Водоснабжение, водоподготовка и очистка сточных вод

Содержание

Лекции о теплотехнике

Карбонатные отложения

Для просмотра сайта используйте Internet Explorer


Образование накипи в процессе разогрева воды происходит всегда, если вода жесткая. Накипь может быть разной, т.к. жесткость воды может быть не обязательно карбонатной. Причиной образования накипи карбонатной являются соли кальция и магния. В случае, если образование накипи происходит за счет силиката кальция, то накипь получается сульфатной. Кремнекислые соединения таких веществ, как железо, алюминий или кальций приводят к образованию накипи силикатной. Так, что образование накипи после работы с жесткой водой не означает, что выпала именно карбонатная накипь.

5.1.4.Борьба с карбонатными отложениями

В результате повышения температуры воды в конденсаторе и потери равновесной СО2 при разбрызгивании воды в градирнях и брызгальных бассейнах в циркуляционной системе создаются условия для распада Са(НСО3)2 и выпадения СаСО3 на охлаждаемых поверхностях:

Са(НСО3)2= СаСО3+H2O+CO2.

При малом содержании в воде Са(НСО3)2, большом содержании свободной СО2, наличии в воде значительного количества органических, главным образом гуминовых1, и других стабилизирующих соединений ортофосфорной кислоты2 (PO4)3-, фосфатов [Na4(P03)6]2, оксиэтилендендифосфоновой кислоты, а также при магнитной обработке воды процессы выпадения карбонатной накипи в трубках конденсаторов замедляются (часто до нуля). MaCO3, CaS04, SiO2, Fe2O3 отлагаются в конденсаторах в незначительных количествах по сравнению с СаСО3.

Количество свободной (равновесной и агрессивной) углекислоты в результате потерь при распыливании воды в градирнях и брызгальных бассейнах снижается до 3—7 мг/л при теоретически возможном минимуме 1—2 мг/л.

Наиболее распространенными способами предотвращения карбонатных отложений в конденсаторах являются: увеличение продувки циркуляционной системы, подкисление воды серной кислотой, фосфатирование воды орто- или метафосфатами и фосфатами, совместное подкисление с фосфатированием.

Для фосфатирования циркуляционной воды могут применяться: три- (Na3PO4) и динатрий (NaH2PO4) фосфат, триполифосфат, полифосфат натрия (соль Грахама — гексаметафосфат (NaPO3)n), суперфосфат. Рекомендуется применять оксиэтилендендифосфоновую3 кислоту (ОЭДФ и ОЭДФК) и ее соли (например, цинка), обладающие большей стабилизирующей способностью, чем ортофосфаты. В последнее время применяют также магнитную обработку циркуляционной воды для предотвращения образования отложений или магнитноультразвуковую обработку, которая позволит также удалять уже образовавшийся тонкий слой накипи.

Продувка циркуляционной системы позволяет поддерживать безнакипный режим без применения реагентов при солесодержании добавочной воды до 400 мг/л, щелочности ее до 2—2,5 ммоль/л и продувке до 4%.

В большинстве случаев стоимость добавочной воды значительно превышает стоимость обработки ее любым способом, поэтому увеличение продувки, если продувочная вода отводится в канализацию, менее экономично, чем дополнительная обработка циркуляционной воды.

Подкисление воды серной кислотой для снижения содержания в ней Са(НСО3)2 и повышения содержания СО2 является универсальным способом предотвращения образования накипи для воды любого состава, любой температуры. Недостатками способа являются опасность обращения с кислотой, усиление коррозии стальных трубопроводов и возможность коррозии (обесцинкования) латунных трубок под действием агрессивной углекислоты, а также большие расходы кислоты. Кислоту (H2SO4) непрерывно вводят в воду перед охлаждающими устройствами; 85—90% выделившейся свободной углекислоты теряется в охлаждающих устройствах, что значительно снижает агрессивность воды. Однако потребность в серной кислоте при этом увеличивается.

Фосфатирование циркуляционной воды применяют при щелочности добавочной воды не более 3,0—3,5 ммоль/л и со-лесодержании не более 500 мг/л. При малом содержании иона PO43- в воде (1—3 мг/л) зародыши карбоната кальция, образующиеся в результате потери углекислоты и нагревания, обволакиваются тончайшей "молеку¬лярной" пленкой фосфата кальция (Ca3(PO4)2), препятствующей срастанию зародышей между собой и со стенками трубок. Медленно выпадающий вместе с примесью фосфата (~0,3 % Ca3(PO4)2) карбонат кальция представляет собой легкую, трудно осаждаемую муть, не прилипающую к поверхности.

Фосфатирование не препятствует распаду Са(НСО3)2, вследствие чего при фосфатировании циркуляционная вода имеет обычно щелочную реакцию. При большом содержании выделившегося карбоната кальция находящихся в воде ионов PO43- (1—3 мг/л) не хватает, чтобы создать пленку на всех зароды-шах. Увеличивать же в подобных случаях содержание PO43- не представляется возможным, так как при количестве его более 3—5 мг/л начинается быстрое выпадение осадка самого ортофосфата кальция.

Присутствующий в циркуляционной воде PO43- расходуется и на перевод старой накипи (СаСО3) в легкий фосфатный шлам. Трубки конденсатора при этом постепенно очищаются, а образовавшийся шлам выносится водой.

Для фосфатирования циркуляционной воды с одинаковой эффективностью можно применять соли мета-, орто- и пирофосфорной кислот, а также фосфоновых кислот4. Дешевле и доступнее ортофосфаты, триполифосфат (Na5P3O10), ди- и тринатрийфосфаты (Na2HPO4, Na3PO4) и суперфосфат, представляющий собой смесь Н3РО4, Са3(НР04)2 и CaS04. Суперфосфат легко растворяется как в холодной, так и в горячей воде, но дает осадок CaS04, который необходимо удалять из раствора.

Гексаметафосфат значительно дороже не только суперфосфата, но и Na2HP04 и Na3PO4 , зато концентрацию его в воде можно увеличить до такой степени, что он станет защитой не только от накипеобразования, но и от коррозии. ОЭДФ — ОЭДФК значительно дороже других фосфатов, но расходуется в меньших количествах и при меньшей продувке. При высокой карбонатной жесткости добавочной воды (выше 4,5 — 5,0 ммоль/л) ОЭДФ незаменим.

Магнитная обработка воды является перспективным способом борьбы с низкотемпературным накипеобразованием в конденсаторах и теплообменниках, к сожалению, пока еще недостаточно изученным и освоенным. Важными достоинствами этого способа являются пригодность его как при прямоточном, так и при оборотном водоснабжении энергетических объектов, а также отсутствие загрязнения воды, сбрасываемой в общественные водоемы, химическими реагентами.

Необходима постоянная магнитная обработка всей прямоточной охлаждающей воды или всей добавочной и 5 - 10 % оборотной. Продолжительность сохранения эффекта омагничивания – 18-25 часов. Удельный расход электроэнергии, Вт·ч/м3, для аппаратов производительностью менее 100 м3/ч 6 - 18; 100 - 1000 м3/ч 3,5 - 4,5; 12 –15 тыс. м3/ч. Напряженность магнитного поля 1000 Э, скорость в рабочем сечении 1—3 м/с.

Количество накипи, выделяющейся из неомагниченной воды, больше, чем из омагниченной. Следует отметить, что при омагничивании воды содержащиеся в ней магнитные оксиды железа укрупняются — слипаются между собой, легче осаждаются и фильтруются.

Магнитная обработка применяется при солесодержании добавочной воды не более 500 мг/л, щелочности ее не более 4 ммоль/л, окисляемости не менее 5 мг/л О2.



1Соединения гуминовых кислот. Гуминовые кислоты – это темно окрашенные вещества, входящие в состав органической массы торфа (до 60%), бурых углей (20-40%), почв (до 10%). Строение окончательно не установлено. Стимуляторы роста растений.

2Na3PO4 – ортофосфат (средний фосфат) или фосфат. Na2HPO4 – гидрофосфат. NaH2PO4 – дигидрофосфат.

3C2H8O7P2. Сокращенно - ОЭДФ или ОЭДФК.

4Метафосфорные кислоты – HnPnO3n. Соли метафосфорных кислот: H3P3O9, H4P4O12, Ca3(P3O9)2. Ортофосфорная кислота – H3PO4. Пирофосфорная или двуфосфорная кислота H4P2O7 образует соли, называемые дифосфатами или пирофосфатами.





Отправить e-mail автору сайта на ice-axe@mail.ru


Содержание

Лекции о теплотехнике

Яндекс.Метрика