Спосіб оперативного визначення величини швидкості виділення кальцієвих сполук з оборотних вод систем технічного водопостачання

Реферат: Спосіб оперативного визначення величини швидкості виділення кальцієвих сполук з оборотних 3 вод систем технічного водопостачання (СТВ ) , ммоль/(дм с), включає відповідно до стандартних методик забір проб у декількох точках СТВ та вимірювання параметрів оборотної 2 води. При цьому одночасно беруть проби і визначають активні концентрації іонів Ca 0  , Ca 2 3 відповідно у воді підживлення СТВ та оборотній (мг-іон/дм ), вимірюють водний об'єм 3 3 СТВ  VСТВ , м , витрати води підживлення СТВ  Gж та її продувки - Gпр , м /с. Вказані параметри, виміряні при температурах води, відповідних цим точкам, приводять до стандартної температури. За виміряними параметрами за формулою: Gпр  dCa в Gж  в    Са 0  Са   , де dt VСТВ  Gж  в - швидкість виділення кальцієвих сполук, ммоль/(дм с); Са 0 , Са - відповідно активні концентрації іонів кальцію у воді підживлення та оборотній, визначають величину швидкості виділення кальцієвих сполук у точках відбору проб. За даними в для окремих точок розраховують eв - середнє арифметичне значення швидкості виділення кальцієвих сполук. Отримане eв приймається за величину швидкості виділення кальцієвих сполук у СТВ . 3 UA 114576 U (12) UA 114576 U UA 114576 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до оперативного визначення величини швидкості виділення 3 кальцієвих сполук з оборотних вод систем технічного водопостачання СТВ  , ммоль/(дм ·с). Інформація про величину швидкості виділення кальцієвих сполук з оборотних вод характеризує ступінь їх нестабільності і дозволяє планувати заходи щодо зменшення швидкості виділення кальцієвих сполук, які є основними компонентами відкладень на поверхнях водоводів, теплообмінників та інших пристроїв у системах охолодження промислових підприємств різноманітних галузей господарства, зокрема на теплових та атомних електростанціях. На сьогодні швидкість виділення кальцієвих сполук з оборотних вод СТВ якісно оцінюють за індексом Ланжельє [1]: IL  pH  pHS , pH   log( H ) , (1) де pHS , pH - рівноважне щодо твердого карбонату кальцію та виміряне в досліджуваній воді значення pH ; (H ) - активна концентрація іона водню. Величину pHS розраховують за спеціальною методикою [1, 2]. Вода вважається нездатною до виділення карбонату кальцію (швидкість виділення рівна нулю), якщо IL  0 , корозійно агресивною, якщо IL  0 , та здатною до виділення карбонату кальцію, якщо IL  0 . Недоліки згаданого способу наступні: 1) величина IL дає лише якісну інформацію про стабільність води, а звідси і про швидкість виділення кальцієвих малорозчинних сполук; 2) не існує адекватної процедури розрахунку pHS , зокрема в умовах присутності інгібіторів відкладень, а похибки розрахунку переважно не контрольовані; 3) експериментальні способи визначення pHS залежать від умов відбору проб та методики визначення pHS і мають погану збіжність. Найближчим до даного є спосіб оцінки стабільності, а, значить, і швидкості виділення кальцієвих сполук з оборотних вод [3] розрахунком величин: JЖо  С1   Жо ,  Жо  Жо/ Жо0 , Сl  Сl / Сl 0 , (2) де Жо , Ж о0 , Сl , Сl 0 - загальна жорсткість та активні концентрації хлоридів оборотної води 3 та води підживлення, мг-іон/дм (див. креслення). По величині J роблять висновок про стабільність води. Чим менше J , тим стабільніша вода і менша швидкість виділення солей жорсткості [3]. Недоліки цього способу щодо оцінки величини швидкості виділення кальцієвих сполук наступні: 1) величина J дає лише якісну інформацію про стабільність води, тобто щодо її здатності до виділення сполук кальцію, зауважимо, що на сьогодні відсутні способи визначення величини швидкості виділення сполук кальцію з оборотних вод за оперативними даними; 2) оскільки загальна жорсткість води рівна сумі концентрацій іонів кальцію та магнію і, враховуючи, що розчинність карбонату магнію у сотні раз більша за розчинність карбонату кальцію [1], приходимо до висновку, що в оборотній воді основою відкладень є карбонат кальцію і використання загальної жорсткості для характеристики інтенсивності карбонатних відкладень не коректне. Задача корисної моделі полягає у формулюванні способу визначення величини швидкості виділення кальцієвих сполук з оборотних вод СТВ. Поставлена задача вирішується тим, що у способі оперативного визначення величини швидкості виділення кальцієвих сполук з оборотних вод систем технічного водопостачання 3 (СТВ), ммоль/(дм ·с), що включає відповідно до стандартних методик забір проб у декількох точках СТВ та вимірювання параметрів оборотної води; одночасно беруть проби і визначають 2 активні концентрації іонів Ca 0  , Ca 2 - відповідно у воді підживлення СТВ та оборотній (мг3 3 іон/дм ), вимірюють водний об'єм СТВ  VСТВ , м , витрати води підживлення СТВ  Gж та її 3 продувки - Gпр , м /с; вказані параметри, виміряні при температурах води відповідних цим 50 точкам, приводять до стандартної температури, а за виміряними параметрами за формулою: Gпр  dCa в Gж  в    Са 0  Са   , (3) dt VСТВ  Gж  1 UA 114576 U 3 де в - швидкість виділення кальцієвих сполук, ммоль/(дм ·с), Са 0 , Са – відповідно активні концентрації іонів кальцію у воді підживлення та оборотній; визначають величину швидкості виділення кальцієвих сполук у точках відбору проб, за даними в для окремих точок 5 10 розраховують eв - середнє арифметичне значення швидкості виділення кальцієвих сполук, при цьому отримане eв приймається за величину швидкості виділення кальцієвих сполук у СТВ . Обґрунтування виразу (3) базується на тому, що відповідно до [4], за певних умов величина швидкості виділення кальцієвих сполук з оборотної води може бути представлена як: dCa в Gж ( t )  Са ( t )  dС a( t ) , (4)   Са 0 ( t )   dt VСТВ  ( t )  dt при умові, що VСТВ  Const , параметр   Gж / Gпр ; якщо концентрація іонів кальцію Ca (t ) повільно змінюється в СТВ , то другим доданком у (4) можна знехтувати і для величини швидкості виділення кальцієвих сполук отримуємо вираз (3). З (3) бачимо, що швидкість виділення форм кальцію прямує до 0, якщо G Ca  Са 0  ж , (5) Gпр 15 20 25 30 тобто кількість, форм Са , що видаляється з СТВ продувкою, рівна тій, яка вноситься з водою підживлення і тоді в СТВ відсутнє виділення кальцієвих сполук. Спосіб дозволяє отримати кількісну інформацію про швидкість виділення кальцієвих сполук залежно від виду заходів, що застосовуються для її регулювання, порівнювати ефективності цих заходів і приймати обґрунтовані оперативні рішення щодо корегуючих дій для мінімізації величини швидкості виділення кальцієвих сполук в оборотній воді СТВ . На кресленні представлена схема СТВ з градирнями. ТО - теплообмінник, наприклад, конденсатор турбіни; НГ, ЦН - насос градирні та циркуляційний; цифри в кружках (0, 1, 2, 3) рекомендовані точки відбору проб для реалізації способу для СТВ з градирнями; Gоб , Gж , Gв п , Gпр - витрати вод оборотної, підживлення, випарювання та продувки СТВ відповідно. Спосіб здійснюють таким чином. У декількох точках СТВ (0-3), відповідно до стандартних методик [5, 6], одночасно беруть проби оборотної води. Після цього стандартними способами, наприклад, термометром та іонселективними електродами [5], вимірюють температури t та t 0 і активні концентрації іонів 2 Ca 0  та Ca 2 (кальцію) у водах підживлення СТВ та в оборотній. Одночасно вимірюють Gж та Gпр - витрати вод підживлення та продувки СТВ , а також визначають VСТВ . Отримані дані за відомими процедурами (див. [5, 6]) приводять до стандартної температури, наприклад, 25 °C і за формулою (3) розраховують величину в для кожної з проб. За даними в для окремих 35 проб розраховують середнє значення eв . Отримана величина приймається за величину швидкості виділення сполук кальцію з оборотної води. Приклад реалізації способу Для СТВ з градирнями у точках 0-3 після вимірювання величин параметрів та приведення їх до температури 25 °C, отримали: ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 Спосіб оперативного визначення величини швидкості виділення кальцієвих сполук з оборотних 3 вод систем технічного водопостачання (СТВ ), ммоль/(дм с), що включає відповідно до стандартних методик забір проб у декількох точках СТВ та вимірювання параметрів оборотної води, який відрізняється тим, що одночасно беруть проби і визначають активні концентрації 45 3 2 іонів Ca 0  , Ca 2 - відповідно у воді підживлення СТВ та оборотній (мг-іон/дм ), вимірюють 3 3 водний об'єм СТВ  VСТВ , м , витрати води підживлення СТВ  Gж та її продувки - Gпр , м /с; вказані параметри, виміряні при температурах води, відповідних цим точкам, приводять до стандартної температури, а за виміряними параметрами за формулою: 2 UA 114576 U Gпр  dCa в Gж    Са 0  Са   , де dt VСТВ  Gж  3 в - швидкість виділення кальцієвих сполук, ммоль/(дм с); Са 0 , Са - відповідно активні концентрації іонів кальцію у воді підживлення та оборотній, визначають величину швидкості виділення кальцієвих сполук у точках відбору проб; за даними в для окремих точок розраховують eв - середнє арифметичне значення швидкості в  5 виділення кальцієвих сполук, при цьому отримане eв приймається за величину швидкості виділення кальцієвих сполук у СТВ . Ca 0  0.65 мг - іон/дм 3 ; Gж  0.66 м3 / с ; Ca 1  1.2 мг - іон/дм 3 ; Gпр  0.32м3 / с ; Ca 2  1.1мг - іон/дм 3 ; VСТВ  1.2  10 5 м3 . Ca 3  1.3 мг - іон/дм 3 ; Відповідно, розраховані за (4) значення в такі:   ммоль / дм  с ;  в1  2.26  10 6 ммоль / дм3  с ; в3  2.14  10 6 3 eв  1/ 3  2.26  2.36  2.14   10 6    в2  2.36  10 6 ммоль / дм3  с ;        2.25  10 6 ммоль / дм3  с  0.19 моль / м3  добу  0.019 кг / м3  добу  З останнього можна визначити, що за даних умов величина швидкості виділення кальцієвих сполук з об'єму VСТВ оборотної води становить 0.019  1.2  10 5  2.3 т / добу . Висновки: 1. Пропонований спосіб, на відміну від відомих, дозволяє визначати за оперативними даними (на даний час) у процесі експлуатації СТВ величину швидкості виділення кальцієвих сполук. Ця інформація потрібна для розробки і впровадження заходів щодо досягнення прийнятного у даних умовах рівня швидкості їх виділення, наприклад, варіюючи якість води підживлення, дозу інгібіторів відкладень, що подаються в оборотну воду, чи витрати води продувки і підживлення (див креслення). 2. Маючи дані про величину швидкості виділення кальцієвих сполук, зручно планувати режим роботи СТВ та періодичність чисток обладнання від відкладень з мінімальними затратами ресурсів на очистку та мінімальним недовиробітком продукції підприємствами чи електроенергії електростанціями. Джерела і інформації 1. В.А. Клячко, И.Э. Апельцин. Очистка природных вод. Изд. литератуы по строительству. Москва. - 1971. - 579 с. 2. ДБН В.2.5-74; 2013. - Додаток Г, с. 148-149. 3. Регламент 171-Р-ХЦ (Рівненська АЕС), 2013, п. 8.6, ст. 25. 4. В.З. Кочмарський, О.В. Кочмарський. Відкладення в оборотних системах ТЕС. Теплова енергетика. Нові виклики часу. - Львів. НВФ "Українські технології". - 2009. - С. 535-546. 5. Лурье Ю.Ю. Унифицированные методы анализа вод. - Москва. - Химия. Издание 2-е исправленное. - 1973. 376 с. 6. СЭВ. Унифицированные методы исследования качества вод. Ч.1. Методы химического анализа вод. Т. 1. Основные методы. - Москва. - 1987. - 1247 с. 3 UA 114576 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4