Раздел 2
Методика проведения исследований
Диссертационная работа включает исследование комплекса вопросов, направленных
на научное обоснование, разработку и освоение замкнутых или близким к ним
систем оборотного водоснабжения химических производств металлургических и
машиностроительных отраслей, к которым относятся коксохимические заводы,
газоочистки металлургических агрегатов, травильные и гальванические цехи и
отделения.
Укрупненно диссертационное исследование базируется на четырех взаимосвязанных
направлениях.
2.1. Методология расчета водно – химического режима систем оборотного
водоснабжения промышленных производств и предприятий в целом
Анализ опыта исследований, проектирования, наладки и эксплуатации систем
водоснабжения промышленных предприятий Украины, России и других стран СНГ
показал, что подавляющее большинство оборотных циклов работают с периодическим
или постоянным выводом части оборотной воды, то есть с продувкой, и
соответствующей подпиткой (пополнением) свежей водой. Величина продувки
колеблется в широких пределах, достигая в отдельных случаях 5 – 10 % от расхода
циркулирующей в системе воды. Это обусловлено целым рядом причин, одной из
которых является стремление поддерживать солесодержание оборотной воды на
определенном уровне, например, не превышающем 2000 г/м3. Однако такой подход не
имеет практического и научного обоснования. В настоящее время в различных
отраслях промышленности накоплен определенный опыт эксплуатации замкнутых
систем оборотного водоснабжения, работающих без продувки [5,6,12,20,28,33-36].
Продувочная вода в конечном итоге поступает в водные объекты, что недопустимо,
так как в ней содержатся взвешенные вещества и ряд растворенных химических
веществ, например, компоненты солесодержания (хлориды, сульфаты, кальций,
магний и др.), соли аммония, нитриты, нитраты и др. Кроме того, часть воды
выводится из систем вместе со шламовой пульпой, удаляемой из радиальных
отстойников в шламонакопители, из которых вода чаще всего не возвращается на
завод. В этом случае вода, которая удаляется со шламовой пульпой, также
является продувкой системы. Прогнозирование концентрации растворимых солевых
компонентов в замкнутых системах оборотного водоснабжения газоочисток различных
технологических агрегатов рекомендуется осуществлять с использованием уравнения
водно-солевого баланса, которое является общим выражением равенства прихода
солей в систему и вывода из нее в условиях равновесия.
Для систем водоснабжения, в которых вода не входит в непосредственный контакт с
охлаждаемым продуктом (пар, воздух, нагретый или расплавленный металл и др.),
уравнение водно-солевого баланса имеет следующий вид [5,6,29]:
С (Р2 +Р3) = С1 (Р1 + Р2 +Р3); (2.1)
С = С1 (1 + ), (2.2)
где С, С1 – концентрация хорошо растворимых солей соответственно в оборотной и
добавочной воде, г/м3; Р1 , Р2 ,Р3 – потери воды в системе водоснабжения
соответственно на испарение, капельный унос на водоохлаждающем оборудовании и
механические (капельные) потери воды, м3/ч.
Это уравнение неприемлемо для балансовых расчетов применительно к системам
оборотного водоснабжения, в которых вода входит в контакт с охлаждаемым и
очищаемым продуктом, например, при очистке технологических газов. В связи с
этим, предложена зависимость (2.3), отличающаяся от известной (2.2) тем, что в
нее введен новый член. Он учитывает технологический прирост содержания того или
иного химического компонента в воде до и после газоочистки [5,6]. Эта
зависимость прошла многократное опробование при расчетах водно - химического
режима работы систем оборотного водоснабжения газоочисток различных
технологических агрегатов, например, газоочисток доменных печей на ряде
металлургических заводов [5,6].
С = С1 (1+ ) + , (2.3)
где D С – прирост в газоочистке того или иного компонента солевого состава
воды, г/м3; Q – общий расход воды, подаваемой на газоочистку, м3/ч.
Приведенную зависимость (2.3) можно также представить в дифференциальной форме,
которая позволила бы учесть объем системы водоснабжения (V) и время пребывания
в ней воды (ф). Однако указанный выше вид зависимости более традиционен и
понятен для использования специалистами.
Солевой (материальный) баланс систем оборотного водоснабжения следует
определять с использованием зависимости (2.3). Расчеты ведут для хорошо
растворимых солей (например, хлоридов, сульфатов и др.). На основании этих
расчетов несложно определить установившиеся концентрации компонентов солевого
состава в оборотной воде при отсутствии какой-либо продувки и исключении сброса
шламовой пульпы в шламонакопитель. Для оценки опасности образования гипсовых
отложений отметим, что согласно выполненным расчетам произведение активных
концентраций кальция и сульфат - ионов в оборотной воде рассматриваемой системы
ниже произведения растворимости гипса при имеющей место температуре до 500 С,
что исключает образование гипсовых отложений.
Для оценки коррозионных свойств оборотной воды в условиях работы полностью
замкнутой системы водоснабжения проведены исследования при различных величинах
солесодержания и при температурах от 20 до 500 С. Установлено, что с
увеличением суммарной концентрации хлоридов и сульфатов с 0,75 до 18,0 кг/м3
скорость коррозии уменьшается на 10-15 %. Это объясняется снижением
растворимости кислорода при повышении общего солесодержания. Таким образом,
рост солесодержания в рассматриваемой системе при исключении продувки и при
наличии эффективной стабилизационной обработки не увеличивает опасности
образования плотных солевых отложени
- Київ+380960830922