древесины лигнин, оставляя для связывания клеток только цел­ люлозу. Повышение содержания хлора в охлаждающей воде также вызывает делигнификацию древесины. Процесс делигнификации приводит к разрушению деревянных конструкций гра­ дирен. При циркуляции в системе оборотного водоснабжения воды с высоким pH (что возможно для предприятий азотной промышленности) целесообразно предусматривать градирни, не имеющие деревянных конструктивных элементов,— градирни, имеющие обшивку и ороситель из стеклопластика, пластмасс, ас­ бестоцементных листов, а также брызгальные градирни.

МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ОХЛАЖ ДАЮ Щ ЕЙ ВОДЫ

Накипеобразование в системах оборотного водоснаб­ жения можно предотвратить двумя путями. Первый заключает­ ся в обеспечении условий, при которых карбонатная жесткость упаренной подпитывающей воды оказывается меньше предель­ ной карбонатной жесткости оборотной воды. В результате в обо­ ротной системе карбонат кальция не кристаллизуется. Достига­ ется это выбором соответствующей величины продувки системы, которую рассчитывают по уравнению

снабжения; N,, — карбонатная жесткость подпитывающей воды; N„р — предельно допустимая карбонатная жесткость оборотной воды в системе охлаждения.

Карбонатная жесткость влияет на размер продувки косвенно, уменьшая предельно допустимую карбонатную жесткость воды.

Обычно предельная допустимая карбонатная жесткость систем охлаждения невелика — от 2,15 до 4,30 мг-экв/л; она в большин­ стве случаев ниже карбонатной жесткости подпитывающей воды. Поэтому успешно предотвращать накипеобразование продувкой можно редко.

Если размеры продувки достаточны для предотвращения раз­ ложения бикарбоната кальция, то карбонатная жесткость воды должна увеличиваться в системе охлаждения пропорционально степени упаривания, которую определяют по повышению кон­ центрации в воде солей, обладающих достаточно большой раст­ воримостью, чтобы в условиях упаривания в теплообменных си­ стемах они не выпадали в осадок

где ГС1~]об — концентрация ионов хлора в оборотной воде, мг/л;

мг/л, в оборотной и подпитывающей воде.

Практически лучше всего определять величину k по повыше­ нию концентрации хлоридов.

Указанный способ предотвращения накипеобразования в си­ стемах циркуляционного водоснабжения используется в таких предупредительных мероприятиях, как продувка циркуляцион­ ной системы (вывод из системы части упаренной воды), рекар­ бонизация циркуляционной воды дымовыми газами, обработка циркуляционной воды кислотами. При этом углекислота, выде­

ляющаяся при реакции НСОз"+Н+ ^ С 0 2+ Н 20, способствует стабилизации бикарбонатной жесткости, остающейся в воде пос­ ле подкисления.

Снижение в воде концентрации бикарбонатных ионов обуслов­ ливает уменьшение потребного количества равновесной углекис­ лоты.

Второй способ предотвращения инкрустации труб и теплооб­ менной аппаратуры заключается в снижении карбонатной жест­ кости подпитывающей воды настолько, чтобы она после упари­ вания в системе не достигала предельного значения.

Уменьшение карбонатной жесткости достигается обработкой подпитывающей и оборотной воды катионированием или умягче­ нием воды при помощи реагентов.

Последовательность и выбор метода обработки воды при от­ сутствии эксплуатационных данных определяют следующим об­ разом. Определяется величина допустимой щелочности оборот­ ной воды по химическому составу подпитывающей воды и вод­ ному режиму системы:

где ф — коэффициент, определяемый по табл. 12; ССЬдобконцентрация свободной углекислоты в подпитывающей воде, мг/л\ Са2+доб— концентрация кальция в подпитывающей воде, мг/л\ р = р 1+Р2+Ръ — подпитка, воды в систему, проц. от расхо­ да оборотной воды.

Таблица 12. Значение коэффициентов ф

Для предотвращения карбонатных отложений в системе долж­ на поддерживаться расчетная щелочность оборотной воды. Эта величина определяется по формуле:

При Щ0б.р<Щоб.лоб вода в обработке не нуждается, так как предельно допустимая щелочность обеспечивается продувкой системы и уносом капель из охладителей. При Щ0б.р >Щоб.лоп необходима стабилизационная обработка воды.

При эксплуатации циркуляционных систем водоснабжения предприятий химической промышленности очень важно знать динамику изменения концентрации отдельных ионов в циркуля­ ционной воде, а также динамику роста общего солесодержания. Повышение концентрации солей может вредно сказаться на экс­ плуатации теплообменных систем и коммуникаций, вызывая процессы коррозии. Изменение концентрации ионов в циркуля­ ционной воде зависит от условий эксплуатации системы, т. е. ве­ личины продувки и метода обработки подпитывающей воды, а также от качества воды в водоеме-охладителе.

Концентрация ионов в циркуляционной воде водоема-охлади­ теля к концу годового цикла определяется по формуле

или ионов в воде водоема-охладителя в начале годового цикла, г/м3; №ст — годовой объем воды, поступающей в водоем за счет стока, млн. м3; С„ — средняя концентрация солей или ионов, по­ ступающих в водоем с площади водосбора, г/м3; Ссв — средняя концентрация солей или ионов в условно чистых водах, сбрасы­ ваемых в водоем-охладитель, г/м3; С„ — концентрация искомого иона через п расчетных циклов, г/м3; Ц7С.В— годовой объем сточ­ ных вод, поступающих в циркуляционную систему, млн. м3; 1Ре.н — годовой объем воды, теряемой из водоема-охладителя за

теряемой за счет фильтрационных утечек, млн. м3; W„p — годо­ вой объем воды, теряемой за счет продувки водоема-охладителя, млн. м3; Н7с.н — годовой объем воды, теряемой на собственные нужды водоочистных установок и выводимой из циркуляционной

Значение pH воды в водоемах может заметно изменяться в те­ чение года, повышаясь летом за счет процессов, связанных с «цветением» водоема. При этом увеличивается общая щелоч­ ность воды и уменьшается концентрация свободной углекислоты в ней.

Величину а рекомендуется подсчитывать для средних значе­ ний pH и щелочности воды за весенне-летний период (апрель— сентябрь), проверяя условия работы ионообменных фильтров при максимальных значениях pH и щелочности воды в водоемеохладителе.

Расчет Н-катионитовых фильтров сводится к определению не­ обходимого объема катионита и к выбору количества стандарт­ ных аппаратов.

В результате извлечения из воды катионов при Н-катиониро- вании наступает разложение анионов бикарбоната с выделением свободной углекислоты и наблюдается постепенное снижение солесодержания в циркуляционной воде. Изменение концентра­ ции какого-либо иона за заданный промежуток времени опреде­ ляется по формуле

через п расчетных циклов, г/м3; Со — концентрация этого иона в начальный период, г/м3; Сп — средняя за рассматриваемый пе­ риод концентрация искомого иона в подпиточной воде, г/м3; а — отношение количества Н-катионированной воды к объему водоема-охладителя:

Р — отношение количества подпиточной воды к объему водоемаохладителя:

(31)

V — отношение количества потерь воды за расчетный период к объему водоема-охладителя:

Wy = w eu+ WlH+ Гф + w ap+ U7CII; (32)

£= — — коэффициент извлечения удаляемого иона на ионито-

С0

вых фильтрах; величина £ зависит от условий эксплуатации Н-катионитовых фильтров и может приниматься в пределах 0,7—0,9.

РЕКАРБОНИЗАЦИЯ И ОБРАБОТКА КИСЛОТОЙ ЦИРКУЛЯЦИОННОЙ в о д ы

Инкрустация теплообменных поверхностей карбона­ том кальция наступает в результате нарушения углекислотного равновесия С а(Н С03)2^СаС0з+СС>2, возникающего при поте­ ре части равновесной углекислоты в результате колебания тем­ пературы и отдувки С 02 из воды в охлаждающем устройстве. Предупреждение нарушения этого равновесия может быть до­ стигнуто насыщением циркуляционной воды углекислотой (обыч­ но путем контакта с дымовыми газами или путем введения кис­ лоты (обычно серной) в воду в количестве, достаточном для по­ полнения дефицита равновесной углекислоты, за счет реакции

нсог + н+^н2о + со2.

Так как при этом часть бикарбонатной жесткости переходит в постоянную, то и необходимая концентрация равновесной уг­ лекислоты после кислотной обработки воды оказывается не­ сколько меньше, чем до подкисления.

Для чистых водных растворов бикарбоната кальция концентра­ ция равновесной углекислоты при заданной температуре может быть найдена из соотношения

где Ki и Кг — константы первой и второй ступени диссоциации кислоты Н2С 03; ПРсасо, — произведение растворимости карбо­

Условия углекислотного равновесия осложняются значитель' ным влиянием на величину равновесной концентрации углекис' лоты гидравлического и теплового режима теплообменников [2, 6, 7] и локальными гидродинамическими и термодинамическими условиями, возникающими у поверхности теплообмена. Опыты, проведенные в области критериев Re=7,85-103, ST = 5,1*10~4

Рис. 20. Зависимость равновесной концен­ трации углекислоты от величины произве­ дения квадрата щелочности оборотной воды на концентрацию ионов кальция при темпе­ ратуре воды после градирни:

/ — 32®С (до градирии 40); 2 — 22°С (до градирни

при температуре воды после теплообменников 30 и 40°С и пере­ паде температур 8°С, показали, что величина стабилизируемой щелочности оборотной воды, обработанной минеральной кисло­ той или углекислотой, изменяется при равновесных режимах от 4.5 до 7,5 мг-экв/л. При этом была подтверждена достаточная надежность расчета концентрации углекислоты по формуле (33) в интервале температур, характерных для воды, охлажденной

кальция в этой воде, которые близко совпадают с теоретической прямой.

В СНиП Н-Г 3—70 «Водоснабжение. Нормы проектирова­ ния», указывается, что метод рекарбонизации оборотной воды дымовыми газами или углекислотой может применяться для ог­ раниченного диапазона значений щелочности и коэффициентов упаривания, так как при высоких значениях этих параметров значительно возрастают эксплуатационные затраты на раство­ рение углекислоты в воде. Практически метод рекарбонизации применяется при щелочности добавочной воды до 3,0—

и общего количества бикарбонатов, вводимых в систему с до­ бавкой

может быть найдена доза углекислоты, вводимой при рекарбо­ низации на 1 л оборотной воды

Рекарбонизация циркуляционной воды дымовыми газами мо­ жет осуществляться в установках с вентилятором, с эжектором и со скруббером (рис. 21).

По схеме, приведенной на рис. 28, часть дымовых газов венти­ лятором нагнетается в массу циркуляционной воды в месте от­ бора ее насосами охлажденной воды. В схеме, показанной на рис. 29, вместо вентилятора установлен эжектор, отсасывающий часть дымовых газов из газохода; вода к эжектору подается специальными насосами. В схеме рекарбонизации со скруббе­ ром (рис. 30) часть циркуляционной воды подается насосом в верхнюю часть скруббера. Вода проходит скруббер сверху вниз,