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)₂ CaCO₃ +H₂O+CO₂

При цьому відбувається розкладення бікарбонатних іонів HCO₃^-,з утворенням карбонатних CO₃^2-, 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 К_К, 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

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.