Контроль гидрохимического режима работы оборотных систем охлаждающего водоснабжения

На рис. 1.4 схематично показана система оборотного водо­снабжения промышленного предприятия с градирней в качестве охладителя воды.

При гидрохимическом контроле оборотной системы водоснаб­жения первоначально проверяется соблюдение следующих водных балансов:

TOC o "1-3" h z <7св = <7ст + <7бв= Ят + Яп, О-1)

<7бв = <?ис + Якш + Яп. п, (1-2)

Яст ~ Япр + Ят (1-3)

Qm = ЯТК + (1-4)

Где <7пр, quc, qKan и дп п — расходы воды на соответственно продувку системы, испарение, капельный вынос и потери воды в производ­ственных процессах; qm — расход отработанной воды; q*™K — сум­марный расход канализуемых с заводской территории вод; q™ — расход воды, сбрасываемой с осадками; qT, q„, q„, qm, qtXl и q6B —

Расходы соответственно технической (подпиточной), питьевой, сточной, свежей, оборотной и повторно используемой воды, а также безвозвратное водопотребление.

Из формул (1.1) и (1.2) следует:

TOC o "1-3" h z 0ст= «V + Qa ~ <7ис - <?кап - <7п. п. (1.5)

Коэффициент упаривания воды в системе оборотного водо­снабжения, характеризующий техническое совершенство ее рабо­ты, определяется по формуле

X - Зис +?кап + <?п. п _ Сц (1.6)

У fl + 0 С

^кап ^п. п п

Где Сц и Сп — концентрация консервативных ионов (например, хлорида или магния) соответственно в циркуляционной и подпи­точной воде.

Чем выше тем меньше qCB, но больше капиталовложения на подготовку циркуляционной воды. Среднее значение Ку на пред­приятиях РФ — 1,2. В большинстве промышленно развитых стра­нах мира Ку на порядок и более выше.

Контроль качества циркуляционной воды сводится к следу­ющим четырем требованиям: вода не должна вызывать солевых от­ложений, интенсивных коррозионных разрушений конструкцион­ных материалов, биологических обрастаний и отложений механи­ческих примесей.

Из четырех возможных в системах оборотного водоснабжения солевых отложений: карбонатных, сульфатных, фосфатных и си­ликатных — имеется надежная технология предотвращения пер­вых трех отложений, которая называется умягчением воды. Раз­работано несколько способов умягчения воды: физическое (с по­мощью нагрева воды, ультразвуковой, электрической и магнитной обработки ее), химическое (известковое и известково-содовое) и катионитовое (при регенерации катеонитов кислотами, поварен­ной солью и аммиаком). Наиболее употребительны из-за их на­дежности последние два способа. При доминировании в отложе­ниях карбонатов кальция эффективна кислотная обработка воды.

Об эксплуатационно-опасном образовании карбонатных отло­жений в охлаждающих системах оборотного водоснабжения су­дят [6] по величине произведения щелочности добавочной воды в мг-экв/дм3 на коэффициент упаривания воды. Если это про­изведение превышает 3,0, то рекомендуются мероприятия по пред­отвращению образования карбонатных отложений.

Для систем горячего водоснабжения и отопления контроль карбонатных отложений осуществляют с помощью карбонатного индекса, представляющего собой предельное значение произведе­ния щелочности на концентрацию кальция в воде (в мг-экв/дм3 каждая), выше которой интенсивность карбонатных отложений превышает 0,1 г/(м2 х ч). В табл. 1.8 приведены нормы предельного значения карбонатного индекса для некоторых распространенных систем горячего водоснабжения и отопления.

Антикоррозионная защита предусматривает изготовление от­ветственного оборудования систем оборотного водоснабжения (теплообменных аппаратов) из коррозионно-стойких металлов (латуни, титана и др.) и обработку воды ингибиторами коррозии (фосфатами, силикатами, хроматами и т. п.). В табл. 1.9 содержатся рекомендации по выбору способа обработки воды для централи­зованного горячего водоснабжения в закрытых системах тепло­снабжения.

Борьба с биообрастаниями по [6] сводится в основном к био - цидной обработке их хлором. Накоплен также положительный опыт по механическим методам удаления биообрастаний из теп­лообменных трубок конденсаторов, например метод «шомподосо - вания» или абразивного воздействия зернистой присадкой.

Очистка циркуляционной воды от механических примесей осу­ществляется на байпасе к основному контуру оборотного водо­снабжения, где устанавливают осветлительные сооружения, прак­тически аналогичные тем, которые применяют в коммунальном водоснабжении.

В то же время в оборотных системах водоснабжения, подвер­женных биологическим обрастаниям, при наиболее часто практи­куемых скоростях движения воды в трубках теплообменных аппа­ратов (1 м/с) взвешенные вещества ухудшают работу теплообмен - ного оборудования только в тех случаях, когда их концентрация достигает больших значений (примерно 2000 мг/дм3 в расчете на подпиточную воду). При концентрации 450—700 мг/дм3 взвешен­ные вещества способствуют некоторому повышению коэффициен­тов теплопередачи. При концентрациях 150-200 мг/дм3 эти коэф­фициенты повышаются еще более и теплопередача значительно улучшается по сравнению с теплопередачей контрольного аппа­рата, работающего на воде, практически не содержащей взвешен­ных веществ, при той же интенсивности развития биологических обрастаний. Это объясняется преобладанием процесса абразивного уноса биообрастаний водой, содержащей взвешенные вещества в указанных концентрациях, над процессом внедрения этих приме­сей в массу биообрастаний.

Примечания. 1. В табл. 1.9 ВД — вакуумная деаэрация; С — силикатная обработ­ка; М — магнитная обработка.

2. При наличии на тепловом пункте пара вместо вакуумной деаэрации следует предусмотреть атмосферную деаэрацию с охладителями деаэрированной воды.

3. Если в исходной воде концентрация СОа > 10 мг/дм3, то после вакуумной деаэ­рации следует предусмотреть подщелачивание ее до рН 8,3—8,5.

4. Магнитная обработка применяется при общей жесткости воды не более 10 мг-экв/л и при карбонатной жесткости более 4 мг-экв/дм3. Напряжение маг­нитного поля в рабочем зазоре магнитного аппарата < 159х103 А/м.

5. При содержании в воде Fe > 0,3 мг/дм3 предусматривается обезжелезивание воды независимо от наличия других способов обработки воды.

При снижении скорости движения воды в трубках теплообмен­ников абразивное действие взвешенных веществ значительно уменьшается.

На рис. 1.5 приведена допустимая концентрация взвешенных веществ в оборотной воде в зависимости от скорости движения ее в трубках.

V, м/с Рис. 1.5. Зависимость допустимой скорости движения оборотной воды в трубках теплообменных аппаратов (V) от концентрации взвешенных Веществ в ней (С)