Балансовая схема системы технического водоснабжения

При охлаждении оборотной воды в градирнях часть ее теряется.

Регулирование солесодержания осуществляется с помощью продувки из системы, а потери компенсируются добавлением воды в систему:

Д_ДОБ = Д_ИСП + Д_УН + Д_ПРОД

Чем больше поверхность контакта воды и воздуха, т. е. поверхность, с которой происходит испарение, тем интенсивнее происходит охлаждение. Чем интенсивнее отвод образовавшихся водяных паров от поверхности испарения, тем меньше относительная влажность воздуха вблизи нее и глубже охлаждение. Различные охладительные устройства отличаются между собой по этим показателям.

При работе оборотной системы вследствие испарения части воды (Д_ИСП) происходит постепенное увеличение концентрации растворенных в воле солей, но только до тех пор, пока количество выводимых из системы с капельным уносом (Д_УН) и продувкой (Д_ПРОД) солей не станет равным количеству солей, вводимых с добавочной водой (Д_ДОБ).

При наступлении такого равновесия концентрация в оборотной воде соли, не выпадающей в осадок, С_ОБ (мг/кг) будет равна:

Величина, показывающая во сколько раз концентрация не выпадающей в осадок соли (иона) в оборотной воде больше, чем в добавочной, названа коэффициентом упаривания воды в системе и равна:

На практике коэффициент упаривания воды в системе с достаточной точностью определяется по соотношению концентрации заведомо не выпадающих в осадок хлор-ионов Сl^- в оборотной и добавочной воде:

Упаривание в системе охлаждения может вызвать выпадение растворенных в охлаждающей воде солей и их отложение на поверхностях оборудования. В первую очередь это относится к образованию карбонатных отложений.

В связи с процессом упаривания в системе карбонатная жесткость оборотной воды будет расти в соответствии с коэффициентом упаривания и достигнет максимально возможной карбонатной жесткости (мг-экв/кг), определяемой по формуле:

Накипеобразующую способность охлаждающей воды в оборотной системе определяют сравнением максимально возможной карбонатной жесткости с фактической , определенной химическим анализом в эксплуатируемых системах.

Если < , то в системе происходит распад бикарбонатов и образование накипи.

Если > , то накипеобразования не происходит.

Контроль за накипеобразованием можно вести сравнением отношения коэффициента упаривания j с отношением общей жесткости в оборотной и добавочной воде y.

Чем меньше (j - y), тем стабильнее оборотная вода и чем больше (j - y), тем интенсивнее в системе идет процесс накипеобразования.

Стабильность воды. Индексы стабильности

Основные проблемы, возникающие при эксплуатации системы технического водоснабжения, – накипеобразование, коррозия и микробиологические обрастания.

Если говорить о накипеобразовании, то с этой точки зрения очень важно оценить стабильность технической воды. И здесь необходимо вспомнить о таком понятии, как углекислотное равновесие.

Углекислота может присутствовать в воде в нескольких формах:

• полусвязанная углекислота (ионы НСО );

• связанная углекислота (ионы СО ).

• свободная углекислота, находящаяся в виде растворенного в воде газа СО₂ и его гидрата – Н₂СО₃;

Существующее между различными формами углекислоты равновесие суммарно выражается уравнением:

2

Из этого уравнения следует, что для поддержания в растворе определенной концентрации требуется, чтобы в воде присутствовало эквивалентное этой концентрации количество свободной углекислоты СО₂.

Т.к. растворимость СО₂ в воде зависит от температуры и парциального давления СО₂ в воздухе, то при определенных условиях содержание СО₂ в воде может оказаться меньше или больше равновесного значения. Это приведет к смещению равновесия вправо или влево и вызовет, соответственно, изменение концентрации - иона.

Поскольку природные воды содержат помимо СО₂, также ионы Са²⁺, то вся система может оказаться неустойчивой, и в ней самопроизвольно начнут протекать процессы, приводящие к восстановлению равновесия (принцип Ле-Шателье). В этом случае возможно либо выделение из раствора твердой фазы СаСО₃ (при избытке - иона по отношению к равновесному значению) или растворение твердой фазы СаСО₃ (при недостатке - иона по отношению к равновесному значению).

На основании этого воду делят на 3 группы:

1. Стабильная вода – вода с фактическим содержанием СО₂, равным его равновесной концентрации ( ). Такая вода не выделяет и не растворяет СаСО₃, не вызывает коррозии поверхности металла, с которым она соприкасается.

2. Агрессивная вода – вода с фактическим содержанием СО₂, большим его равновесной концентрации ( ). В такой воде происходит растворение СаСО₃, например, при контакте ее с бетонными сооружениями, известняковыми породами и т.д. Вода при этом становится способной растворять защитные пленки на внутренней поверхности трубопроводов в результате появления в воде агрессивной угольной кислоты. При «оголении» поверхности усиливается электрохимическая коррозия, которой благоприятствует присутствие растворенных в воде кислорода и сероводорода. Вода обогащается продуктами коррозии, ухудшающими ее качество.

3. Нестабильная вода – вода с фактическим содержанием СО₂, меньшим его равновесной концентрации ( ). В такой воде будет наблюдаться распад части - ионов с образованием дополнительного количества - ионов и выделением твердой фазы:

Итак, для того, чтобы в системе не происходило образование отложений, необходимо, чтобы вода была стабильной. Однако существует ряд факторов, которые могут привести к нарушению стабильности воды.