СНиП 2.04.02-84 ВОДОСНАБЖЕНИЕ НАРУЖНЫЕ СЕТИ И СООРУЖЕНИЯ - Приложение 12 расчет режимов обработки охлаждающей воды для предотвращения карбонатных и сульфатных отложений

РАСЧЕТ РЕЖИМОВ ОБРАБОТКИ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ВОДЫ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ КАРБОНАТНЫХ И СУЛЬФАТНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ

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

Д_кис = 100е_кис (Щ_доб - Щ_об/К_у)/С_кис,                                            (1)

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, 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.

Щелочность оборотной воды Щ_об надлежит определять по формуле

 (2)

                                                         (3)

где y —величина, зависящая от общего солесодержания оборотной воды, S_оби 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

S_об = S_добК_у,                                                               (4)

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 SO₄^2- в оборотной воде не превышает произведение растворимости сульфата кальция

                                                (5)

где f_и — 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 , С_Na, C_Mg, C_Ca — 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 C_Cl 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.

Таблица 1

Таблица 2

Примечание. При охлаждении воды на брызгальных бассейнах и водохранилищах (прудах) - охладителях значения (СО₂)_охл следует принимать на основании данных технологических изысканий.

Таблица 3

2. При рекарбонизации дозу двуокиси углерода , 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 q_дг, м³/ч, при нормальном атмосферном давлении 0,1 МПа (1 кгс/см²) и температуре 0 °С следует определять по формуле

                                            (10)

где q_охл — 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 %;

b_исп — 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 z_об, %, 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

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

Р₃ = Р₁/(К_у.доп - 1) - Р₂,                                                      (12)

где К_у.доп — допустимый коэффициент упаривания воды, определяемый по формуле

К_у.доп = (2 - 0,125Щ_доб) (1,4 - 0,01t₁) (1,1 - 0,01Ж_доб),                              (13)

где t₁ — температура оборотной воды до охладителя, °С;

Ж_доб — жесткость общая добавочной воды, мг-экв/л.

Значения Р₁ и Р₂ принимаются согласно п. 11.9. Метод фосфатирования следует применять при К_у.доп > 1 и величинах продувки, целесообразных по технико-экономическим расчетам. При величинах К_у.доп < 1 надлежит применять подкисление или комбинированную фосфатно-кислотную обработку воды.

4. При комбинированной фосфатно-кислотной обработке воды дозу кислоты Д_кис, мг/л, в расчете на расход добавочной воды следует определять по формуле

Д_кис = 100е_кис(Щ_доб - Щ_доб.пр)/С_кис,                                          (14)

где Щ_доб.пр — предельная величина щелочности добавочной воды, мг-экв/л, при которой предотвращение карбонатных отложений при заданных условиях (t₁, К_у и Ж_доб) достигается фосфатированием, определяется по формуле

Щ_доб.пр = 16 - К_у/0,125(1,4 - 0,01t₁)(1,1 - 0,01Ж_доб).                              (15)

Метод комбинированной фосфатно-кислотной обработки воды следует применять при

0 < Щ_доб.пр < Щ_доб.                                                     (16)

При Щ_доб.пр > Щ_доб надлежит предусматривать только фосфатирование, при Щ_доб.пр < 0 ?  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.