Спосіб визначення зміни швидкості виділення кальцієвих сполук з оборотних вод систем технічного водопостачання при зміні концентрації інгібіторів

Реферат: Спосіб визначення зміни швидкості виділення кальцієвих сполук з оборотних вод систем технічного водопостачання (СТВ) при зміні концентрації інгібіторів, при якому виконують відповідно до стандартних методик забір проб у декількох точках СТВ та визначення іономерами концентрації іонів кальцію у цих точках. Активні концентрації іонів кальцію: Ca0 , 3 Ca(Сi0 ) - відповідно у воді підживлення СТВ та оборотній (мг-іон/дм ) при наявності в ній 3 інгібітора з концентрацією Сi0 , мг/дм , вимірюються у пробах, що беруть одночасно, а проби для визначення концентрацій Ca(Сi ) беруть через час Ti - встановлення сталої концентрації Сi в оборотній воді після переходу від Сi0 до Сi ; одночасно з забором проб вимірюють витрати 3 води підживлення СТВ Gж та її продувки Gпр , м /с. UA 119176 U (12) UA 119176 U UA 119176 U 5 10 15 Корисна модель стосується визначення зміни швидкості виділення кальцієвих сполук з оборотних вод систем технічного водопостачання (СТВ) при зміні концентрації інгібіторів, що використовуються для мінімізації кальцієвих відкладень, на змочених поверхнях водоводів технологічного обладнання, теплообмінників та інших пристроїв, що використовують "сиру воду", зокрема у системах охолодження промислових підприємств різноманітних галузей господарства, на теплових та атомних електростанціях. Здатність оборотних вод виділяти малорозчинні кальцієві солі (створювати відкладення) характеризується їх стабільністю. Для корекції стабільності використовують різноманітні засоби, зокрема пом'якшення вод підживлення, додаванням до води інгібіторів відкладень, регулюванням режиму роботи СТВ шляхом зміни витрати води підживлення і продувки, див. креслення. Проте на сьогодні відсутні оперативні способи контролю ефективності цих заходів щодо зміни швидкості виділення кальцієвих сполук, зокрема в умовах динамічного режиму застосування протинакипних заходів. Відомий спосіб [1] визначення зміни швидкості виділення кальцієвих сполук, пов'язаної зі зміною ступеня стабільності вод при додаванні інгібіторів, у якому стабільність води щодо виділення карбонату кальцію визначають розраховуючи величини, JЖо  Cl   Жо ,  Жо  Жо / Жо 0 , і Cl  Cl / Cl0 , (1) Жо0  Ca0  Mg0 , Жо  Ca  Mg, (2) 20 25 30 35 40 45 де Ж о, Жо 0 - загальні жорсткості оборотної води та у води підживлення СТВ; 3 Cl , Cl 0 - активні концентрації хлоридів оборотної води та води підживлення, мг-іон/дм , див. креслення. По величині JЖо судять про стабільність води. Чим менше JЖо , тим стабільніша вода і менша швидкість виділення солей жорсткості. Недоліки цього способу оцінки швидкості виділення сполук кальцію такі: 1) величина JЖо дає лише якісну інформацію про стабільність води і швидкість виділення сполук кальцію не може бути кількісно визначена через розрахунок JЖо ; 2) оскільки загальна жорсткість води, див. (2), рівна сумі концентрацій іонів кальцію та магнію і, враховуючи, що розчинність карбонату магнію у сотні раз більша за розчинність карбонату кальцію, приходимо до висновку, що в оборотній воді основою твердих відкладень є карбонат кальцію і використання загальної жорсткості для характеристики інтенсивності, чи швидкості карбонатних відкладень не коректне. Найближчим до даного є спосіб визначення величини швидкості виділення кальцієвих 2 сполук з оборотних вод СТВ [2] вимірюванням активних концентрацій іонів Ca 0  , Ca 2  відповідно у воді підживлення СТВ та оборотній, витрат води підживлення СТВ - Gж та її продувки - Gпр. , а також водного об'єму СТВ. Недоліком цього способу є необхідність, крім зазначених величин, вимірювати водний об'єм СТВ, що не завжди можливо і супроводжується неконтрольованою похибкою. Задача корисної моделі полягає у визначенні відносної зміни швидкості (інтенсивності) виділення кальцієвих сполук з оборотних вод СТВ при переході від однієї концентрації інгібітора Сi0 до іншої - С i . Поставлена задача вирішується тим, що у способі визначення зміни швидкості виділення кальцієвих сполук з оборотних вод СТВ при зміні концентрації інгібіторів, при якому виконують відповідно до стандартних методик забір проб у декількох точках СТВ та визначення іономерами концентрації іонів кальцію у цих точках, активні концентрації іонів кальцію: Ca0 , 3 Ca(Сi0 ) - відповідно у воді підживлення СТВ та оборотній (мг-іон/дм ) при наявності в ній 3 інгібітора з концентрацією Сi0 , мг/дм , Ca0 , Ca(Сi0 ) вимірюються у пробах, що беруться одночасно, а проби для визначення концентрацій Ca(Сi ) беруть через час Ti - встановлення сталої концентрації С i в оборотній воді після переходу від Сi0 до С i ; одночасно з забором проб 3 вимірюють витрати води підживлення СТВ Gж та її продувки Gпр , м /с, при цьому при 50 розрахунках використовують середні арифметичні величини від вимірів Gж та Gпр , отриманих при заборі проб для визначення Ca(Сi0 ) та Ca(Сi ) ; вказані величини, виміряні при температурах відповідних точкам забору проб, приводять до стандартної температури і за визначеними параметрами відповідно до формули 1 UA 119176 U R(Сi0 Сi )  Ca(Сi )  Ca(Сi0 ) , (3) Gж Ca 0   Ca(Сi0 ) Gпр розраховують R(Сi0 Сi ) - відносну зміну швидкості виділення кальцієвих сполук у цих точках, а за даними R(Сi0 Сi ) для окремих точок розраховують eR(Сi0 Сi ) - середнє арифметичне значення відносної зміни швидкості, при цьому отримана величина 5  eR(Сi0 Сi ) приймається за величину відносної зміни швидкості виділення кальцієвих сполук. Обґрунтування виразу (3) базується на тому, що швидкість виділення кальцієвих сполук з оборотної води відповідно до аналізу, проведеного в [3], може бути представлена як, dCaB Gж ( t )  Ca( t )  dCa( t ) , (4)   Ca 0 ( t )   dt VCTB  ( t )  dt VCTB - водний об'єм СТВ; при VCTB  Const ,   Gж / Gпр ; 10 якщо концентрація іонів кальцію Ca(t) в СТВ мало змінюється, то другим доданком у (4) можна знехтувати і для швидкості виділення кальцієвих сполук отримуємо вираз В  Gж dCaB  dt VCTB  Gпр   Ca 0  Сa   . (5) Gж     Відповідно до (5) розглянемо швидкості виділення кальцієвих сполук при концентраціях інгібіторів в оборотній воді Сi0 , В (Сi0 ) та Сi  В (Сi ) , тоді за умови, що режимні параметри 15 СТВ: VCTB , Gж та Gпр незмінні, відносну зміну швидкості виділення кальцієвих сполук при переході від концентрації інгібіторів Сi0 до С i можемо представити як, Rc (Сi0 Сi )  20 25 30 (Сi0 )  (Сi )  (Сi0 ) Ca(Сi )  Ca(Сi0 ) , (6) Gж Ca 0   Ca(Сi0 ) Gпр тобто приходимо до формули (3). Спосіб характеризує динамічний режим дозування інгібіторів і дозволяє отримати кількісну інформацію про зміну швидкості виділення кальцієвих сполук залежну від зміни концентрації одного і того ж інгібітора, чи порівнювати ефективності різних інгібіторів і приймати обґрунтовані оперативні рішення щодо необхідних корегуючих дій для мінімізації швидкості виділення твердих форм карбонатів 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 , G ж , Gвп , Gпр - витрати вод оборотної, підживлення, випарювання та продувки СТВ відповідно. Приклад реалізації способу. У декількох точках СТВ (0-3), див. креслення, відповідно до стандартних методик [4,5], беруть проби оборотної води. Після цього термометром та іонселективними електродами [4], вимірюють температури t0 і концентрації іонів Ca0 (кальцію) у воді підживлення та оборотній Ca(Сi0 ) , при концентрації інгібітора Сi0 . Одночасно вимірюють Gж та Gпр - витрати вод підживлення та продувки СТВ. Після цього змінюють концентрацію інгібітора від Сi0 до 35 величини С i . Через час встановлення нової концентрації Ti повторюють вимірювання t 0 , t , Ca0 , Ca(Сi ) , Gж та Gпр. Отримані дані за відомими процедурами, див. [4,5], приводять до стандартної температури, наприклад, 25 °C і за формулою (6) розраховують величину R(Сi0 Сi ) для кожної з проб. За даними R(Сi0 Сi ) для окремих точок вимірювання розраховують середнє значення eR(Сi0 Сi ) . Отримана величина рівна відносній зміні швидкості виділення кальцієвих сполук при 40 45 концентрації інгібітора С i порівняно з концентрацією Сi0 . Наприклад, для СТВ з градирнями, див. креслення, у якій початкова концентрація інгібітора (оксіетилідендифосфонової кислоти) Ci=0,5 мг/дм, у точках 0-3 після приведення до температури 25 °C, отримали: 3 3 Са0=0,6 мг-іон/дм ; Gж=0,61 м /с; 3 3 Ca(0,5)1=1,2 мг-іон/дм ; Gпp=0,087 м /с; 2 UA 119176 U 3 5 10 15 20 25 30 Джерела інформації: 1. Регламент 171-Р-ХЦ (Рівненська АЕС), 2013, п. 8.6, ст. 25. 2. В.З. Кочмарський, О.В. Кочмарський. Спосіб оперативного визначення величини швидкості виділення кальцієвих сполук з оборотних вод систем технічного водопостачання. ДП України № 114576. Бюл. № 5 від 10.03.2017. 3. В.З. Кочмарський, О.В. Кочмарський. Відкладення в оборотних системах ТЕС. Теплова енергетика. Нові виклики часу. Львів. НВФ "Українські технології". 2009. Ст. 535-546. 4. Лурье Ю.Ю. Унифицированные методы анализа вод. Москва. Химия. Издание 2-е исправленное. 1973. 376 ст. 5. СЭВ. Унифицированные методы исследования качества вод. 4.1. Методы химического анализа вод. Т. 1. Основные методы. Москва. 1987. 1247 ст. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 3 Ca(0,5)2=1,3 мг-іон/дм ; Cі0=0,5 мг/дм ; 3 Ca(0,5)3=1,2 мг-іон/дм . 3 Після збільшення концентрації інгібітора від Cі0=0,5 до Ci=1,2 мг/дм у цих же точках, через час Т=3 доби, параметри оборотної води стали рівними: 3 Са0=0,5 мг-іон/дм ; 3 3 Са(1,2)1=2,8 мг-іон/дм ; Gж=0,64 м /с; 3 3 Са (1,2)2=2,9 мг-іон/дм ; Gпp=0,085 м /с; 3 3 Са(1,2)3=2,7 мг-іон/дм . Ci=1,2 мг/дм ; Відповідно, розраховані за (7) значення Rcі такі: R(0,5|1,2)1=0,58; R(0,5|1,2)2=0,60; R(0,5|1,2)3=0,54. eR(0,5|1,2)=1/3-(0,58+0,60+0,54)=0,57; R(0,5|1,2)=57 %. Зауваження. При розрахунках використані середні значення величин Са0, Gж та Gпp. Отже, величина відносного зменшення швидкості виділення сполук СаСО 3 при збільшенні концентрації інгібітора від Cі0=0,5 до Cі=1,2 мг/дм становить 57 %, при цьому швидкість виділення кальцієвих сполук зменшилася у 2,3 разу. Таким чином, пропонований спосіб на відміну від відомих нам, дозволяє за оперативними даними визначати в процесі експлуатації СТВ відносну зміну швидкості виділення кальцієвих сполук в оборотній воді при зміні концентрації інгібітора. Ця інформація може бути підставою для вжиття заходів щодо регулювання концентрації (дози) інгібіторів Cі, які подаються в оборотну воду, або їх заміни, щоб мінімізувати величину швидкості виділення кальцієвих відкладень. Спосіб визначення зміни швидкості виділення кальцієвих сполук з оборотних вод систем технічного водопостачання (СТВ) при зміні концентрації інгібіторів, при якому виконують відповідно до стандартних методик забір проб у декількох точках СТВ та визначення іономерами концентрації іонів кальцію у цих точках, який відрізняється тим, що активні концентрації іонів кальцію: Ca0 , Ca(Сi0 ) - відповідно у воді підживлення СТВ та оборотній (мг3 3 іон/дм ) при наявності в ній інгібітора з концентрацією Сi0 , мг/дм , вимірюються у пробах, що беруть одночасно, а проби для визначення концентрацій Ca(Сi ) беруть через час Ti 45 встановлення сталої концентрації С i в оборотній воді після переходу від Сi0 до С i ; одночасно з 3 забором проб вимірюють витрати води підживлення СТВ Gж та її продувки Gпр , м /с, при цьому при розрахунках використовують середні арифметичні величини від вимірів Gж та Gпр , отриманих при заборі проб для визначення Ca(Сi0 ) та Ca(Сi ) ; вказані величини, виміряні при температурах відповідних точкам забору проб, приводять до стандартної температури і за визначеними параметрами відповідно до формули 50 R(Сi0 Сi )  Ca(Сi )  Ca(Сi0 ) , Gж Ca 0   Ca(Сi0 ) Gпр розраховують R(Сi0 Сi ) - відносну зміну швидкості виділення кальцієвих сполук у цих точках, а за даними R(Сi0 Сi ) для окремих точок розраховують eR(Сi0 Сi ) - середнє арифметичне значення відносної зміни швидкості, при цьому отримана величина  eR(Сi0 Сi ) приймається за величину відносної зміни швидкості виділення кальцієвих сполук. 3 UA 119176 U Комп’ютерна верстка О. Гергіль Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4