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 К_К 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.

Контрольні запитання:

1. Поняття продувки та підживлення систем оборотного водопостачання.

2. Основні причини порушення водно-хімічного режиму роботи діючих систем водопостачання та водовідведення ПП.

3. Рівняння водно-сольового балансу.

4. Використання коефіцієнта концентрування добре розчинних солей для розрахунків водно-хімічного режиму роботи систем оборотного водопостачання.

ОХОЛОДЖЕННЯ ВОДИ