30. Определение количества выпадающего карбоната кальция (анализ формулы )

31. Классификация методов предотвращения карбонатных отложений ( СНиП п. 11.18-11.20, Справочник проектировщика стр.234)

Карбонатные отложения в системах водяного охлаждения образуются в результате нарушения углекислотного равновесия, обусловленного нагревом воды и потерей углекислоты. При этом происходит распад бикарбонатных ионов на карбонатные, которые реагируя с ионами кальция, образуют малорастворимое соединение - карбонат кальция, выпадающий в виде кристаллического осадка в теплообменных аппаратах и трубопроводах. Для систем оборотного водоснабжения характерно более интенсивное образование карбонатных отложений, чем для прямоточных систем.

В соответствии со СНиП п.11.19 обработку воды оборотных систем водяного охлаждения для предотвращения карбонатных отложений следует предусматривать при условии:

Щ_доб ∙к_у ≥ 3,

где Щ_доб - щелочность добавочной воды, мг-экв/л,

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

При этом надлежит принимать следующие методы обработки воды: подкисление, рекарбонизацию, фосфатирование полифосфатами и комбинированную фосфатно-кислотную обработку. Допускается применение фосфорорганических соединений.

В соответствии с п.11.20 методы обработки воды для предотвращения карбонатных отложений следует принимать:

●подкисление - при любых величинах щелочности и общей жесткости природных вод и коэффициентах упаривания воды в системах;

●фосфатирование - при щелочности добавочной воды Щ_доб до 5,5 мг-экв/л;

● комбинированную фосфатно-кислотную обработку воды - в тех случаях, когда одно фосфатирование не предотвращает карбонатных отложений или величина продувки системы экономически не целесообразна;

● рекарбонизацию дымовыми газами или газообразной углекислотой - при щелочности добавочной воды до 3.5 мг-экв/л и коэффициентах упаривания до 1,5.

32. Коэффициент упаривания (его сущность, определение)

Обработку воды для предотвращения карбонатных отложений в системах оборотного водоснабжения надлежит принимать при условии:

Щ_доб∙К_у ≥ 3,

где К_у — коэффициент концентрирования (упаривания) солей, не выпадающих в осадок, определяемый К_у = (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.

Для предотвращения карбонатных отложений в системах оборотного водоснабжения надлежит производить подкисление, рекарбонизацию, фосфатирование и комбинированную фосфатно-кислотную обработку.

Выбор метода обработки воды для предотвращения карбонатных отложений следует производить с учетом рекомендаций приложения 12 [2].

33. Сущность подкисления воды с целью предотвращения карбонатных отложений

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

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

Щ_доб — щелочность добавочной воды, мг-экв/л;

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

С_кис — содержание H₂SO₄ или НСl в технической кислоте, ;

К_у — коэффициент концентрирования (упаривания) солей, не выпадающих в осадок.

Щелочность оборотной воды Щ_об надлежит определять по формуле

где  — величина, зависящая от общего солесодержания оборотной воды, S_об 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 К_у;

(СО₂)_доб — концентрация двуокиси углерода в добавочной воде, мг/л.

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

где S_доб — 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



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

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

при подкислении соляной кислотой

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

Д_кис — 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.

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