ЗАПОБІГАННЯ УТВОРЕННЮ МІНЕРАЛЬНИХ ВІДКЛАДЕНЬ

Найбільш поширеним методом стабілізації охолоджуючої води є продування систем водяного охолоджування, тобто відведення частини оборотної води із заміною її свіжішою. При продуванні відбувається загальне пониження концентрації всіх домішок, у тому числі хлоридів і сульфатів, що, зокрема, сприяє послабленню процесів корозії в оборотній системі охолоджування. Виведення солей з оборотної системи здійснюється за рахунок організованого продування і втрат при краплинному віднесенні з градирні. Віднесення солей в результаті випаровування води дуже мале і в увагу не береться. Оскільки основним призначенням продування є підтримка карбонатної жорсткості оборотної води нижче гранично допустимою Ж_к.пр, значення цього продування можна визначити з рівняння балансу

(5.1)

звідки

(5.2)

де Ж_к.доб – карбонатна жорсткість води, що додається, мг-екв/кг;

р_вип, р_ун, р_прод – втрати води, що обертається в циклі охолоджування за рахунок випаровування, віднесення і продування, %.

Для природних вод з окислюваністю до 25 мг О₂/кг в інтервалі температур 303 – 338 К гранична стабільна карбонатна жорсткість може бути визначена за формулою Крушеля

(5.3)

де Ок – окислюваність води, мг О₂/кг;

Ж_нк – некарбонатна жорсткість води, мг-екв/кг;

t – температура води °С.

Втрати води на випаровування,|випаровування| %, визначаються з|із| виразу

(5.4)

де х – доля теплоти, що віддається охолоджуючою водою за рахунок її випаровування в градирні (влітку 1,0, взимку 0,5, навесні і осінню 0,75);

Δt – зниження температури води в градирні.

Втрати води в результаті|внаслідок| віднесення складають 0,25 – 3,5% об'єму|обсягу| оборотної води і залежать від наявності і ефективності роботи брызгоуловителей| в градирнях|.

Продування є|з'являється| простим протинакипним заходом|, проте|однак| воно доцільне лише у разі, коли витрати|затрати| на перекачування води і устаткування|обладнання| для продування не перевищують витрат|затрат| на інші способи корекції оборотної води.

Приклад 5.1.Визначити розмір продування оборотної системи за наступних умов її роботи: Ж_о = 3 мг-екв/кг; Ж_к = 2 мг-екв/кг; О_к = 21 мг О₂/кг; t_об.в = 40°C; Δt = 18°С; х = 0,5; р_ун = 0,5%.

Тоді

звідки Ж_к.пр = 5,02 мг-екв/кг.

Втрати на випаровування|випаровування| зимою складуть

Визначимо продування системи:

У літніх умовах розмір продування складатиме 1,42%, а необхідна для заповнення об'єму|обсягу| води в охолоджуючій системі кількість додаткової води

р_доб = р_вип + р_ун + р_прод = 2,88 + 1,0 + 1,42 = 5,3%.

Слід вказати, що збільшення краплинного віднесення може понизити|знизити| величину продування системи, але|та| не позначиться на кількості додаткової води, необ­хідної| для її підживлення. Крім того, збільшення краплинного віднесення надасть|виявлятиме| несприятливу дія на навколишнє середовище.

Зазвичай стабілізація охолоджуючої води поєднує комплекс заходів, що включають як продування, так і обробку води хімічними реагентами. До хімічних методів обробки охолоджуючої води відноситься підкислювання, рекарбонізація, фосфатування.

Підкислювання води проводиться з метою часткового зниження карбонатної жорсткості води до значення, рівного або декілька нижче Ж_к.пр. Для цього використовується сірчана кислота як найбільш дешевий і доступний реагент. Дозування сірчаної кислоти приводить, до заміщення бікарбонату кальцію його сульфатом:

Таким чином, при підкислюванні жорсткість охолоджуючої води Ж_оне змінюється. Крім того, при протіканні реакції (5.5) виділяється СО₂, який стабілізує частину бікарбонатів, що залишилася. При підкислюванні залишкова карбонатна жорсткість Ж_к.ост, мг-екв/кг, оборотної води служить буфером, оберігаючи систему від перекислення води і інтенсифікації корозії. Вона знаходиться із співвідношення

(5.6)

Витрата кислоти G, г/ч, на обробку додаткової води (підживлення системи охолоджування) приймається

(5.7)

де D – витрата додаткової води, м³/ч;

К – доля H₂SO₄ в технічній кислоті.

Рекомендується вибирати такий режим підкислювання, щоб значення Ж_к.ост не опускалося нижче 0,5 – 1 мг-екв/кг. Процес підкислювання небажаний при великій лужності початкової води, оскільки при цьому значно підвищується концентрація сульфатів в обробленій воді і зростає небезпека утворення відкладень CaSO₄ в трубках конденсаторів і посилення сульфатної корозії бетону – основного матеріалу сучасних градирень.

Запобігання процесу гідролізу бікарбонатів з утворенням СО₃^2– можна добитися за допомогою заповнення десорбованого в градирні СО₂ до рівноважної його концентрації в охолоджуючій воді. Оскільки стабілізація води в цьому випадку відбувається в результаті насичення її вуглекислим газом, процес називається рекарбонізацією води. Як джерело вуглекислоти на ТЕС використовують продукти згорання палива. Слід підкреслити, що при рекарбонізації не відбувається помітного збільшення солевмісту води, оскільки збільшення концентрації вільної вуглекислоти в охолоджуючій воді необхідне лише для запобігання розпаду бікарбонатів. Це обставина в умовах скидання води в природні водоймища значно зменшує їх забруднення домішками.

Продукти згорання містять СО₂, SO₂, азот і кисень. Сірчаний газ добре розчиняється у воді і реагує з бікарбонатами з утворенням вуглекислоти:

Як видно|показний|, кількість сульфатів у воді декілька підвищується|, але|та| при цьому відбувається|походить| перехід частини|частини| карбонатної жорсткості в некарбонатну (подібно до процесу підкислювання).

Основною технологічною операцією при введенні СО₂ у воду є організація процесу його розчинення. У технічних пристроях ступінь використання СО₂ складає 40 – 60%. При обороті води в градирні відбувається безперервна десорбція розчиненого СО₂, тому потрібне таке ж безперервне введення газу в циркулюючу воду. Продукти згорання відбираються за дымососом і очищаються від золи в сухих мультициклонах.

Подача газу в розчин може здійснюватися різними способами: барботажним|, у скрубері|, ежектором і ін. При барботажному| способі розчинення газу йде найбільш ефек­тивно| за рахунок розвиненої поверхні зіткнення газу і води, але|та| він вимагає великих витрат|затрат| на компримирование| газу. Застосування скруберів| з|із| насадкою дозволяє понизити|знизити| ці витрати|затрати| внаслідок|внаслідок| невеликого гідравлічного опору скрубера|. Проте|однак| самі скрубери| дуже громіздкі, вимагають великої витрати|затрати| металу і площ для розміще­ння|. Раціональнішою є|з'являється| схема з використанням ежектора (рис. 5.2). В цьому випадку відпадає необхідність стискування|стиснення| газу спеціальними вентиляторами, що істотно|суттєвий| знижує енергетичні втрати. Для зниження тиску|тиснення| газу і поліпшення|покращання| перемішування газу і води доцільно застосовувати апарати, розроблені в МЭИ [29]. Одним з них є|з'являється| апарат з|із| підведенням газоводяної суміші у внутрішній кільцевий перетин (рис. 5.3). В цьому випадку будуть

Рис. 5.2. Схема рекарбонізації охолоджуючої води з ежектором:

1 – дымосос; 2 – золоуловлювач; 3 – водоструминний ежектор; 4 – конденсатор; 5 – циркуляційний насос; 6 – насос подачі води на ежектор; 7 – барботажний пристрій; 8 – розпилювач

Рис. 5.3. Схема апарату з|із| внутрішньою трубою для рекарбонізації охолоджуючої води:

1 – корпус; 2 – внутрішня труба; 3 – нижній патрубок; 4 – ежектор; 5 – сопло; 6 – конус, що переміщається; 7 – відведення води; 8 – відведення газів; 9 – підведення газів

Рис. 5.4. Вихровий апарат для рекарбонізації охолоджуючої води:

1 – приймальна камера; 2, 4, 8 і 11 – відповідно водопідвідний, повітрянопідвідний, водовідвідний і газовідвідний патрубки; 3, 5—сопло і корпус ежектора; 6 – дросель; 7 – апарат, що випрямляє; 9 – тангенціальний апарат лопатки; 10 – корпус

повністю|цілком| відсутні витрати|затрати| на стискування|стиснення|, оскільки|тому що| газ подається в апарат за допомогою ежектора, в якому як робоче тіло використовується вода. Ще більшою інтенсивністю володіє апарат, в якому газоповітряна суміш утворюється в ежекторі, а процес відділення|відокремлення| газу, що не прореагував, проводиться|виробляє| в напірному гідроциклоні|, що розташований|схильному| на одній осі з|із| ежектором (рис. 5.4).

Фосфатування охолоджуючої води проводиться з метою гальмування процесу утворення твердої фази СаСО₃ з пересичених розчинів. Адсорбуючись на поверхні зародкових кристалів СаСО₃, фосфати гальмують їх подальше зростання, збільшують ступінь пересичення розчину і тим самим стабілізують воду. Для цієї мети застосовують гексаметафосфат натрію (NaPO₃)₆, триполифосфат (Na₅PO₃)₁₀, тетраполифосфат Na₆P₄О₁₃. Надлишкова концентрація фосфатів у воді, рівна 1 – 2 мг/кг PO₄^3–, дозволяє зберегти
високому солевмісті концентрату (до 50 – 100 г/кг). Необхідна якість дистиляту на випарниках даного типу (з одноступеневим або двохступеневим промиванням пари) в нормальних умовах експлуатації також завжди може бути забезпечена. Тому граничний солевміст концентрату тут встановлюють за значенням продування, яке рекомендується підтримувати не нижче 1 – 2%. При менших продуваннях в концентраті накопичується велика кількість шламу, який може повністю забити патрубки продувальних ліній.

Продування у випарниках, що працюють на воді, що пройшла спрощену обробку, зазвичай|звично| вище за ці значення. Проте|однак| на установках, останні ступені|рівні| яких знаходяться|перебувають| під порівняно глибоким вакуумом (тиск|тиснення| складає приблизно 0,01 МПа), при початковій|вихідній| воді, солевміст якої не перевищує 1500 – 2000 мг/кг, продування може мати ті ж або близькі до них значення (2 – 3%), при морській воді вона доходить до 30%.

Проте|однак| на багатоступеневих|багатоступінчатих| установках, що працюють на такій воді, солевміст дистиляту в наш час|нині| значно більший, ніж на установках, що працюють на зм'якшеній воді. Це пов'язано перш за все|передусім| з тим, що багатоступеневі|багатоступінчаті| випарні|випарювальні| установки, що працюють із|із| за­травкой| або з|із| підкислюванням початкової|вихідної| води, створювалися спочатку лише для опріснення|опрісняти| морських і солончакових вод в районах, де прісної води для водопостачання населення і промислових потреб|нужди| не вистачало. Глибоке знесолення тут не потрібне. Тому на установках такого типу|типу| найбільш ефективні методи очищення вторинної|повторної| пари (про­мивання| його в шарі конденсату) не застосовуються, а частина|частина| опрісненої|опрісняти| води, що використовується для компенсації втрат пари і конденсату електростанцій, піддається додатковій обробці на іонітних фільтрах. Надалі такі установ­ки| почали|починали| застосовувати також на крупних промислових ТЕЦ, на яких у промислового споживача велика частина|частина| пари втрачається|розгублює| або зворотний конденсат сильно забруднений. У таких умовах доочистці піддається вже майже весь дистилят всіх випарників.

Солевміст дистиляту багатоступеневих|багатоступінчатих| установок, що працюють на морській воді з|із| затравкой або з|із| кислотною обробкою початкової|вихідної| води, знаходиться|перебуває| зазвичай|звично| в межах до 5 мг/кг при випарниках з|із| винесеною зоною кипіння і до 20 – 30 мг/кг при випарниках миттєвого скипання. При роботі на прісній воді солевміст дистиляту нижчий, проте|однак| і в цих умовах, коли ефективні засоби|кошти| очищення вторинної|повторної| пари випарників від віднесення краплинної вологи не застосовуються, а котли не мають, спеціальних пристроїв|устроїв|, при яких вони можуть працювати на живильній|живлячій| воді підвищеного солевмісту, дистилят можна використовувати як додаткову воду казанів лише після|потім| додаткової його об­робки|.

Одноступінчаті випарні|випарювальні| установки, що працюють на воді, що пройшла спрощену обробку, на електростанціях завжди призначаються для підготовки додаткової води котлів і обладнуютьсяся ефективними пристроями|устроями| по очищенню вторинної|повторної| пари. Якість дистиляту таких випарників практично така ж, як і на випарниках, що працюють на зм'якшеній воді.

7 СХЕМИ ВИПАРНИХ|випарювальні|