что такое коэффициент упаривания оборотной воды
Что такое коэффициент упаривания оборотной воды
Основная часть природной воды, потребляемой ТЭС и АЭС используется в системах охлаждения для конденсации пара. Расходы охлаждающей воды достаточно велики ( на конденсацию пара), например, ее расход для конденсаторов одной турбины составляет около или соответственно для ГРЭС
Основные требования к качеству охлаждающей воды сводятся к тому, чтобы она имела температуру, обеспечивающую требуемую глубину вакуума в конденсаторе, не вызывала при нагреве образования в системе охлаждения минеральных отложений и биологических обрастаний, а также коррозии оборудования и трубопроводов. Естественно, что при столь больших расходах воды, охлаждающей конденсаторы, и газоохладители, неправомерно ставить вопрос об ее тщательной очистке с удалением всех примесей, склонных к образованию отложений и коррозионному воздействию на материалы охлаждающей системы.
Для охлаждения конденсаторов используются прямоточные системы при наличии водотоков с большим дебитом воды или оборотные системы двух типов:
2) с градирнями или брызгальными бассейнами.
Рис. 7.1. Схема прямоточного охлаждения конденсаторов:
береговой насосной; насос
Рис. 7.2. Схема оборотного охлаждения конденсатора с градирней:
насос; воды в градирне на испарение и унос; оборотной воды; в систему свежей воды
Для солей, не образующих трудно растворимых соединений при нагреве воды в системе охлаждения, баланс масс в установившемся режиме записывается в виде:
| C доб / Р доб = C цирк · ( Р ун + Р прод ), | (7.2) |
| Продувка системы оборотного охлаждения | Коэффициент концентрирования | |
| Градирни с каплеуловителями | Градирни без каплеуловителей | |
| 0 | 41.0 | 4.00 |
| 0.5 | 3.68 | 2.50 |
| 1.0 | 2.42 | 2.00 |
| 2.0 | 1.73 | 1.60 |
| 4.0 | 1.37 | 1.33 |
| 6.0 | 1.30 | 1.28 |
Сокращение величины продувки приводит к повышению кратности концентрирования и, следовательно, к значительному росту солесодержания циркуляционной воды. При величина k к определяется потерями воды из системы за счет капельного уноса.
Так как теплопроводность кальциевых отложений на порядок меньше теплопроводности металла конденсаторных трубок, с ростом толщины накипи на них повышается температура конденсации пара и снижается вакуум в конденсаторе. Ухудшение вакуума на 1% требует увеличения расхода пара на 1.4% для поддержания номинальной мощности энергоустановки. Таким образом, отложения в СОО приводят к значительному пережогу топлива при выработке электроэнергии.
Несмотря на отмеченный факт, а также на то, что в СОО температура охлаждающей воды на входе в конденсаторы выше, чем при использовании прямоточных систем охлаждения или в оборотных системах с водохранилищами, использование градирен позволяет резко снизить сброс подогретой воды в водотоки и водоемы, предотвращая их » тепловое » отравление. Кроме того, оборотные системы единственно приемлемы в условиях ограниченного дебита воды.
Для предотвращения образований минеральных отложений в конденсаторах в оборотных системах применяют:
Для предотвращения биологических обрастаний в системах охлаждения, которые являются идеальной средой для роста живых организмов, т.к. снабжаются кислородом, теплом, светом, а также для удаления сформировавшихся удалений применяются очистка конденсаторных трубок резиновыми шариками и обработка воды сильными окислителями.
| Ж к.пред · ( Р ун + Р прод ) = Ж к.доб · ( Р исп + Р ун + Р прод ), | (7.4) |
Значения Ж к.пред обычно определяются опытным путем для конкретных условий работы СОО. На основе обобщения опытных данных для добавочных природных вод с окисляемостью до на в интервале температур была предложена формула для определения Ж к. пред :
Потери воды на испарение в градирнях, %, определяются из выражения:
где теплоты, отдаваемой охлаждающей водой за счет ее испарения в градирне ( весной и ); температуры в градирне.
Потери воды в результате уноса капель колеблется от до в зависимости от скорости ветра и типа градирни, а также зависят от наличия и эффективности работы брызгоуловителей в градирнях (табл. 7.2).
| Тип охлаждающих устройств | Потери, % |
| Брызгальные бассейны производительностью более | |
| Открытие градирни с решетками, жалюзи | |
| Башенные градирни с площадью оросителя до | |
| Башенные градирни с площадью орошения более | 0.5 |
| Башенные градирни с площадью орошения более | 0.05 |
| Вентиляторные градирни с каплеуловителями |
Пример 7.1. Онлайн расчет Определить размер продувки СОО, стабилизирующей циркуляционную воду, при следующих условиях ее работы:
Ж к.пред = 11.2/2.8 = 4.0 мг-экв/дм 3 ;
P исп = 0.16 · 0.75 · 12 = 1.44%
P доб = 1.44 + 0.5 + 1.26 = 3.20%
P исп = 0.16 · 1.0 · 12 = 1.92%
Р доб = Р исп + Р ун + Р прод = 1.92 + 0.5 + 1.85 = 4.27%.
Отметим, что чем меньше разность тем больше должна быть величина продувки. Обычно для добавочной воды с стабилизацию циркуляционной воды проводят комплексным методом, совмещающим продувку и обработку циркуляционной воды химическими реагентами, к которым относят подкисление, фосфатирование, рекарбонизацию дымовым газом.
Расчет оборотной системы водоснабжения
При этом она многократно и последовательно подвергается различным физико-химическим воздействиям – изменяет температуру, аэрируется, в некоторых случаях загрязняется и частично теряется вследствие испарения и капельного уноса в атмосферу. Испарение части воды вызывает постепенное повышение ее минерализации.
Вода становится коррозионно-активной, способной к отложению минеральных солей, постепенно в ней накапливаются пыль и продукты коррозии. Поэтому для восполнения потерь оборотной воды и восстановления ее качества системы получают подпиточную воду.
Оборотное водоснабжение можно осуществить в виде единой системы для всего промышленного предприятия либо в виде отдельных циклов для отдельного цеха или группы цехов.
В обычных системах оборотного водоснабжения, где циркулирующая вода не загрязняется технологическими продуктами, повышение минерализации предотвращается продувкой (сбросом части оборотной воды) и пополнением системы подпиточной свежей водой из природных источников, которая проходит необходимую очистку и корректировку состава.
В зависимости от качества оборотной воды и требований, предъявляемых к качеству потребляемой воды, часть общего расхода оборотной воды может подвергаться обработке (умягчению, обессоливанию, удалению взвесей и т.п.) с последующим возвращением ее в систему.
Вместо свежей воды для подпитки можно использовать дочищенную до норм качества технической воды смесь промышленных и бытовых сточных вод, предварительно прошедших биологическую очистку, либо промышленные стоки после достаточно глубокой локальной физико-химической очистки.
Подпитка замкнутых систем свежей водой допускается в случае, если недостаточно очищенных сточных вод для восполнения потерь воды.
Схема оборотной системы водоснабжения с охлаждением воды и подпиткой свежей водой из водоема представлена далее.
ОХЛ – система охлаждения воды; НС – насосная станция;
Q – расход оборотной воды;
Q 1 – потери воды при испарении;
Q 2 – потери воды при разбрызгивании;
Q 3 – потери воды при продувке
Рис. Схема оборотной системы водоснабжения
где Кисп – коэффициент, учитывающий долю теплоотдачи испарением в общей теплоотдаче, принимаемый для брызгальных бассейнов и градирен в зависимости от температуры воздуха (по сухому термометру), а для водохранилищ (прудов )- охладителей в зависимости от естественной температуры в водотоке;
Δ t – перепад температур воды, о С ;
Q – расход оборотной воды, м 3 /ч.
Перепад температур воды равен
где t 1 – температура воды, поступающей на охладитель (пруд, брызгальный бассейн, градирню); t 2 – температура охлажденной воды.
Что такое коэффициент упаривания оборотной воды
Характеристики воды для оборотного водоснабжения для установки изомеризации
Маленьких Владислав Сергеевич,
аспирант Омского государственного технического университета.
Статья рассказывает о рациональном использовании водных ресурсов в нефтеперерабатывающей промышленности в качестве хладагента, раскрывает связанные с этим проблемы и предлагает пути к их решению. Основное внимание автор акцентирует на влиянии качества воды на износ оборудования и эффективность технологического процесса.
Ключевые слова и фразы: оборотное водоснабжение, качество воды, реагентная обработка воды, коррозия, установка изомеризации.
Актуальность проблемы обусловлена тем, что использование воды в качестве охлаждающего агента приводит к возникновению проблем коррозии, образованию накипи, загрязнения, развития и роста микроорганизмов в водооборотных циклах, образованию сточных вод.
Данные проблемы оказывают серьезное влияние на процесс производства, снижая эффективность теплопередачи, увеличивая расход энергии и повышая эксплуатационные затраты, объем и качество сточных вод.
Все эти проблемы тесно связаны между собой и программы обработки оборотной воды учитывают их комплексное решение. Задача реагентной обработки – предотвратить выпадение солей жесткости и отложение микробиологических загрязнений в теплообменном оборудовании, а также обеспечить коррозионную защиту оборудования водооборотных циклов.
Исходя из вышеизложенного, целью работы является исследование качества подпиточной, оборотной воды блока оборотного водоснабжения установки изомеризации.
Анализ качества подпиточной, оборотной воды
Согласно действующему документу ВУТП-97 от 1997г., качество оборотной и подпиточной воды при комплексной обработке должно отвечать следующим показателям (таблица 1).
взвешенные вещества, мг/л
сульфаты не более, мг/л SO4
хлориды не более, мг/л Cl
общее солесодержание, мг/л
карбонатная жесткость, мг-экв/л
некарбонатная жесткость, мг-экв/л
При солесодержании подпиточной воды более 500 мг/л производится сравнение вариантов:
— снижение солесодержания подпиточной воды,
— применение увеличенной промывки оборотной воды,
— использование специальных ингибиторов, работающих в оборотной воде с солесодержанием более 2000 мг/л,
— принимается наиболее рациональный вариант.
Свежая вода, подаваемая в системы оборотного водоснабжения, должна подвергаться очистке до кондиции, обеспечивающей качество подпиточной воды, указанное в пункте таблице.
За 2 года эксплуатации блока оборотного водоснабжения установки изомеризации выявлено, что в зимний период тепловая нагрузка на градирню снижается, в результате чего коэффициент упаривания (Ку) снижается до 1,6-2,0, в летний период наоборот, тепловая нагрузка увеличивается, в результате чего Ку повышается до 3,0-3,8 (график №1). В результате работы блока оборотного водоснабжения на оптимальном режиме в зимний период возможна его работа без проведения промывок системы, а в летний требуется корректировка солевого баланса оборотной воды.
График 1. Изменение коэффициента упаривания оборотной воды БОВ.
Подпиточная вода характеризовалась стабильным качеством на всем протяжении работы блока оборотного водоснабжения, показатели качества соответствовали нормативным требованиям, за исключением содержания взвешенных веществ и рН среды. Концентрация взвешенных веществ превышала допустимое значение (график №2), преимущественно, в весенне-летний период времени.
График 2. Изменение содержания взвешенных веществ в подпиточной и оборотной воде БОВ-Изомеризации, мг/л.
Сезонные изменения происходят и с рН подпиточной воды, в весенне-летний период рН увеличивается, в осенне-зимний период значение рН снижается (график №3). В последнее время отмечена тенденция увеличения рН свежей воды в реке Иртыш, свыше 8,5 ед. (в зимнее время).
График 3. Изменение pH подпиточной и оборотной воды БОВ-Изомеризации, ед.
Из графика №3 видно, что рН речной воды, поступающей на установку химводоочистки и насосную станцию водоподъёма, имеют расхождения значений от 0,5 до 1,0 ед. Причиной расхождений может служить колебание качества речной воды.
Оборотная вода по своему качеству не всегда отвечала нормативным требованиям, предъявляемым к качеству оборотной воды. В летний период времени, при увлечении температуры окружающего воздуха (график №4), происходило увеличение доли испаряемой воды, что вызывало рост карбонатной жесткости, коэффициент упаривания при этом составлял – 3,0-3,8 (график №1). Повышение содержания кальция (карбонатной жесткости) в оборотной воде свыше 90 мг/л приводит к образованию накипи и как следствие ухудшению охлаждения на холодильном оборудовании обслуживаемых установок. Предельное значение содержания кальция в оборотной воде, определено методом корреляции содержания кальция и карбонатной жесткости оборотной воды.
График 4. Изменение температур блока оборотного водоснабжения установки изомеризации, о С.
Как упоминалось ранее, содержание взвешенных веществ в оборотной воде превышало допустимое значение (график №2). Превышение сверх нормативного значения содержания взвешенных веществ составляло в среднем в 2-3 раза, в отдельный период зафиксировано значение – 308,0 мг/л (26.06.2012г.). Причинами высокого содержания взвешенных веществ является недостаточная и неэффективная фильтрация оборотной и подпиточной воды.
По данным еженедельного мониторинга оборотной воды, содержание нефтепродукта в оборотной воде, направляемой с блока оборотного водоснабжения на установку изомеризации, не превышало нормативного значения.
рН оборотной воды за весь период эксплуатации превышал требуемый диапазон и в среднем составил 8,7 ед. превышения имеют место в случаях превышения рН подпиточной воды (график №3).
На графике №5 представлена динамика изменения скорости коррозии в оборотной воде блока оборотного водоснабжения. Из графика видно, что скорость коррозии в период январь-май 2011г. не превышала нормативное значение не более 0,1 мм/год и в среднем составила – 0,0629 мм/год. В период июнь-август 2011г. произошло увеличение скорости коррозии до 0,4712 мм/год, причиной этого явилось увеличение содержания взвешенных веществ в подпиточной воде и как следствие в оборотной воде.
График 5. Изменение скорости коррозии в оборотной воде БОВ, мм/год.
В 2012г. скорость коррозии превышала нормативное значение не более 0,1 мм/год и в среднем составила – 0,1886 мм/год (0,1003-0,2519 мм/год). Превышение скорости коррозии объясняется отсутствием фильтрации подпиточной воды, что подтверждается результатами аналитического контроля по взвешенным веществам (график №2) и сниженным Ку оборотной воды (график №1) вследствие низкой температуры окружающего воздуха (график №4).
В большинстве случаев замеров скорости коррозии, коррозия является подшламовой, т.к. высокое содержание взвешенных веществ в обороной воде, способствует их осаждению на поверхности пластинок коррозии. Дополнительно осаждению взвешенных веществ на поверхность пластинок коррозии способствуют и условия их экспозиции, в условиях низких линейных скоростей оборотной воды (камера охлажденной воды).
Необходимо отметить, что в начальный период работы блока оборотного водоснабжения скорость коррозии отвечала нормативным требованиям, но в последующие периоды с увеличением содержание взвешенных веществ увеличилось (апрель 2011 г. – декабрь 2012 г.) она возросла.
Таким образом, превышение скорости коррозии в оборотной происходит по причине превышения содержания взвешенных веществ сверх нормативного значения.
1. Качество подпиточной воды не соответствует предъявляемым нормам по показателю качества – взвешенные вещества, на блоке оборотного водоснабжения. Отсутствует возможность отдельной фильтрации оборотной и подпиточной воды, что приводит к увеличению взвешенных веществ в оборотной воде и как следствие увеличению скорости коррозии.
2. Отсутствие поточного солемера и клапана продувки оборотной воды не позволяет в летний период поддерживать требуемый Ку, что приводит к отложению солей жесткости на оборудовании установки изомеризации, и неравномерности реагентной обработки блока оборотного водоснабжения, вследствие периодических промывок оборотной воды.
1. Ольков П.Л. Водоснабжение нефтеперерабатывающих заводов. – Уфа.: Уфимский нефтяной институт, 1998. 68с.
2. Сомов М.А. Водопроводные системы и сооружения. Учебник для вузов. – М.: Стройиздат, 1988. 399с.
3. Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений массовой концентрации ионов меди в природных и сточных водах фотометрическим методом с диэтилдитиокарбаматом свинца. ПНД Ф 14.1:2.48-96. – М.: ГУАК Минприроды РФ, 1996.
4. Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений рН в водах потенциометрическим методом. ПНД Ф 14.1:2:3:4.121-97. – М.: ГУАК Минприроды РФ, 1997.
7. СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. – М.: Стройиздат. 1986. 120с.
Поступила в редакцию 22.08.2013 г.
На основании [1, п.11.76] размещение охладителей на площадке предприятий необходимо предусматривать из условия обеспечения свободного доступа к ним воздуха, а так же наименьшей протяженности трубопроводов и каналов. При этом необходимо учитывать направление зимних ветров для исключения обмерзания зданий и сооружений. При размещении охладителей на генплане площадки предприятия необходимо выдержать минимальные расстояния между ними и расположенными вблизи зданиями и дорогами, которые принимаются в соответствии с [3, п.3.36] и таблице 5.3.
Расстояние до секционных вентиляторных градирен, м
Внутризаводские железнодорожные пути
Автодороги внутризаводские и подъездные
6 Обработка оборотной воды
Нормальной работе систем производственного водоснабжения препятствуют отложения и обрастания, образующиеся в теплообменных аппаратах, трубопроводах, градирнях в процессе эксплуатации. Прежде всего, это карбонат кальция, отлагающийся на внутренней поверхности оборудования вследствие нарушения углекислотного равновесия в системе оборотного водоснабжения, а так же, биологические обрастания, представляющие собой биоценоз микроорганизмов, развивающихся в определенных стабильных во времени условиях.
6.1 Предотвращение карбонатных отложений в системах оборотного водоснабжения
Солевой баланс систем оборотного водоснабжения зависит от концентрации солей, поступающих в системы с добавочной водой. Характер и величина изменений концентраций солей зависит от растворимости их, физико-химических процессов, происходящих с ними, водного режима оборотной системы и от его параметров.
Соли, поступающие в системы оборотного водоснабжения с добавочной водой, делятся на две основные группы:
— к первой относятся соли хорошо растворимые (хлориды калия, натрия, кальция, магния, железа);
— ко второй – соли, которые вследствие недостаточной растворимости или физико-химических превращений могут выпадать в осадок (сульфаты и бикарбонаты кальция).
Отложения карбоната кальция образуются наиболее интенсивно на поверхности теплообмена вследствие нарушения углекислотного равновесия в системах оборотного водоснабжения.
Эти отложения типичны для систем, использующих в качестве добавочной, воду с высокой жесткостью и щелочностью (артезианскую).
Концентрация равновесной углекислоты зависит от:
В качестве показателя интенсивности карбонатной агрессии принимается индекс насыщения воды карбонатом кальция (индекс Ланжелье)
, где рН0 – замеренная величина рН, при её фактической температуре;
рНs – величина рН, соответствующая равновесному насыщению воды карбонатом кальция.
, где f1(t), f2(Ca 2+ ), f3(Щ) и f4(P) – величины, зависящие соответственно от температуры воды, содержания в ней кальция, щелочности и общего солесодержания, определяемые по номограмме 
.
При J >0,2 вода склонна к образованию карбонатных отложений; при J 6 7 8 9 10 11 12
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Оборотное водоснабжение – проблемы и реализация оптимального варианта их решения
Авторы: Е.К. Казимиров (ООО «Азов»), О.Е. Казимиров (ОАО «Дизель»).
Опубликовано в журнале Химическая техника №9/2016
Эффективное (в том числе экономичное и экологичное) водопользование предполагает рост промышленного производства без увеличения водопотребления при обязательном уменьшении загрязнения поверхностных вод (реки, озера и т.п.). Именно такого положения удалось добиться в Германии [1], где река Рейн – клоака в середине прошлого века – превратилась сегодня в экологически чистую реку, тогда как наша Волга, имевшая в 50-е годы прошлого века воду практически питьевого качества, сегодня квалифицирована (весьма осторожно) как экологически неблагонадежный водоем, а местами как сильно загрязненный [2].
Согласно данным Государственного доклада, общий расход воды на все виды экологической деятельности в 2013 г. составлял 192 млн. м3/год, в том числе 138,5 млн. м3 (72%) покрывались за счет оборотно-повторного водопользования [3].
Весомость оборотных систем в общем водопотреблении подчеркивает актуальность работ по оптимизации их функционирования.
Известные данные [4] о расходе свежей воды в оборотных системах в зависимости от коэффициента упаривания приведены в табл. 1. Согласно данным этой таблицы, значимое уменьшение расхода свежей воды на подпитку достигается при увеличении коэффициента упаривания до 3. Однако при увеличении коэффициента упаривания (т.е. при существенном увеличении испарения сетевой воды) резко возрастают концентрационные показатели основных ингредиентов: БПК (карбонатная и общая жесткость, суммарная концентрация хлоридов и сульфатов), а также солесодержание. Рост данных показателей приводит к увеличению в оборотной сети накипеобразования, коррозии, биобрастания.
Расход свежей воды в оборотной системе в зависимости от коэффициента упаривания
| Коэффициент упаривания | Производительность оборотной системы водопользования, м3/ч | |||
| 1 000 | 2 500 | 5 000 | 10 000 | |
| 1,2 | 60 | 150 | 300 | 600 |
| 1,3 | 50 | 125 | 25 | 400 |
| 1,5 | 30 | 75 | 150 | 300 |
| 2,0 | 20 | 50 | 100 | 200 |
| 3,0 | 15 | 38 | 75 | 150 |
| 4,0 | 14 | 33 | 67 | 133 |
| 5,0 | 13 | 31 | 63 | 125 |
По данным обследования оборотной системы химического цеха, работавшей при подпитке окской водой (карбонатная жесткость – 3,7…4,1 мг-экв/л), теплообменники приходилось чистить 13–15 раз/год, т.е. чаще, чем 1 раз в месяц. Перерасход водопотребления за счет накипеотложений увеличивался на 30–40%.
Рис. 1. Трубный пучок охладителя компрессора с отложениями накипи
Каждые 2–4 месяца выводили на чистку теплообменники компрессорных цехов Старооскольского и Белгородского цементных заводов при перерасходе технической подпиточной воды на 20–30%. Трубные пучки охладителя компрессора почти полностью забивались отложениями накипи (рис. 1). Средняя скорость образования отложений на поверхностях теплообменника достигала 0,81 г/(м2⋅ч) при норме 0,25 г/(м2⋅ч) [5]. Затраты только на чистку теплообменников компрессорного цеха на Старооскольском цементном заводе составляли в среднем 740 000 руб./год.
В ОАО «Севуралбокситруда» используется оборотная вода для охлаждения промежуточных холодильников и в рубашках цилиндров первой и второй ступени сжатия компрессоров 4ВМ 10-100/8. Два раза в год компрессоры останавливали на чистку от накипи. Продолжительность остановки – не менее двух недель. Перерасход электроэнергии на производство сжатого воздуха только на трех шахтах составил 1 925 000 кВт⋅ч в год или в денежном выражении при тарифе 1,5 руб./кВт⋅ч – 2 887 500 руб/год.
Увеличение коррозионной активности сетевой воды связано (наряду с другими факторами) с показателем суммарной концентрации иона хлора и сульфатов (Cl– + + SO–2 4) в сетевой воде. Многочисленные эксперименты и данные обследований показывают, что при увеличении этого показателя с 500 мг/л до 2 500 мг/л скорость коррозии возрастает с 0,93 до 1,8 г/(м2⋅ч) при норме 0,25 г/(м2⋅ч).
Как показали данные обследования при использовании сетевой воды без отработки, коррозия носит наиболее опасный (язвенный) характер. В промежуточных холодильниках в оборотных системах шахт ОАО «СУБР» на теплопередающих поверхностях обнаружены язвы диаметром 2…6 мм и глубиной 1,2..2,5 мм. Число язв составляет 0,5/см2, что характерно для равномерной коррозии.
На биобрастания в оборотных системах основное влияние оказывали следующие показатели: БПК (содержание биологически усвояемых органических веществ), содержание биогенных элементов (фосфор, азот), концентрация кислорода, температура.
На Старооскольском цементном заводе показатель БПК технической воды составлял 12 мг-экв/л, содержание фосфатов – 0,37 мг/л, общего азота – 3 мг/л. Максимальная скорость отложений (в летнее время) составляла 0,099 (г/м2⋅ч) при норме 0,07 г/(м2⋅ч). При использовании электрохимической обработки сетевой воды биобрастание снизилось до нормативных показателей, т.е. наблюдался эффект инактивации бактерий и микрофлоры, наблюдаемый и другими исследователями [6].
Отмеченный рост накипеобразования, коррозии и биобрастания в системах оборотного водопользования не позволяет их эффективно эксплуатировать без специальных систем водоподготовки. Предлагаемые в технической литературе около десятка способов водоподготовки подпиточной и сетевой оборотной воды требуют анализа данных их промышленного использования с целью должной оценки их технологичности.
В ООО «Азов» накоплен большой опыт использования электрохимического способа водоподготовки, который предлагается рассмотреть на фоне наиболее часто предлагаемых на практике.
Рис. 2. Система оборотного водопотребления с различными системами водоподготовки
1 – градирня испарителя; 2 – сетевой насос; 3 – установки дозирования ингибиторов накипеобразования, коррозии и биобрастания; 4 – ионообменная установка; 5 – электрохимический аппарат типа АЭ-А-350; 6 – потребитель оборотной воды; П – подпиточная вода; Р1, Р2, Р3 – потери воды на испарение, брызгоунос и коррекционный сброс соответственно
На рис. 2 представлены упрощенные схемы трех способов водоподготовки:
Ионообменный способ заключается в фильтрации исходной воды через натрий-катионитовые фильтры, которые позволяют извлекать из воды ионы кальция и магния.
Основными расходными материалами являются хлорид натрия (регенерация) и промывочная вода. Процесс – многостадийный, включает узел приготовления раствора хлорида натрия и его периодическое дозирование, узел фильтрации, цикл взрыхления и промывки фильтров. В процессе эксплуатации необходим аналитический контроль химического состава воды.
Комплексонатный способ заключается в дозировании фосфорорганических антинакипинов и антикоррозионных реагентов, а также ингибиторов биообрастания.
Используемые реагенты сбрасываются с продувочными водами в канализационный коллектор предприятия. В процессе эксплуатации необходим строгий аналитический контроль за содержанием реагентов в сетевой воде.
Рис. 3. Основные элементы аппарата:
1 – электродная кассета; 2 – графитированный анод;
3 – ограничитель потока; 4 – стальной катод; 5 – корпус аппарата; 6 – фланец входа; 7 – фланец выхода;
8 – фланец крышки
Электрохимический способ заключается в пропускании сетевой воды через электродную кассету (рис. 3), на стальных катодах которой осаждаются избыточные соли жесткости (рис. 4). Электрохимический аппарат не допускает перенасыщения сетевой воды солями жесткости. Уловленные соли жесткости периодически (через 2–4 месяца) извлекаются из аппарата, имеют пятый класс опасности (практически – мел) и используются, как правило, для выравнивания местности.
Рис. 4. Кассета электрохимического аппарата с уловленными солями жесткости
В табл. 2 приведены отличительные особенности и расчетные параметры функционирования оборотной системы производительностью 1 000 м3/ч (коэффициент упаривания – 2, подпитка 20 м3/ч).
Отличительные особенности функционирования оборотной системы
(1000 м3/ч, жесткость общая подпиточной воды 5 мг-экв/л) со сравниваемыми способами водоподготовки
| Способ водоподготовки | Технологичность | Наличие дозировки ингибиторов | Наличие сброса химических веществ в водоемы | Расчетное количество сброса в водоемы, кг/год | Расход электро- энергии, кВт×ч/год | ||
| накипе- образования | коррозии | ||||||
| Ионообменный | Несколько стадий. Необходимость аналитического контроля и аппаратчика для обслуживания | – | + | + | + | 83 000 | |
| Комплексонатный | Необходимость строго аналитического контроля и варьированных дозировок | + | + | + | + | 1 000 | > 15 000 |
| Электрохимический | Процесс одностадийный. Отсутствие необходимости аналитического контроля и аппаратчика. Периодическая (4–5 раз в год) выгрузка уловленных солей жесткости (продолжительность – 4…6 ч) | – | – | – | – | – | > 18 000 |
В дополнение к табл. 2 надо отметить следующее:
Электрохимический способ водоподготовки успешно используется в промышленности. Например, на Старооскольском цементном заводе эксплуатируется водооборотная система производительностью 1 000 м3/ч (рис. 5) позволившая ликвидировать забивание трубок теплообменников солями жесткости (рис. 6), при соблюдении нормированных показателей по накипеобразованию, коррозии и биообрастанию сетевых систем.
Рис. 6. Трубная решетка воздухоохладителя компрессора без водоподготовки (а) и при ее наличии (б):
1 – трубки с рыхлой накипью; 2 – абсолютно чистые трубки
Теоретические аспекты работы антинакипных аппаратов изложены в публикациях [7].