійного зносу устаткування трубопроводів. Зокрема це відноситься до газо очисток великовантажних доменних печей, що працюють з підвищеним тиском газу.

Відомо, що у розчинах які містять вугільну кислоту, вуглеводисті сталі піддаються значним корозійним руйнуванням.

Величина швидкості корозії в різних системах, що містять розчинений вуглекислий газ, різна, крім того, недостатньо вивчений механізм протікання цього процесу. Усе це не дозволяє прогнозувати корозійну стійкість устаткування в умовах роботи цілком замкнених систем оборотного водопостачання.

У водних розчинах вуглекислотних сполучень існує динамічна рівновага між різними формами вуглевої кислоти:
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