Приложение 12
Рекомендуемое
РАСЧЕТ РЕЖИМОВ ОБРАБОТКИ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ВОДЫ
ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ КАРБОНАТНЫХ И СУЛЬФАТНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ
1. При подкислении воды дозу кислоты Дкис, мг/л, в расчете на добавочную воду следует определять по формуле
(1)
где екис – эквивалентный вес кислоты, мг/мг-экв, для серной кислоты – 49, для соляной – 36,5;
Щдоб – щелочность добавочной воды, мг-экв/л;
Щоб – щелочность оборотной воды, устанавливающаяся при обработке воды кислотой, мг-экв/л;
Скис – содержание H2SO4 или НСl в технической кислоте, %;
Ку – коэффициент концентрирования (упаривания) солей, не выпадающих в осадок, определяемый Ку = (Р1 + Р2 + Р3)/Р2 + Р3 = Р/Р2 + Р3,
где Р1, Р2, Р3 – потери воды из системы на испарение, унос ветром и сброс (продувку), %, расхода оборотной воды.
Щелочность оборотной воды Щоб надлежит определять по формуле
(2)
(3)
где y – величина, зависящая от общего солесодержания оборотной воды, Sоб и температуры охлажденной воды t2, принимаемая по табл. 1;
(Са)доб – концентрация кальция в добавочной воде, мг/л;
(СО2)охл – концентрация двуокиси углерода в охлажденной воде, мг/л, определяемая по табл. 2 в зависимости от щелочности добавочной воды и коэффициента упаривания воды в системе Ку;
(СО2)доб – концентрация двуокиси углерода в добавочной воде, мг/л.
Величина солесодержания оборотной воды Sоб, мг/л, определяется по формуле
(4)
где Sдоб – 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 Са2+ и 
в оборотной воде не превышает произведение растворимости сульфата кальция
< 
(5)
где fи – коэффициент активности двухвалентных ионов, принимаемый по табл. 3 в зависимости от величины m-ионной силы раствора (охлажденной воды), г-ион/л, определяемой по формуле
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 CСl и 
¾ концентрация ионов хлоридных и сульфатных в добавочной воде до подкисления, г-ион/л;
Дкис – доза кислоты, мг/л, определяемая по формуле (1);
– произведение растворимости сульфата кальция (константа), при температуре воды 25-60 °С следует принимать равным 2,4 ×10-5.
Таблица 1
|
Температура охлажденной воды t2, °С |
Ионная сила раствора (охлажденной воды) , г-ион/л |
||||||||||||||
|
0,0049409 |
0,009882 |
0,0148232 |
0,0197643 |
0,0247055 |
0,0365233 |
0,0548014 |
0,0666192 |
0,0822021 |
0,094019 |
0,1096028 |
0,1214206 |
0,1370035 |
0,1488213 |
0,1644042 |
|
|
Солесодержание охлажденной воды Sоб, мг/л |
|||||||||||||||
|
200 |
400 |
600 |
800 |
1000 |
1500 |
2000 |
2500 |
3000 |
3500 |
4000 |
4500 |
5000 |
5500 |
6000 |
|
|
5 |
8,29 |
8,96 |
9,49 |
9,93 |
10,32 |
11,11 |
12,1 |
12,65 |
13,29 |
13,74 |
14,28 |
14,7 |
15,13 |
15,47 |
15,89 |
|
10 |
8,09 |
8,75 |
9,26 |
9,69 |
10,07 |
10,84 |
11,81 |
12,34 |
12,97 |
13,41 |
13,93 |
14,35 |
14,76 |
15,1 |
15,5 |
|
15 |
7,82 |
8,47 |
8,96 |
9,38 |
9,75 |
10,49 |
11,42 |
11,94 |
12,55 |
12,97 |
13,48 |
13,89 |
14,29 |
14,61 |
15 |
|
20 |
7,53 |
8,14 |
8,62 |
9,02 |
9,37 |
10,09 |
10,99 |
11,49 |
12,07 |
12,48 |
12,98 |
13,35 |
13,74 |
14,05 |
14,43 |
|
25 |
7,18 |
7,76 |
8,22 |
8,6 |
8,94 |
9,62 |
10,48 |
10,96 |
11,51 |
11,9 |
12,37 |
12,74 |
13,1 |
13,4 |
13,76 |
|
30 |
6,83 |
7,39 |
7,82 |
8,18 |
8,5 |
9,15 |
9,97 |
10,42 |
10,95 |
11,32 |
11,77 |
12,12 |
12,47 |
12,75 |
13,09 |
|
35 |
6,38 |
6,9 |
7,31 |
7,64 |
7,95 |
8,55 |
9,31 |
9,74 |
10,23 |
10,58 |
10,99 |
11,32 |
11,65 |
11,91 |
12,23 |
|
40 |
5,91 |
6,39 |
6,76 |
7,08 |
7,36 |
7,92 |
8,62 |
9,02 |
9,47 |
9,79 |
10,18 |
10,48 |
10,78 |
11,03 |
11,32 |
Таблица 2
|
Щелочность добавочной воды Щдоб, мг-экв/л |
Коэффициент упаривания Ку |
|||||||||
|
1,2 |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
1,2 |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
|
|
Значения (СО2)охл в воде, охлажденной на градирнях, мг/л |
||||||||||
|
При подкислении |
При декарбонизации |
|||||||||
|
1 |
¾ |
0,6 |
0,6 |
0,5 |
0,5 |
0,2 |
0,7 |
0,9 |
1,5 |
2,4 |
|
2 |
2,2 |
2,1 |
2,1 |
2 |
2 |
1,8 |
3,3 |
6,9 |
12 |
18,9 |
|
3 |
3,6 |
2,8 |
2,5 |
2,3 |
2,2 |
6 |
10 |
26 |
34 |
36 |
|
4 |
5,3 |
4,6 |
3,8 |
3,5 |
3,4 |
12 |
28 |
36 |
40 |
43 |
|
5 |
9 |
6,4 |
5,1 |
4,5 |
4,3 |
34 |
36 |
40 |
¾ |
¾ |
|
6 |
16,3 |
9 |
7,6 |
6 |
5,4 |
¾ |
¾ |
¾ |
¾ |
¾ |
Примечание. При охлаждении воды на брызгальных бассейнах и водохранилищах (прудах) – охладителях значения (СО2)охл следует принимать на основании данных технологических изысканий.
Таблица 3
|
Ионная сила раствора (охлажденной воды) m, г-ион/л |
0,01 |
0,02 |
0,03 |
0,04 |
0,05 |
0,06 |
0,07 |
0,08 |
0,09 |
0,1 |
0,11 |
0,12 |
0,13 |
0,14 |
0,15 |
0,16 |
|
Коэффициент активности двухвалентных ионов |
0,67 |
0,58 |
0,53 |
0,5 |
0,47 |
0,45 |
0,43 |
0,41 |
0,39 |
0,38 |
0,36 |
0,35 |
0,34 |
0,32 |
0,31 |
0,3 |
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 ДСО2 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 qдг, м3/ч, при нормальном атмосферном давлении 0,1 МПа (1 кгс/см2) и температуре 0 °С следует определять по формуле
(10)
где qохл – расход оборотной воды, м3/ч;
– содержание СО2 в дымовых газах, % по объему, определяется по данным анализа дымовых газов.
При отсутствии этих данных допускается принимать содержание СО2 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 %;
bисп – 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 %;
g – объемный вес дымовых газов при нормальном атмосферном давлении и температуре 0 °С, гс/м3 (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 zоб, %, 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 кгс/см2), принимаемая по табл. 4.
Таблица 4
|
Температура воды, °С |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
40 |
50 |
60 |
|
Растворимость двуокиси углерода, 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 Р3, и определить добавку воды Р.
Если при заданной продувке величина z получится нецелесообразной по технико-экономическим расчетам, то следует увеличить продувку Р3 или применить другой метод стабилизационной обработки воды – подкисление или фосфатирование.
3. Концентрация фосфатного реагента (триполифосфата или гексаметафосфата натрия в расчете на Р2О5) 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 Р2О5 или 3-5 мг/л по товарному продукту.
При обработке воды фосфатами для предупреждения накипеобразования надлежит предусматривать продувку Р3, %, определяемую по формуле
(12)
где Ку.доп – допустимый коэффициент упаривания воды, определяемый по формуле
(13)
где t1 – температура оборотной воды до охладителя, °С;
Ждоб – жесткость общая добавочной воды, мг-экв/л.
Значения Р1 и Р2 принимаются согласно п. 11.9. Метод фосфатирования следует применять при Ку.доп > 1 и величинах продувки, целесообразных по технико-экономическим расчетам. При величинах Ку.доп < 1 надлежит применять подкисление или комбинированную фосфатно-кислотную обработку воды.
4. При комбинированной фосфатно-кислотной обработке воды дозу кислоты Дкис, мг/л, в расчете на расход добавочной воды следует определять по формуле
(14)
где Щдоб.пр – предельная величина щелочности добавочной воды, мг-экв/л, при которой предотвращение карбонатных отложений при заданных условиях (t1, Ку и Ждоб) достигается фосфатированием, определяется по формуле
(15)
Метод комбинированной фосфатно-кислотной обработки воды следует применять при
0 < Щдоб.пр < Щдоб. (16)
При Щдоб.пр > Щдоб надлежит предусматривать только фосфатирование, при Щдоб.пр < 0 ¾ 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.