Очистка воды в градирнях
Градирни повсеместно распространены в энергетической, химической и нефтяной промышленности, поскольку они являются основными устройствами, отводящими технологическое тепло от конденсаторов, теплообменников и систем кондиционирования воздуха. В этих отраслях вода, циркулирующая через градирни, постоянно перерабатывается и подвергается воздействию загрязняющих веществ, тепла и химических добавок. Если этот циркулирующий поток не подвергается надлежащей обработке, примеси концентрируются при испарении и вызывают отложения, коррозию или микробиологический рост, которые снижают тепловую эффективность градирни и угрожают целостности оборудования. Водоподготовка градирни - это дисциплина подготовки подпиточной и оборотной воды для удаления примесей, борьбы с накипью и коррозией, а также подавления биологических организмов, чтобы тепло передавалось эффективно, а компоненты оставались защищенными. Это определение отражает активный процесс, в котором пересекаются химия, микробиология и машиностроение. Операторы тепловых электростанций и нефтехимических предприятий используют различные методы предварительной обработки, программы дозирования и средства мониторинга для поддержания качества воды в приемлемых пределах и поддержания циклов концентрации, которые способствуют экономии воды. Сложность систем зависит от источника исходной воды, нагрузки на систему охлаждения и экологических норм, однако основная цель - поддержание чистоты и снижение загрязнения - неизменна для всех предприятий по преобразованию энергии и химических производств. Понимая взаимосвязь испарительных потерь, продувки и химического равновесия, инженеры могут разработать программы, которые минимизируют эксплуатационные риски и одновременно экономят ресурсы. Продуманная программа также снижает вероятность появления опасных биологических организмов, таких как легионелла, которые могут размножаться в теплой, богатой питательными веществами охлаждающей воде. Научная основа обработки базируется на хорошо изученных реакциях, таких как осаждение карбоната кальция, окисление биопленок и ингибирование коррозии с помощью пленкообразующих ингибиторов.
Эффективная обработка обеспечивает ощутимую экономическую выгоду для предприятий энергетики, нефтепереработки и нефтехимии. Когда на трубах теплообменников образуются поверхностные отложения, теплопроводность этих поверхностей падает, и для достижения того же эффекта охлаждения требуется больше топлива или электроэнергии. Накипь, состоящая из карбоната кальция, фосфата кальция или кремнезема, действует как изолятор и заставляет охладители и конденсаторы работать интенсивнее, увеличивая потребление энергии и выбросы парниковых газов. Коррозия растворяет металлические поверхности, приводит к утечке технологических жидкостей и попаданию твердых частиц в оборудование, расположенное ниже по потоку, что приводит к незапланированным отключениям. Биообрастание - еще один риск, возникающий при совпадении питательных веществ, теплых температур и застойных зон; бактерии и водоросли производят внеклеточные полимеры, которые блокируют отверстия, укрывают патогенные микроорганизмы и ускоряют коррозию за счет выработки метаболитов. Программы водоподготовки градирен снижают эти риски за счет уменьшения содержания растворенных твердых частиц путем контролируемой продувки, пополнения воды, соответствующей спецификациям качества, и использования ингибиторов и диспергаторов для удержания ионов в растворе. Возможность работать с более высокими циклами концентрации - по сути, рециркулировать воду большее количество раз перед сбросом - напрямую приводит к снижению потребления подпиточной воды и уменьшению объема сточных вод. Это важно для энергетического и химического секторов, где большие тепловые нагрузки означают, что градирни могут испарять сотни кубических метров в час. Экономические выгоды включают в себя снижение затрат на покупку воды, уменьшение расхода химикатов благодаря оптимизации, увеличение срока службы оборудования и избежание штрафов, связанных со сбросом в окружающую среду. Эффективная очистка также является необходимым условием для соблюдения требований безопасности на рабочем месте и охраны здоровья населения, особенно в отношении борьбы с легионеллой. В целом, если рассматривать энергоэффективность, целостность активов, экономию ресурсов и соблюдение нормативных требований, то бизнес-обоснование для надежной обработки воды в градирнях является убедительным.
Сопутствующие товары для очистки воды в градирнях
Обратный осмос
Полупроницаемые полиамидные мембраны, работающие при умеренном давлении, отделяют до девяноста девяти процентов растворенных солей, кремния и органических молекул, производя пермеат с низкой проводимостью, пригодный для получения высокочистой подпиточной воды. Установки обратного осмоса широко распространены на предприятиях с высокой минерализацией исходной воды, например, на прибрежных нефтеперерабатывающих заводах, использующих солоноватые источники. Пермеат снижает вероятность образования накипи и позволяет градирням работать на более высоких циклах концентрации, а концентрат обрабатывается отдельно.
Мультимедийные фильтры
Напорные песчаные или мультимедийные фильтры удаляют из подпиточной воды взвешенные твердые частицы и мусор, не позволяя этим частицам загрязнять поверхности теплообменников и служить ядрами для образования накипи. На многих электростанциях и нефтеперерабатывающих заводах подпиточная вода поступает из рек или скважин, которые несут мутность и ил; правильно подобранный фильтр снижает мутность до уровня ниже 5 NTU и защищает расположенные ниже по течению умягчители и мембранные системы. Эти фильтры работают непрерывно при расходе, соответствующем потребностям башни, и периодически подвергаются обратной промывке для удаления накопившихся твердых частиц.
Системы дозирования химических веществ
Автоматические дозирующие насосы и контроллеры вводят ингибиторы коррозии, ингибиторы накипеобразования, диспергаторы, окисляющие и неокисляющие биоциды в оборотную воду с контролируемой скоростью. Обратная связь с датчиками электропроводности и рН обеспечивает пропорциональное добавление химикатов в соответствии с потребностями системы и поддерживает заданные значения. Эти системы позволяют точно управлять концентрацией ингибиторов, минимизируя отходы химикатов и предотвращая недостаточную или избыточную обработку, что очень важно для защиты углеродистой стали, нержавеющей стали и медных сплавов, используемых в теплообменниках.
Умягчитель воды
Катионные смолы в натриевой форме обменивают ионы жесткости, такие как кальций и магний, на натрий, снижая жесткость почти до нуля и устраняя основные предшественники накипи. Умягчители часто являются первой ступенью предварительной обработки после фильтрации, когда подпиточная вода поступает из коммунальных или поверхностных источников с умеренной жесткостью. В циклах регенерации используется насыщенный рассол для восстановления обменной способности, а умягченный сток подается непосредственно на градирню или в дополнительные полировочные установки.
Правильная интеграция этих технологий в процесс обработки воды в градирнях жизненно важна, поскольку каждая из них решает разные задачи, связанные с качеством воды. Фильтрация защищает расположенные ниже по течению устройства и снижает мутность, чтобы химические вещества могли эффективно взаимодействовать с растворенными видами. Обратный осмос или умягчение снижают уровень растворенных твердых частиц и жесткости, позволяя операторам повышать циклы концентрации и экономить воду без образования накипи. Автоматизированная подача химикатов обеспечивает точное дозирование ингибиторов и биоцидов в зависимости от изменяющихся условий нагрузки, предотвращая коррозию и биообрастание и не допуская передозировки химикатов. Ультрафиолетовая дезинфекция снижает численность микроорганизмов и помогает поддерживать санитарные условия, что становится все более важным в странах со строгими нормами по легионеллезу. Фильтрация бокового потока дополняет общую программу, непрерывно полируя циркулирующую воду, ограничивая накопление частиц и поддерживая чистоту поверхности труб. В сочетании эти системы позволяют энергетическим, химическим и нефтяным предприятиям поддерживать эффективную и соответствующую нормам работу при различном качестве исходной воды и технологических требованиях.
Основные контролируемые параметры качества воды
Поддержание стабильного химического состава воды в градирнях требует постоянного или частого измерения параметров, влияющих на образование накипи, коррозию и рост микроорганизмов. Проводимость и общее количество растворенных твердых веществ указывают на концентрацию ионов в рециркулирующей воде и, таким образом, отражают достигнутые циклы концентрации. Операторы стремятся поддерживать электропроводность ниже уровня, при котором выпадают в осадок малорастворимые соли; в типичных системах электростанций этот показатель может контролироваться на уровне от 1 500 до 2 000 мкСм/см при использовании полной химической программы. pH влияет на растворимость карбоната кальция и эффективность ингибиторов коррозии; значения обычно поддерживаются в диапазоне от 7,0 до 8,5, чтобы сбалансировать накипь и склонность к коррозии. Общая щелочность, выраженная в мг/л в виде CaCO₃, является еще одним важным показателем, поскольку она буферизует pH и вносит вклад в индекс насыщенности Ланжелье (LSI); если щелочность становится слишком высокой, риск образования накипи возрастает даже при умеренном pH. Жесткость по кальцию и магнию представляет собой концентрацию двухвалентных катионов, которые легко образуют накипь; контроль этих ионов с помощью циклов смягчения или ограничения предотвращает отложение на поверхностях теплообмена. Концентрация кремнезема контролируется, поскольку при высоких температурах кремнезем может образовывать твердые, стеклообразные накипи, которые трудно удалить; типичные рекомендации ограничивают содержание кремнезема в башенной воде до 100 мг/л. Хлорид- и сульфат-ионы связаны с коррозионной активностью, особенно для нержавеющей стали и медных сплавов; хлорид обычно поддерживается на уровне менее 250 мг/л, а сульфат - менее 500 мг/л, чтобы избежать точечной коррозии. Уровень растворенного кислорода и окислительно-восстановительный потенциал дают представление о коррозионном потенциале и биоцидной активности воды; низкий уровень кислорода указывает на восстановительные условия, которые могут способствовать развитию анаэробных бактерий, в то время как высокий ОВП указывает на эффективное окисление остатков биоцидов. Количество микроорганизмов, измеряемое с помощью диапозитивов, тестов на аденозинтрифосфат (АТФ) или количества пластин, помогает оценить необходимость дозирования биоцидов и подтвердить эффективность мер контроля. О наличии биопленки можно судить по перепаду давления на фильтрах бокового потока или по повышению температуры на теплообменниках, что свидетельствует о том, что мониторинг не может основываться только на анализах объемной воды.
Приборы играют центральную роль в фиксации этих параметров. Датчики электропроводности и контроллеры автоматически регулируют клапаны продувки для поддержания циклов в заданных пределах, а датчики pH связаны с насосами подачи кислоты или каустика для устранения отклонений. Онлайн-анализаторы жесткости или периодическое титрование определяют график регенерации умягчителей и корректируют дозы ингибиторов. Мониторы кремнезема используются там, где в систему поступает сырая вода с высоким содержанием кремнезема, например, на геотермальных электростанциях; показания, превышающие типичные уставки, вызывают корректировку пределов цикла или требуют использования диспергаторов. Анализаторы остаточного количества хлора, датчики окислительно-восстановительного потенциала и контроллеры ОВП используются для контроля подачи окисляющих биоцидов и проверки соответствия остаточных количеств целям дезинфекции без превышения разрешений на сброс. Микробиологический мониторинг может включать в себя еженедельные тесты с погружением в воду или онлайновые датчики биопленки, измеряющие изменения теплового потока; если количество превышает пороговые значения, операторы корректируют стратегию подачи биоцидов или очищают систему. Наконец, коррозионные купоны и электронные датчики скорости коррозии обеспечивают запаздывание и индикацию потери металла в реальном времени, информируя о дозировке ингибиторов и выборе материалов.
| Параметр | Типичный диапазон | Метод контроля |
| Проводимость | 1 000-2 000 мкСм/см | Регулировка продувки с помощью регулятора электропроводности и клапана продувки |
| pH | 7.0-8.5 | Дозируйте кислоту или каустик для коррекции отклонений и стабилизации щелочности |
| Общая щелочность | 100-1 000 мг/л в виде CaCO₃ | Контролируйте циклы концентрации и добавляйте кислоту для снижения щелочности |
| Твердость кальция | 50-1 000 мг/л в виде CaCO₃ | Смягчение подпиточной воды и добавление ингибиторов накипи |
| Кремнезем | 10-100 мг/л | Ограничение циклов, применение диспергентов или снижение содержания кремнезема с помощью обратного осмоса |
| Хлорид | < 250 мг/л | Управление продувкой и предотвращение попадания морской воды в водозабор |
| Сульфат | < 500 мг/л | Контроль циклов и мониторинг воздействия коррозии |
| Количество микроорганизмов | < 10⁴ КОЕ/мл или < 10³ RLU (АТФ) | Регулировка дозирования биоцидов и механическая очистка |
| ОВП / остаточный хлор | ОВП 600-800 мВ / 0,5-1,0 мг/л свободного хлора | Контроль подачи окисляющего биоцида и проверка остатков |
| Растворенный кислород | 2-8 мг/л | Внедрение азотного одеяла в закрытых секциях или применение поглотителей кислорода |
Разработка и реализация
Разработка и внедрение программы водоподготовки градирен на энергетических и химических предприятиях требует целостного понимания тепловой нагрузки, качества воды, материалов конструкции и нормативной базы. Инженеры начинают с определения характеристик источника подпиточной воды: речная вода, колодезная вода, опресненная вода или муниципальное водоснабжение - все они представляют собой уникальные проблемы с точки зрения содержания взвешенных частиц, жесткости, солености и органической нагрузки. Выбор оборудования для предварительной обработки - будь то фильтрация в среде, картриджная фильтрация, умягчение или мембранное обессоливание - зависит от этих характеристик, а также от требуемых циклов концентрации. Например, системы, использующие солоноватую воду, могут использовать обратный осмос для удаления избытка солей, чтобы градирни могли работать в три или более циклов без превышения предельных значений электропроводности или хлоридов. Проектировщики установок также рассчитывают тепловую нагрузку и потери на испарение, чтобы определить размеры градирни, насосов и трубопроводов; эти расчеты должны учитывать сезонные условия окружающей среды в Стамбуле или другие местные климатические условия, влияющие на испарение. Кроме того, проектировщики оценивают металлургию теплообменников и оборудования градирни, выбирая такие материалы, как углеродистая сталь, нержавеющая сталь, титан или стекловолокно, которые противостоят коррозии в условиях ожидаемого химического состава воды. Если ожидается высокое содержание хлоридов или низкий уровень pH, использование коррозионностойких материалов оправдано, несмотря на более высокую первоначальную стоимость, поскольку они снижают риски долгосрочного обслуживания и отключения.
Соблюдение нормативных требований и стандартов является неотъемлемой частью процесса внедрения. Объекты придерживаются строительных норм и правил, разрешений на сброс воды и рекомендаций ASME, которые устанавливают минимальные критерии проектирования и эксплуатации котельных и охлаждающих систем. Нормативы по охране окружающей среды, включая местные ограничения на сброс общего количества растворенных твердых веществ, свободного остаточного хлора и температуры, определяют допустимые коэффициенты концентрации и влияют на выбор химикатов. Рекомендации по охране труда, касающиеся борьбы с легионеллой, соответствуют требованиям стандарта ISO 45001 по охране труда и технике безопасности, что побуждает проектировщиков включать каплеуловители, дезинфекцию боковых потоков и точки отбора проб. Системы менеджмента качества, основанные на ISO 9001 или ISO 14001, требуют ведения документации, калибровки приборов и периодической проверки эффективности обработки. При вводе в эксплуатацию инженеры проверяют правильность установки насосов для подачи химикатов, контроллеров и датчиков, обеспечивая их оперативное реагирование на изменения химического состава воды. Может быть проведена оценка рисков для определения потенциальных точек загрязнения и планирования резервирования критических компонентов, таких как двойные дозирующие насосы или байпас. В целом, успешное внедрение позволяет сбалансировать технические характеристики, соответствие требованиям и стоимость, при этом особое внимание уделяется адаптации проекта к графику работы предприятия, технологическим требованиям и экологическим обязательствам.
Эксплуатация и обслуживание
Эксплуатация системы водоподготовки градирни предполагает постоянное наблюдение, регулировку и ведение учета для поддержания качества воды в заданных пределах. Операторы ежедневно проверяют электропроводность, pH и температуру, вручную сверяя показания автоматических контроллеров и отмечая любые отклонения от заданных значений. Еженедельные задачи часто включают измерение жесткости, щелочности и остаточного количества ингибиторов с помощью портативных наборов для тестирования и соответствующую корректировку дозировки химических веществ. Программы биоцидов обычно включают чередование окислительных и неокислительных биоцидов; окислители, такие как хлор или бром, применяются постоянно или периодически, а неокислители, такие как глутаральдегид или изотиазолин, дозируются ежемесячно для предотвращения устойчивости микроорганизмов. Контроль продувки очень важен; автоматический клапан, связанный с контроллером электропроводности, открывается для сброса воды, когда электропроводность превышает заданное значение, поддерживая циклы без ручного вмешательства. Операторы также следят за расходомерами подпиточной воды и оценками испарения, чтобы обнаружить утечки, дрейф или переполнение, которые могут указывать на проблемы с поплавковыми клапанами или каплеуловителями. Регулярные визуальные осмотры бассейна градирни, заполняющей среды и каплеуловителей помогают выявить скопление осадка или биологической слизи; любые отложения удаляются во время плановой очистки для восстановления потока и снижения микробиологического риска.
Профилактическое обслуживание выходит за рамки управления химическими веществами. Механические компоненты, такие как вентиляторы, двигатели, редукторы и насосы, требуют смазки, анализа вибрации и проверки центровки через установленные интервалы времени, чтобы предотвратить механические поломки, которые могут нарушить охлаждение. Пучки теплообменников проверяются и очищаются ежегодно или чаще, если индикаторы загрязнения показывают снижение эффективности теплообмена; методы очистки могут включать в себя струю воды под высоким давлением, химическую очистку от накипи или гидроструйную обработку. Калибровка приборов - еще одна важная задача: зонды электропроводности, датчики pH, электроды ОВП и расходомеры должны калиброваться ежеквартально с использованием сертифицированных стандартов для обеспечения точного контроля. Безопасность включает в себя обеспечение маркировки резервуаров для хранения химикатов, целостности вторичной защитной оболочки и наличия средств индивидуальной защиты при работе с кислотами, щелочами и биоцидами. Операторы ведут журналы учета расхода химикатов, измерений качества воды и обслуживания оборудования; эти записи помогают анализировать тенденции и демонстрируют соответствие нормативным требованиям и требованиям ISO 50001 по энергоменеджменту. При возникновении аномалий, таких как внезапное увеличение потребности в ингибиторах или падение pH, поиск неисправностей часто включает проверку утечек, загрязнений от технологических жидкостей или неисправности дозирующих насосов. Систематический подход к эксплуатации и техническому обслуживанию гарантирует, что водоподготовка градирен остается проактивной, а не реактивной, защищая критически важные активы энергетических и химических предприятий.
Проблемы и решения
Несмотря на тщательную разработку и эксплуатацию, водоподготовка градирен в энергетической и химической промышленности сталкивается с постоянными проблемами, требующими внимательного решения. Проблема: Накипь образуется, когда растворенные минералы превышают свою растворимость и осаждаются на теплообменных поверхностях, препятствуя теплопередаче и снижая эффективность системы. Решение: Операторы могут смягчать подпиточную воду, регулировать циклы концентрации и дозировать пороговые ингибиторы накипеобразования, такие как фосфонаты и полимеры, препятствующие росту кристаллов. В некоторых водах с высоким содержанием кремния необходимо ограничить количество циклов или использовать обратный осмос, чтобы снизить содержание кремния ниже порога растворимости. Связанная проблема: коррозия возникает в результате электрохимических реакций между водой и металлическими поверхностями, особенно при наличии растворенного кислорода, низкого pH или высоких концентраций хлоридов. Решение: Химические программы включают катодные и анодные ингибиторы, такие как цинк, ортофосфаты или молибдаты, которые образуют защитные пленки на металлических поверхностях; поддержание pH в щелочном диапазоне, удаление кислорода с помощью деаэраторов или поглотителей, а также контроль хлоридов также уменьшают коррозию. Микробное обрастание представляет собой еще одну проблему: микроорганизмы образуют биопленки, которые задерживают питательные вещества и защищают бактерии от биоцидов, что приводит к коррозии в условиях недостаточного осаждения и потенциальным вспышкам легионеллеза. Решение: Интегрированная стратегия биологического контроля предусматривает чередование окисляющих биоцидов с неокисляющими, использование диспергаторов для проникновения в биопленки, а также механическую очистку или ультрафиолетовую дезинфекцию для уменьшения количества микроорганизмов в резервуарах.
Потребление воды и экологические ограничения создают дополнительные препятствия. Продувочная вода сбрасывается в канализацию или на очистные сооружения и содержит повышенный уровень растворенных солей и химических реагентов; увеличение циклов концентрации позволяет экономить воду, но повышает риск превышения лимитов на сброс этих загрязняющих веществ. Проблема: сбалансировать экономию воды и соблюдение требований может быть непросто при колебаниях качества подпиточной воды или ужесточении ограничений по солености. Решение: непрерывный мониторинг электропроводности и основных ионов в сочетании с адаптивным управлением продувкой обеспечивает максимальное количество циклов без превышения нормативных порогов. Альтернативные источники воды, такие как регенерация конденсата, очищенные сточные воды или сбор дождевой воды, могут дополнить запасы подпитки и снизить зависимость от пресной воды. Другая проблема: затраты на химические реагенты для очистки и перебои с поставками могут стать причиной напряженности бюджета и операций, особенно в удаленных районах или в период нестабильности рынка. Решение: внедрение боковой фильтрации и высокоэффективной предварительной обработки снижает потребность в дорогостоящих химикатах, предотвращая попадание загрязняющих веществ в рециркуляционный контур; заключение контрактов на оптовые поставки химикатов и поддержание запасов на месте также повышает устойчивость. Наконец, нельзя игнорировать человеческий фактор: недостаточная подготовка операторов или их текучесть могут привести к непоследовательной обработке и пропуску признаков загрязнения. Решение: регулярные программы обучения, четкие стандартные операционные процедуры и использование автоматизированных платформ мониторинга помогают обеспечить последовательное применение передовых методов и раннее обнаружение проблем на сложных энергетических и химических объектах.
Преимущества и недостатки
Преимущества очистки воды в градирнях очень велики для энергетических, химических и нефтяных предприятий. Повышение эффективности теплообмена напрямую снижает потребление топлива и выбросы парниковых газов за счет уменьшения противодавления в конденсаторе и энергопотребления чиллера. Эффективные программы очистки поддерживают чистоту поверхностей и минимизируют коррозию, продлевая срок службы теплообменников, башен и трубопроводов; это сокращает капитальные затраты на замену и позволяет избежать незапланированных остановок, которые могут стоить миллионы долларов в виде потерь производства. Еще одним важным преимуществом является экономия воды: безопасное увеличение циклов концентрации позволяет снизить потребность в подпиточной воде на 20-50 процентов, что важно в регионах с дефицитом воды. Хорошо управляемая система также защищает безопасность работников и здоровье населения, предотвращая рост легионеллы и других патогенных микроорганизмов, тем самым соблюдая нормы здравоохранения и безопасности. Кроме того, постоянный химический состав воды стабилизирует технологические условия, снижает вероятность перекрестного загрязнения технологических потоков на химических предприятиях и способствует соблюдению разрешений на сброс, ограничивающих содержание загрязняющих веществ и температуру в сточных водах.
Однако очистка воды в градирнях имеет и недостатки, которые необходимо признать. Капитальные затраты на оборудование для предварительной обработки, такое как обратный осмос, ионообменные системы и фильтрация боковых потоков, могут быть значительными, особенно для больших градирен в нефтеперерабатывающих комплексах. Эксплуатационные расходы включают не только химикаты, но и электроэнергию для насосов, мембран и УФ-ламп, а также оплату труда и мониторинг. Работа с опасными химическими веществами, такими как сильные кислоты, каустики и биоциды, и их хранение сопряжены с рисками для безопасности и нормативными обязательствами, требующими обучения и принятия мер по снижению воздействия. В некоторых случаях отходы, образующиеся при регенерации умягчителя или концентрата мембраны, могут представлять собой проблему для утилизации и требовать дополнительной обработки для соответствия экологическим стандартам. Существует также риск чрезмерной обработки: чрезмерное дозирование химических веществ может привести к увеличению затрат, повреждению материалов или образованию побочных продуктов дезинфекции. Наконец, химический состав воды динамичен; изменения качества подпитки, утечки в процессе или температурные сдвиги могут сделать программы очистки менее эффективными, если не вносить своевременные коррективы, что требует постоянного внимания со стороны персонала предприятия.
| Плюсы | Cons |
| Повышает эффективность теплопередачи и снижает энергопотребление | Капитальные и эксплуатационные расходы на оборудование и химикаты |
| Продлевает срок службы оборудования за счет минимизации коррозии и накипи | Требуется работа с опасными химическими веществами и соблюдение соответствующих протоколов безопасности |
| Сохраняет воду благодаря более высоким циклам концентрации | Образуются отходы при продувке и регенерации |
| Повышает соответствие нормам охраны здоровья, безопасности и экологии | Риск чрезмерного или недостаточного лечения при отсутствии контроля |
| Поддерживает стабильные условия технологического процесса и качество продукции на химических предприятиях | Требуется постоянный контроль и участие квалифицированного оператора |
Часто задаваемые вопросы
Вопрос: Как часто следует проверять воду в градирнях на энергетических и химических предприятиях?
Ответ: Регулярное тестирование необходимо, поскольку химический состав воды меняется в зависимости от испарения, качества подпиточной воды и влияния технологических процессов. Ежедневные измерения электропроводности, pH и температуры помогают операторам убедиться в правильности работы автоматических контроллеров. Еженедельные анализы жесткости, щелочности, остаточного количества ингибиторов и количества микроорганизмов позволяют получить более глубокое представление о возможности образования накипи и обрастания. Более детальный коррозионный мониторинг с помощью купонов или зондов обычно проводится раз в квартал или раз в полгода. Особые обстоятельства, такие как изменение источника подпиточной воды, нарушение технологического процесса или необычный запах, должны стать причиной проведения дополнительных испытаний.
Вопрос: Почему в градирне необходима продувка и как она определяется?
Ответ: Продувка - это преднамеренный сброс части рециркуляционной воды для удаления накопившихся растворенных твердых частиц и предотвращения образования накипи и коррозионных условий. По мере испарения воды в градирне минералы остаются и концентрируются; без продувки электропроводность и жесткость будут продолжать расти. Необходимая скорость продувки зависит от циклов концентрации - соотношения растворенных твердых частиц в подпиточной воде и в оборотной воде. Автоматические контроллеры сравнивают электропроводность оборотной воды с заданным значением и открывают клапан для сброса продувки при превышении заданного значения. Корректировка уставки должна учитывать качество воды, химикаты для обработки и ограничения на сброс.
Вопрос: Какие биоциды обычно используются для обработки воды в градирнях на электростанциях и нефтеперерабатывающих заводах?
Ответ: Биоциды - это химические вещества, которые контролируют рост микроорганизмов и имеют решающее значение для предотвращения биообрастания и размножения патогенов. Окисляющие биоциды, такие как гипохлорит натрия, бромид натрия, активированный хлором, диоксид хлора и озон, широко используются, поскольку они быстро реагируют с клеточными мембранами и окисляемыми материалами. Неокисляющие биоциды включают глутаральдегид, изотиазолин, четвертичные аммониевые соединения и дибромо-нитрило-пропионамид (DBNPA); эти вещества нарушают метаболические процессы или клеточные стенки и часто чередуются с окислителями для предотвращения резистентности. Выбор биоцида зависит от таких факторов, как температура, органическая нагрузка, правила сброса и совместимость с материалами системы. В некоторых случаях ультрафиолетовое обеззараживание или ионизация медно-серебряных соединений используются в качестве дополнительной меры для снижения дозировки химических веществ.
Вопрос: Как рассчитать циклы концентрации и почему этот расчет важен?
Ответ: Циклы концентрации (ЦК) - это безразмерный коэффициент, который показывает, сколько раз растворенные твердые вещества в подпиточной воде концентрируются в градирне из-за испарения. Его можно рассчитать, разделив проводимость рециркуляционной воды на проводимость подпиточной воды или разделив расход подпиточной воды на расход продувочной воды. Более высокий COC означает, что вода повторно используется большее количество раз перед сбросом, что позволяет экономить воду и химикаты, но при этом увеличивается концентрация примесей. Понимание COC помогает операторам установить соответствующие скорости продувки и стратегии очистки, чтобы сбалансировать экономию воды с риском образования накипи и коррозии. Например, если проводимость подпиточной воды составляет 500 мкСм/см, а воды из башни - 2 000 мкСм/см, COC равен 4.
Вопрос: Как накипь влияет на работу теплообменника и что можно сделать для ее удаления?
Ответ: Накипь образуется, когда малорастворимые соли выпадают в осадок и прилипают к поверхностям теплообмена, создавая слой с низкой теплопроводностью, который действует как изоляция. Даже тонкий слой накипи может резко увеличить разницу температур, необходимую для передачи тепла, заставляя чиллеры или котлы работать интенсивнее и потреблять больше энергии. Накипь также сужает проточные каналы, увеличивая затраты на перекачку и потенциально вызывая локальный перегрев. Для удаления накипи операторы могут использовать механические методы очистки, такие как чистка щетками и гидроструйная обработка, или химическую очистку с помощью кислотных растворов, растворяющих минеральные отложения. Предотвращение образования накипи путем надлежащей водоподготовки и контроля циклов концентрации является более экономически эффективным, чем борьба с образовавшимися отложениями.
Пример компактного расчета
Чтобы определить требуемую скорость продувки при работе в определенном цикле концентрации, операторы могут использовать простую формулу баланса масс. Если известен расход подпиточной воды (M) и желаемое количество циклов концентрации (C), продувка (B) может быть рассчитана по формуле B = M ÷ (C - 1). Предположим, что градирня нефтеперерабатывающего завода получает 100 м³/ч подпиточной воды и работает в режиме 5 циклов концентрирования. Применение формулы дает поток продувки 25 м³/ч.