Вода для градирен требования

Оборотное водоснабжение

Содержание статьи

Что такое оборотное водоснабжение

Оборотное водоснабжение – это система обеспечения водой нужд производственного предприятия, при которой использованная вода после соответствующей подготовки подаётся повторно. Оборотное водоснабжение или водооборотный цикл представляет собой замкнутую систему, состоящую из различного технологического оборудования, соединённого трубопроводами.

Вода достаточно дорогой ресурс, её доставка на предприятие также требует определённых затрат. Поэтому для экономии средств предприятия имеет смысл использовать воду повторно. После использования и прохождение через оборудование вода, как правило, меняет свои свойства, может загрязняется продуктами производства. Сброс такой воды негативно влияет на окружающую среду, что в свою очередь может повлечь санкции со стороны контролирующих органов в области экологии.

Использование системы оборотного водоснабжения

Чаще всего вода используется как теплоноситель для нагрева или охлаждения оборудования. Также оборотное водоснабжение используется в гальванике, в горнодобывающей промышленности, ТЭЦ, в пищевом производстве и др.

Как указывалось выше, после прохождения воды через оборудование, она, как правило, загрязняется продуктами производства, поэтому перед повторным использование воду необходимо подготовить (произвести водоподготовку). В зависимости от характера загрязнений используют различные способы водоподготовки — отстаивание, фильтрация, добавление реагентов, охлаждение, продувка.

Фильтрация используется для очистки воды от механических загрязнений. Очень часто используется боковая фильтрация, когда фильтруется не весь поток воды, а его часть, при этом поддерживается допустимая концентрация примесей. В случае выхода из строя фильтра такая система позволяет какое-то время продолжать рабочий процесс, до замены фильтрующего элемента. Также для механической очистки воды применяются резервуары-отстойники.

Для очистки воды от растворённых примесей используется химическая очистка воды. Так, для декарбонизации жёсткой воды во избежание соляных отложений используют различные кислоты, для уменьшения коррозии трубопроводов и оборудования добавляют ингибиторы коррозии. Если вода подвергается аэрации и в ней содержится большое количество биологических веществ, то оборудование и трубопроводы могут быть подвержены биологическим обрастаниям. Для предотвращения этого воду хлорируют.

Также для снижения концентрации растворённых загрязнений применяют продувку. Продувка — это добавление в систему оборотного водоснабжения чистой воды. В зависимости от технологических процессов, например, при гальванике воду очищают выпариванием и осмосом.

Во время технологического процесса часть воды может теряться в результате испарений и капельного уноса; для компенсации этих потерь в схеме оборотного водоснабжения предусматривается подпитка.

Все перечисленные способы водоподготовки направлены на достижения воды нужного качества. Таким образом, система оборотного водоснабжения позволяет поддерживать длительное время состав циркулирующей воды.

Источник

Водоподготовка для водооборотных циклов градирен

Любое современное предприятие или город нуждаются в энергопотребляющем оборудовании, частью рабочего цикла которого является отведение тепловой энергии. В качестве простого и экономически выгодного теплоносителя используется обычная вода. Оборотный цикл градирен подразумевает многократное использование одной и той же воды, проходящей по замкнутому контуру рассеивающий тепловой поток в окружающей атмосфере. Часть воды в процессе охлаждения испаряется и поэтому для контура постоянно требуется вода для подпитки.

Для обеспечения эффективной работы оборотных систем качество воды имеет немаловажную роль, так как возникновение проблем, связанных с её химическим составом, может значительно снизить процент теплопередачи.

При проектировании системы водоподготовки в первую очередь необходимо учитывать анализ воды поступающей для подпитки оборотной системы, так как превышение некоторых показателей химического состава воды вызывает ряд причин, влияющих на работу системы. Основные неполадки в работе оборотных систем вызваны отложением солей, коррозией оборудования и биологическим обрастанием.

Что может нарушить правильную и долговечную работу систем кондиционирования.

Отложение солей, в состав которых преимущественно входят малорастворимые соли кальция и соединения железа, происходит на поверхности теплообменников, в трубах и форсунках и вызывают засорение проходов, вплоть до остановки оборудования.

Возникновение коррозийных явлений происходит в следствии электрохимических процессов. Коррозия может образовываться в виде пятен и отдельных точек и чаще всего образуются при отсутствии или дефиците защитного покрытия. Точечная коррозия вызывается твердыми частичками, высокой концентрацией анионов и развитием в ней микроорганизмов.

Для предотвращения отложения солей и коррозийных явлений особое внимание следует уделить корректировке следующих показателей:

содержание растворённых газов, прежде всего СО₂ и О_2;

содержание в воде растворённых ионов, прежде всего хлоридов и сульфатов;

присутствие в воде твёрдых веществ органического и неорганического происхождения.

Биологическое обрастание возникает в следствии наличия в охлаждающей воде неорганических солей и микроэлементов, а также тепла, света и большого количества кислорода, значительно ускоряющих размножение и рост микроорганизмов, грибков и водорослей и т.п.

Все вышеперечисленные факторы обуславливают необходимость установки специальной подготовки воды.

Требования предъявляемые к качеству воды.

Единых требований к показателям качества охлаждающей воды нет, но существуют рекомендации по предельным концентрациям некоторых показателей качества согласно VDI 3803

Показатели качества воды

Материал, контактирующий с водой

Углеродистая сталь и цветные металлы

Углеродистая сталь и другие металлы со специальным покрытием

Пластмассы, хромо-никелево-молибденовая сталь

Источник

Требования к оборотной воде предъявляемые различными производителями градирен и испарительных конденсаторов

Испарительное охлаждение происходит за счет испарения небольшой доли воды. Повышающаяся концентрация растворенных твердых веществ означает, что все больше пыли из воздуха и органических загрязнений попадает в циркулирующую воду, поскольку испарительный охладитель «промывает воздух».

Отсутствие контроля за этими примесями и загрязнениями приводит к тому, что они вызывают образование известкового налета, коррозию, появление осадка или биологического гниения. Для достижения оптимальнойэффективности теплопереноса, максимального срока службы и минимальных эксплуатационных расходов необходимо обеспечить качество подпитывающей и циркулирующей воды.

Требования к воде для оборудования «DECSA»:

Общие показатели: вода должна быть чистой и бесцветной, без примеси песка и взвешенных твердых частиц, содержение меньше 50 мг/л (ppm)

Кислотность pH: 7 — 9,5

Проводимость: максимум 6000 µS/cm

Общая жесткость: меньше 2000 мг/л (ppm) CaCO3

Жесткость по кальцию: Зависит от применяемой химической подготовки. В общем меньше 1500 мг/л (ppm) CaCO3

Общее количество щелочи: Зависит от применяемой химической подготовки. В общем меньше 1000 мг/л (ppm) CaCO3.

Хлориды: меньше 1500 мг/л (ppm) Сl. Если AISI 304 меньше 300 мг/л (ppm) Cl.

Железо: меньше 3 мг/л (ppm) Fe

Нормативы качества циркулирующей воды для защиты изделий BALTIMORE AIRCOIL

Baltiplus

pH от 7,0 до 9,0 рН во время начальной
пассивации Ниже 8,2 Общая жесткость (по CaCO₃) от 70 до 600 мг/л Общая щелочность (по CaCO₃) 500 мг/л макс. Общее количество растворенных
твердых веществ 1250 мг/л макс. Электропроводность Хлориды 200 мг/л макс. Сульфаты (*) 200 мг/л макс.* Общие взвешенные твердые частицы 25 мг/л макс. Хлоринация (по свободному хлору):
постоянная 1 мг/л макс. Хлоринация (по свободному хлору):
порционное дозирование для
чистки и дезинфекции макс. 5-15 мг/л не более 6 часов
макс. 25 мг/л не более 2 часов
макс. 50 мг/л не более 1 часа

Baltibond — SST 304

pH от 6,5 до 9,2 рН во время начальной
пассивации Ниже 8,2
(только для изделий с теплообменником
с горячим оцинкованием) Общая жесткость (по CaCO₃) от 70 до 750 мг/л Общая щелочность (по CaCO₃) 600 мг/л макс. Общее количество растворенных
твердых веществ 2050 мг/л макс. Электропроводность Хлориды 250 мг/л макс. Сульфаты (*) 350 мг/л макс.* Общие взвешенные твердые частицы 25 мг/л макс. Хлоринация (по свободному хлору):
постоянная 1 мг/л макс. Хлоринация (по свободному хлору):
порционное дозирование для
чистки и дезинфекции макс. 5-15 мг/л не более 6 часов
макс. 25 мг/л не более 2 часов
макс. 50 мг/л не более 1 часа

Пластиковый композит

pH от 6,5 до 9,5 рН во время начальной
пассивации не применяется Общая жесткость (по CaCO₃) 750 мг/л макс. Общая щелочность (по CaCO₃) 600 мг/л макс. Общее количество растворенных
твердых веществ 2500 мг/л макс. Электропроводность Хлориды 750 мг/л макс. Сульфаты (*) 750 мг/л макс.* Общие взвешенные твердые частицы 25 мг/л макс. Хлоринация (по свободному хлору):
постоянная 2 мг/л макс. Хлоринация (по свободному хлору):
порционное дозирование для
чистки и дезинфекции макс. 5-15 мг/л не более 6 часов
макс. 25 мг/л не более 2 часов
макс. 50 мг/л не более 1 часа

SST 304 — SST 316 с HDG катушки

SST 316 (с SST 316 катушки)

pH от 6,5 до 9,2 от 6,5 до 9,5 рН во время начальной
пассивации Ниже 8,2
(только для изделий с теплообменником
с горячим оцинкованием) не применяется Общая жесткость (по CaCO₃) от 70 до 750 мг/л 750 мг/л макс. Общая щелочность (по CaCO₃) 600 мг/л макс. 600 мг/л макс. Общее количество растворенных
твердых веществ 2050 мг/л макс. 2500 мг/л макс. Электропроводность

4000 мСм/см Хлориды 250 мг/л макс. 750 мг/л макс. Сульфаты (*) 350 мг/л макс.* 750 мг/л макс. Общие взвешенные твердые частицы 25 мг/л макс. 25 мг/л макс. Хлоринация (по свободному хлору):
постоянная 1.5 мг/л макс. 2 мг/л макс. Хлоринация (по свободному хлору):
порционное дозирование для
чистки и дезинфекции макс. 5-15 мг/л не более 6 часов
макс. 25 мг/л не более 2 часов
макс. 50 мг/л не более 1 часа макс. 5-15 мг/л не более 6 часов
макс. 25 мг/л не более 2 часов
макс. 50 мг/л не более 1 часа

Требования к оборотной воде продукции SPX Cooling Technologies ( MARLEY)

Оборотная вода с pH от 6,5 до 8; содержание хлора (в виде NaCl) ниже 500 мг/л; содержание сульфатов (SO4) ниже 250 мг/л; общая щелочность (в форме CaCO3) ниже 500 мг/л; кальциевая жесткость (в форме CaCO3) выше 50 мг/л; максимальная температура воды на впуске не должна превышать 52°C; отсутствие значительных загрязнений нетипичными химикатами или инородными веществами и надлежащая водообработка для уменьшения отложений. • Условия при запуске: Состояние воды в первоначальный период эксплуатации градирни имеет крайне важное значение для предотвращения преждевременной коррозии оцинкованной стали (белой ржавчины). В течение первых по крайней мере восьми недель эксплуатации pH должен регулироваться на уровне от 6,5 до 8,0 с уровнями жесткости и щелочности между 100 и 300 мг/л (в форме CaCO3). • Хлор (если используется) должен добавляться с перерывами, со свободным остатком не более 1 мг/л, поддерживаемым в течение коротких периодов. Чрезмерный уровень хлора может стать причиной ухудшения свойств уплотнителей и других конструкционных материалов

Источник

Водоподготовка для градирен

Системы водоподготовки для градирен

Для того, чтобы обеспечить эффективность технологических процессов и длительный срок службы оборудования, предприятиям, применяющим градирни в составе систем охлаждения, обычно требуется система подготовки оборотной воды, используемой в градирне. Если не следить за качеством воды в градирне, и не обращать внимания на рост неорганических и органических отложений, образование накипи и коррозию, эти факторы могут существенно снизить производительность системы, привести к ее простою в связи с заменой запчастей и даже потребовать дорогостоящей замены оборудования.

Ниже рассмотрены основы и технологии по обработке воды и жидкостей на водной основе, используемых в системах холодоснабжения, кондиционирования воздуха, а также технологических процессах. Приведены рекомендации с точки зрения управления процессами коррозии, загрязнения внутренних поверхностей трубопроводов и аппаратов указанных систем как минеральными, так и биологическими отложениями. Кроме того, подготовка воды не только помогает сохранить водные ресурсы, но и способствует созданию более здоровой и устойчивой окружающей среды.

Характеристики воды

Объем воды, находящейся на поверхности и в атмосфере нашей планеты, играет важную роль в формировании климатических и погодных условий в различных регионах. Уникальной характеристикой воды является способность собирать, удерживать и переносить теплоту. Вода, хотя и является самым обычным веществом, она обладает уникальными свойствами, которые делают ее идеальной для использования в процессах нагрева, охлаждения и генерации пара. Вода является единственным распространенным веществом, которое существует во всех трех состояниях вещества: твердое тело (лед), жидкость (вода) и газ (пар) при нормальных температурах на Земле.

Для повышения своей температуры вода требует количества подведенной теплоты больше, чем любое другое обычное неорганическое вещество. При атмосферном давлении вода расширяется в 1600 раз при переходе в состояние пара. Пар способен переносить большое количество теплоты. Эти уникальные свойства, а также сравнительно высокая доступность воды и ее относительно низкая стоимость, делают ее идеальным материалом для процессов нагрева, охлаждения и выработки энергии.

В системах кондиционирования и холодоснабжения зданий используются градирни, работающие по принципу испарительного охлаждения. Вода взаимодействует с потоком воздуха, и при этом часть воды испаряется, что приводит к охлаждению оставшейся воды. Когда циркулирующая в градирне вода взаимодействует с потоком воздуха, небольшое количество воды покидает градирню в виде капель и в виде пара. Более подробно процесс работы градирни описан здесь. Механически неповрежденный, чистый ороситель градирни имеет необходимую площадь поверхности, чтобы воздух и вода эффективно взаимодействовали, а количество образовавшихся водяных паров и капель воды было бы сведено к минимуму. Для современных высокоэффективных градирен эти потери составляют примерно 0,1% от объема воды, циркулирующей в градирне.

Для старых градирен или градирен, находящихся в технически плохом состоянии с поврежденным оросителем или отсутствующими каплеуловителями , эти потери намного больше, и могут составлять до 2,5% от полного объема воды, циркулирующего в градирне. При этом следует иметь в виду, что растворенные в воде вещества остаются внутри контура циркуляции. И наоборот, вода, которая покидает градирню в виде водяных капель, также может нести растворенные в воде вещества. То есть, состав воды в градирне постоянно изменяется. В дополнение к потерянной энергоэффективности, часть воды, покидающая контур градирни может являться источником «болезни легионеров», вызываемой содержащимися в воде органическими и биологическими загрязнителями.

Любая вода содержит большое количество примесей, которые в случае применения воды в промышленном оборудовании могут вызвать образование накипи, коррозию и другие проблемы. Примеси в воде зависят от параметров окружающей среды, поскольку в воде растворяются минералы или другие вещества, с которыми она контактирует. Кроме этого, вода собирает различные органические загрязнения из воздуха, почвы и растительности. По этой причине воду часто называют универсальным растворителем. Растворенные вещества в воде могут быть твердыми веществами, жидкостями или газами.

Концентрации растворенных веществ в природных водах зависят от геологии района, в котором находится вода. В некоторых регионах Земли, магматические породы являются основным геологическим компонентом, из которого на протяжении веков путем выветривания создавалась почва. Другие регионы планеты имеют в большей степени осадочные породы, например, известняк. Он состоит в основном из карбоната кальция, который легко растворяется в воде, и образует так называемую «жесткую воду». Степень жесткости определяется наличием содержащимися в ней ионами кальция и магния, оба из которых заряжены положительно. Поскольку эти заряды должны быть сбалансированы, преобладающими отрицательными зарядами являются карбонат и бикарбонат.

Вода, протекающая через районы изверженных горных пород, обычно содержит относительно малые количества кальция, магния и карбоната. Поскольку кальций, магний и карбонат присутствуют в воде так часто вместе, и ранние химические методы обнаружения не могли легко различить эти три вида, то все три соединения сегодня выражаются в виде известняка (CaCO₃), что является основным веществом, для уменьшения концентрации которого, создаются многие системы «умягчения» воды.

Общая жесткость в виде карбоната кальция представляет собой сумму жесткости кальция и жесткости магния, выраженную в виде карбоната кальция. Сумма бикарбонатных, карбонатных и гидроксид-ионов в воде еще называют «Щелочностью». Другие ионы, такие как борат, фосфат или силикат, также способствуют щелочности. Поскольку эти вещества могут быть растворены в горных породах, в которых начинают свою жизнь многие реки, не является неожиданным тот факт, что эти вещества при повышении их концентрации в воде, выпадут в осадок, тем самым образовывая известковые отложения на поверхностях, взаимодействующих с водой.

Карбонат кальция, присутствующий в воде, используемой для отопления или холодоснабжения, может в конечном итоге откладываться во внутренних поверхностях оборудования и трубопроводов в виде накипи, что может привести к увеличению потребления электроэнергии, затрат и времени на проведение технического обслуживания и повлечь длительные остановки оборудования и в конечном итоге вызвать необходимость его замены.

Состав воды изменяется, когда она транспортируется по трубопроводам, нагревается для образования пара, испаряется для охлаждения или участвует в других процессах теплообмена. Примеси в воде могут достигать предела растворимости и откладываться на этом пути, а также вода может разъесть металлическое оборудование, в котором она содержится. Влияние воды на системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха зависят от состава и количества примесей в ней, от температуры и давления, которым она подвергается, а также от особенностей систем, в которых она используется. Для правильной оценки коррозионной активности воды и/или тенденции к образованию накипи и других отложений в водяных системах, необходимо определить, какие примеси содержит вода, какие проблемы они могут вызывать, и как их содержание в воде можно снизить путем механического или химического воздействия.

Отложения карбоната кальция в трубах или на теплообменных поверхностях могут создавать дополнительное сопротивление потоку воды, так и отрицательно влиять на процессы теплообмена. На рисунке выше показано сечение трубы с уменьшенным вследствие наличия отложений внутренним диаметром.

Уменьшение диаметра трубы из-за наличия отложений карбоната кальция уменьшает расход циркулирующей воды, при этом позволяя еще большему количеству карбоната кальция осаждаться на внутренних поверхностях. Отложения карбоната кальция на внутренних поверхностях труб в теплообменниках, конденсаторах или испарителях водоохлаждающих машин, уменьшают теплопередачу от воды к хладагенту через стенку трубы. Это приводит к более высоким затратам электроэнергии и увеличивает износ механического оборудования. Размер кусков окалины, которые образовались и в последствие отслоились внутри трубы большого диаметра может составлять от 1 до 3 см в зависимости от диаметра трубы, в которой они образовались. Частицы такого размера могут и вовсе заблокировать поток воды через трубки теплообменника холодильной машины или форсунки системы распределения воды градирни.

Дополнительные растворимые вещества, способствующие очистке воды — это хлориды и сульфаты. Хлориды не влияют на образование твердого осадка, но способствуют коррозии из-за своей электропроводимости. Сульфаты же напротив, способствуют образованию твердого осадка в воде с высоким содержанием кальция. Однако, осадок сульфата кальция образуется только при гораздо большей концентрации, чем более обычный осадок, состоящий из карбоната кальция. Высокое содержание сульфатов также способствует усиленной коррозии из-за своей высокой электропроводимости.

Натрий и калий — два других катиона (положительно заряженные ионы), содержащиеся в природных водах. Концентрации натрия и калия обычно не контролируются в системах подготовки воды, потому что они настолько растворимы, что их осаждение анионами происходит крайне редко. Кроме того, поскольку простых методов определения концентрации этих двух веществ не существует, обычным способом количественного определения этих двух катионов является атомно-абсорбционная спектроскопия. Оба эти вещества являются важными составляющими для измерения электропроводности воды.

Кремнезем может образовывать силикатные отложения, особенно в контурах, в которых циркулирует горячая вода. Если образуются силикатные отложения, их удаление особенно затруднено. При этом эти отложения являются отличными изоляторами. Например, теплоизоляция из стекловолокна, которая представляет собой кремнезем, была разработана для уменьшения теплообмена с воздухом. Поддержание концентраций кремнезема в циркулирующей воде на определенном уровне является гарантией того, что отложения кремнезема не образуются. Кремнезем может поступать в водяной контур градирни через контур подпитки в виде мельчайших песчинок. Силикаты также используется в качестве компонента некоторых ингибиторов коррозии.

Коррозия

Если вода градирни не очищена должным образом, это вызывает коррозию металлических компонентов оборудования. Это происходит, когда определенные загрязнители в воде, в основном газы, такие как кислород и углекислый газ, вызывают разрушение металла и превращение его в состояние оксида посредством электрической или электрохимической реакции. Это приводит к уменьшению толщины некоторых участков металлических трубопроводов, увеличивая вероятность их разрыва. Коррозия является серьезной проблемой, поскольку может существенно снизить эффективность процессов теплообмена, и даже привести к выходу оборудования из строя.

В дополнение к растворенным газам, на процессы развития коррозии влияют некоторые другие факторы, такие как:

Источник