Приложение 12 (рекомендуемое). Расчет режимов обработки охлаждающей воды для предотвращения карбонатных и сульфатных отложений

Приложение 12
Рекомендуемое

Расчет
режимов обработки охлаждающей воды для предотвращения карбонатных и сульфатных отложений

1. При подкислении воды дозу кислоты , мг/л, в расчете на добавочную воду следует определять по формуле

, (1)

где - эквивалентный вес кислоты, мг/мг-экв, для серной кислоты - 49, для соляной - 36,5;

- щелочность добавочной воды, мг-экв/л;

- щелочность оборотной воды, устанавливающаяся при обработке воды кислотой, мг-экв/л;

- содержание или HCl в технической кислоте, %;

- коэффициент концентрирования (упаривания) солей, не выпадающих в осадок, определяемый ,

где , , - потери воды из системы на испарение, унос ветром и сброс (продувку), %, расхода оборотной воды.

Щелочность оборотной воды надлежит определять по формуле

, (2)

, (3)

где - величина, зависящая от общего солесодержания оборотной воды, и температуры охлажденной воды , принимаемая по табл.1;

- концентрация кальция в добавочной воде, мг/л;

- концентрация двуокиси углерода в охлажденной воде, мг/л, определяемая по табл.2 в зависимости от щелочности добавочной воды и коэффициента упаривания воды в системе ;

- концентрация двуокиси углерода в добавочной воде, мг/л.

Величина солесодержания оборотной воды , мг/л, определяется по формуле

, (4)

где - солесодержание добавочной воды, мг/л.

При обработке воды кислотой продувку системы оборотного водоснабжения допускается не предусматривать, если при уносе воды ветром на охладителе и отборе воды на технологические нужды коэффициент упаривания не достигает величины, при которой происходит увеличение концентрации сульфатов, вызывающее выпадение сульфата кальция.

Сульфат кальция не выпадает в системе оборотного водоснабжения, если произведение активных концентраций ионов и в оборотной воде не превышает произведение растворимости сульфата кальция

, (5)

где - коэффициент активности двухвалентных ионов, принимаемый по табл.3 в зависимости от величины -ионной силы раствора (охлажденной воды), г-ион/л, определяемой по формуле

Таблица 1

/-----------------------------------------------------------------------\

|Температура |      Ионная сила раствора (охлажденной воды) мю, г-ион/л |

|охлажденной |----------------------------------------------------------|

|воды        |0,0049409|0,009882|0,0148232|0,0197643|0,0247055|0,0365233|

|t_2, °С     |----------------------------------------------------------|

|            |         Солесодержание охлажденной воды S_об, мг/л       |

|            |----------------------------------------------------------|

|            |   200   |   400  |   600   |   800   |  1000   |  1500   |

|------------+---------+--------+---------+---------+---------+---------+

|      5     |   8,29  |  8,96  |   9,49  |   9,93  |  10,32  |   11,11 |

|     10     |   8,09  |  8,75  |   9,26  |   9,69  |  10,07  |   10,84 |

|     15     |   7,82  |  8,47  |   8,96  |   9,38  |   9,75  |   10,49 |

|     20     |   7,53  |  8,14  |   8,62  |   9,02  |   9,37  |   10,09 |

|     25     |   7,18  |  7,76  |   8,22  |    8,6  |   8,94  |   9,62  |

|     30     |   6,83  |  7,39  |   7,82  |   8,18  |   8,5   |   9,15  |

|     35     |   6,38  |   6,9  |   7,31  |   7,64  |   7,95  |   8,55  |

|     40     |   5,91  |  6,39  |   6,76  |   7,08  |   7,36  |   7,92  |

\------------------------------------------------------------------------

/-----------------------------------------------------------------------\

|Температура |                                                          |

|охлажденной |----------------------------------------------------------/

|воды        |0,0548014|0,0666192 |0,0822021|0,094019|0,1096028|0,1214206

|t_2, °С     |-----------------------------------------------------------

|            |

|            |----------------------------------------------------------\

|            |  2000   |   2500   |  3000   |  3500  |  4000   |  4500  |

|------------+---------+----------+---------+--------+---------+--------|

|      5     |   12,1  |  12,65   |  13,29  |  13,74 |  14,28  |  14,7  |

|     10     |   11,81 |  12,34   |  12,97  |  13,41 |  13,93  |  14,35 |

|     15     |   11,42 |  11,94   |  12,55  |  12,97 |  13,48  |  13,89 |

|     20     |   10,99 |  11,49   |  12,07  |  12,48 |  12,98  |  13,35 |

|     25     |   10,48 |  10,96   |  11,51  |  11,9  |  12,37  |  12,74 |

|     30     |   9,97  |  10,42   |  10,95  |  11,32 |  11,77  |  12,12 |

|     35     |   9,31  |  9,74    |  10,23  |  10,58 |  10,99  |  11,32 |

|     40     |   8,62  |  9,02    |  9,47   |  9,79  |  10,18  |  10,48 |

\-----------------------------------------------------------------------/

Температура охлажденной воды t_2, °С
	0,1370035	0,1488213	0,1644042
	5000	5500	6000
5 10 15 20 25 30 35 40	15,13 14,76 14,29 13,74 13,1 12,47 11,65 10,78	15,47 15,1 14,61 14,05 13,4 12,75 11,91 11,03	15,89 15,5 15 14,43 13,76 13,09 12,23 11,32

Таблица 2

Щелочность доба- вочной воды Щ_доб, мг-экв/л	Коэффициент упаривания К_у
	1,2	1,5	2	2,5	3	1,2	1,5	2	2,5	3
1 2 3 4 5 6 Примечание. При нилищах (прудах) на основании данн	Значения (СО_2)_охл в воде, охлажденной на градирнях, мг/л При подкислении При декарбонизации - |0,6 | 0,6|0,5 |0,5 |0,2 | 0,7 | 0,9| 1,5 | 2,4 2,2 |2,1 | 2,1| 2 | 2 |1,8 | 3,3 | 6,9| 12 | 18,9 3,6 |2,8 | 2,5|2,3 |2,2 | 6 | 10 | 26 | 34 | 36 5,3 |4,6 | 3,8|3,5 |3,4 | 12 | 28 | 36 | 40 | 43 9 |6,4 | 5,1|4,5 |4,3 | 34 | 36 | 40 | - | - 16,3 | 9 | 7,6| 6 |5,4 | - | - | - | - | - охлаждении воды на брызгальных бассейнах и водохра- - охладителях значения (СО_2)_охл следует принимать х технологических изысканий.

Таблица 3

Ионная сила раствора (охлажденной воды) мю, г-ион/л	0,01	0,02	0,03	0,04	0,05	0,06	0,07	0,08
Коэффициент активности двухвалентных ионов	0,67	0,58	0,53	0,5	0,47	0,45	0,43	0,41

Ионная сила раствора (охлажденной воды) мю, г-ион/л	0,09	0,1	0,11	0,12	0,13	0,14	0,15	0,16
Коэффициент активности двухвалентных ионов	0,39	0,38	0,36	0,35	0,34	0,32	0,31	0,3

, (6)

где , , , - концентрация ионов бикарбонатных, натрия, магния и кальция в добавочной воде, г-ион/л;

, - концентрация ионов хлоридного и сульфатного в подкисленной добавочной воде, г-ион/л, принимаемая:

при подкислении серной кислотой

(7)

при подкислении соляной кислотой

, (8)

где и - концентрация ионов хлоридных и сульфатных в добавочной воде до подкисления, г-ион/л;

- доза кислоты, мг/л, определяемая по формуле (1);

- произведение растворимости сульфата кальция (константа), при температуре воды 25-60 °С следует принимать равным .

Если без продувки оборотной системы условие по формуле (5) не выдерживается, то необходимо предусматривать продувку, величина которой обеспечит выполнение этого условия.

2. При рекарбонизации дозу двуокиси углерода , мг/л, в расчете на расход оборотной воды следует определять по формуле

. (9)

Введение дымовых газов, очищенных от золы, или газообразной двуокиси углерода в оборотную воду следует предусматривать с помощью газодувок через барботажные трубы или водоструйных эжекторов. Расход дымовых газов , , при нормальном атмосферном давлении 0,1 МПа (1 ) и температуре 0°С следует определять по формуле

, (10)

где - расход оборотной воды, ;

- содержание в дымовых газах, % по объему, определяется по данным анализа дымовых газов.

При отсутствии этих данных допускается принимать содержание в дымовых газах от сжигания: угля - 5-8%, нефти и мазута - 8-12%; доменного газа - 15-22%; при введении в воду чистой газообразной двуокиси углерода принимается равным 100%;

- степень использования двуокиси углерода, %, принимаемая при введении ее в воду с помощью водоструйных эжекторов, равной 40-50%, с помощью газодувок и барботажных труб - 20-30%;

- объемный вес дымовых газов при нормальном атмосферном давлении и температуре 0°С, (при отсутствии фактических данных допускается принимать 2000 гс/м3).

При введении дымовых газов или газообразной двуокиси углерода в оборотную воду с помощью газодувок барботажные трубы следует погружать под слой воды не менее 2 м. При использовании водоструйных эжекторов следует насыщать дымовыми газами или двуокисью углерода часть оборотной воды, которая затем смешивается со всем объемом воды.

Количество воды , %, общего расхода оборотной воды, которое должно быть пропущено через водоструйные эжекторы, следует определять по формуле

, (11)

где - растворимость двуокиси углерода в воде, мг/л, при данной температуре и парциальном давлении 0,1 МПа (1 ), принимаемая по табл.4.

Таблица 4

Температура воды, °С	10	15	20	25	30	40	50	60
Растворимость двуокиси углеро- да, мг/л	2310	1970	1690	1450	1260	970	760	580

Устройства для растворения в воде двуокиси углерода и транспортирования воды, насыщенной двуокисью углерода, должны приниматься из коррозионно-стойких материалов.

При расчете дозы двуокиси углерода по формуле (9) необходимо задаться величиной продувки и определить добавку воды Р.

Если при заданной продувке величина z получится нецелесообразной по технико-экономическим расчетам, то следует увеличить продувку или применить другой метод стабилизационной обработки воды - подкисление или фосфатирование.

3. Концентрация фосфатного реагента (триполифосфата или гексаметафосфата натрия в расчете на ) в оборотной воде должна поддерживаться равной 1,5-2 мг/л. При этом в расчете на расход добавочной воды необходимая доза реагента должна составлять 1,5-2,5 мг/л по или 3-5 мг/л по товарному продукту.

При обработке воды фосфатами для предупреждения накипеобразования надлежит предусматривать продувку , %, определяемую по формуле

, (12)

где - допустимый коэффициент упаривания воды, определяемый по формуле

, (13)

где - температура оборотной воды до охладителя, °С;

- жесткость общая добавочной воды, мг-экв/л.

Значения и принимаются согласно п.11.9. Метод фосфатирования следует применять при и величинах продувки, целесообразных по технико-экономическим расчетам. При величинах надлежит применять подкисление или комбинированную фосфатно-кислотную обработку воды.

4. При комбинированной фосфатно-кислотной обработке воды дозу кислоты , мг/л, в расчете на расход добавочной воды следует определять по формуле

, (14)

где - предельная величина щелочности добавочной воды, мг-экв/л, при которой предотвращение карбонатных отложений при заданных условиях (, и ) достигается фосфатированием, определяется по формуле

. (15)

Метод комбинированной фосфатно-кислотной обработки воды следует применять при

. (16)

При надлежит предусматривать только фосфатирование, при - подкисление.

Дозу фосфатного реагента (триполифосфата или гексаметафосфата натрия) следует принимать равной 3-5 мг/л по товарному продукту в расчете на расход добавочной воды и уточнять в процессе эксплуатации.