Библиотека.- Винарский Н.С., Папков Г.И., Гринберг А.М. Предотвращение образования накипи в теплообменной аппаратуре

Источник: Журнал «Кокс и химия», №4/1977, с.30-32

ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ НАКИПИ В ТЕПЛООБМЕННОЙ АППАРАТУРЕ

Винарский Н.С., Папков Г.И. (УХИН), Гринберг А.М. (ХИИКС)

В коксохимическом производстве одним из основных источников вредных выбросов являются башни тушения кокса. По существующим схемам водоснабжения и канализации тушение кокса производят сточными водами, которые содержат летучие и легко разлагающиеся вредные вещества. При взаимодействии с раскаленным коксом эти воды вносят в атмосферу дополнительное количество загрязнений. Переход на тушение технической водой и внедрение метода сухого тушения сдерживаются из-за отсутствия технически совершенных и экономичных способов и сооружений для глубокой очистки сточных вод до уровня, позволяющего сбрасывать их в водоемы.

В последние годы было предложено использовать сточную воду совместно с технической в охладительных системах оборотного водоснабжения [1—3]. Основанием для этого послужило то обстоятельство, что, во-первых, сточные воды в основном представляют собой конденсат и не образуют накипных отложений, а во-вторых, благодаря содержанию в них органических веществ, обладающих иигнбитирующими свойствами, они имеют пониженную коррозионную активность [2].

Предотвращение процессов накипеобразования упомянутые авторы объясняют наличием в сточных водах аммонийных соединений NH₄C1, NH₄CNS, способных вступать во взаимодействие с бикарбонатами технической воды и переводить их в соли постоянной жесткости, например по реакции:

Ca(HC0₃), + 2NH₄Cl = CaCl₂ + 2C0₂'+2NH₃' + 2Н₂0. (1)

Однако, помимо связанных солей аммиака, в сточной воде находится аммиак в свободном состоянии, который в водном растворе, взаимодействуя с бикарбонатом кальция, способствует образованию карбоната кальция.

Промышленные испытания показывают, что выпадения СаС0₃ в системе не происходит, более того — наблюдается процесс растворения накипи, образовавшейся ранее, при работе ее на одной технической воде.

Следовательно, безнакипный режим работы системы оборотного водоснабжения происходит при поступлении в оборотную воду определенного количества NH₄C1.Для определения необходимого количества сточной воды, предотвращающей процесс накипеобразования, воспользуемся наиболее простым способом, основанным на известных нам практических данных.

На основании проведенных нами стендовых и промышленных исследований было установлено, что концентрация летучего аммиака в оборотной воде независимо от количества добавляемой сточной воды и содержания в ней летучего аммиака колеблется в узком интервале и не превышает 60 мг/л. Эта величина обусловлена равновесием аммиака между водой и воздухом на существующих градирнях в реальном диапазоне температур нагретой и охлажденной воды. Для полного протекания в системе реакции (3), сопровождающейся растворением накипи, необходимо выдерживать следующее условие:

[NH₃_св]_o6 5>120 мг/л.

Расчеты показывают, что для умягчения оборотной воды обычно достаточно части сточных вод предприятия.

При полном же использовании всех сточных вод тем более будет обеспечена работа теплообменной аппаратуры без образования накипи.

Обследование систем водоснабжения многих коксохимических предприятий показало, что при их работе на технической воде на поверхности теплообменной аппаратуры, как правило, появляется значительный слой карбонатных отложений [2]. Хлористый аммоний сточной воды способствует их растворению, поэтому расчетное ее количество необходимо увеличивать на период перехода к работе по новой схеме.

Снятие накипи не приводит к увеличению скорости коррозии металла, поскольку входящие в состав сточных вод фенолы, роданиды, цианиды, пиридиновые основания и другие органические вещества участвуют в формировании защитной пленки на поверхности металла и тем самым препятствуют процессу коррозии [4]. Скорость образования защитной пленки зависит от многих факторов: температуры, скорости движения воды, коэффициента упаривания, степени биохимической очистки сточных вод, а также от схемы использования сточных вод—изолированной или в смеси с технической водой.

Промышленные испытания по использованию сточных вод, проведенные на Ясиновском, Ждановском, Криворожском и Донецком коксохимических заводах, показали пригодность предложенного метода расчета количества сточной воды и подтвердили отсутствие накипи в охлаждающих системах оборотного водоснабжения.

Список литературы

1.Чен Н. Г., Герасютина Л. И. — «Кокс и химия», 1965, № 5, с. 54—58 с ил.

2.Чен Н. Г., Коптев Г. П., Брезнидкий С. Г. — «Кокс и химия», 1962, № 9, с. 49—53 с ил.

3.Ожиганов И. Н. — «Кокс и химия», 1964. .№ 4, с. 50— 53.

4.Шабалин А. Ф. — «Оборотное водоснабжение в промышленности», 1967, № 1, с. 3—19.