автореферат диссертации по энергетике, 05.14.14, диссертация на тему:Основные закономерности накипеобразования гипса и методы его ограничения в испарительных установках



МОСКОВСКИ! ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

КОДЦАЕВА ИРИНА ЛЕОНИДОЕНА

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАКИПЕОВРАЗОВАНИЯ ГИПСА И МЕТОДЫ ЕГО ОГРАНИЧЕНИЯ В ИСПАРИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВКАХ

Специальность 05.14.14 - Тепловые электрические

станции (тепловая часть)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1993

Работа выполнена в Московском энергетическом институте на кафедре Технологии воды и топлива.

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор технических наук,

профессор

Мартынова О. И.

доктор технических наук,

профессор

Шипцэнко ЕЕ

кандидат технических наук, с. н. с.

Таратута ЕА.

Ведущая организация: СвердШШХИМЫаш

Защита диссертации.состоится "¿4" 1993 г.

к-/СОО часов в аудитории на заседании специализированного

Согета К 053.16. 01 Московского энергетического института по адресу: Москва, Красноказарменная, 14.

Отзывы на автореферат, в двух экземплярах, ааве[ чшые ' печатью учреждения, просим высылать по адрг"у: 105835, Мэсквз, Е-250, Красноказарменная, 14, Ученый Совет МЭИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке институт

Автореферат разослан "Л/" Мйс? 1993 г.

Ученый секретарь специализированного

Совета, к. т. н. Андрюшин А. К

<1-* ■ с 1 <

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Наблюдаемое в настоящее время серьезное ухудшение экологического состояния водных источников связано о нарастающим объемом минерализованных стоков, значительная доля которых поступает с энергетических предприятий. Проблема охрани окружающей среды и рационального использования природных под требует разработки и создания технологий с сокращенными гадкими сбросами, а в перспективе-замкнутых систем водоснабжения. Проектируемые технологии переработки стоков и минерализованных вод па обессоленную воду и технические соли базируются в 'основном на химическом, обратноосмотическом и термическом способах водоподго-товки. Накопленный отечественна опыт по созданию и эксплуатации испарительных и выпарных установок показывает целесообразность использования для этих целей термического метода. Поскольку сточные воды в большинстве своем относятся к водам сульфатно-х.лорид-ного класса и характеризуются высокой жесткостью, при их глубоком концентрировании неизбежно будет достигаться пересыщение по сульфату кальция, что приведет к образованию трудно удаляемой сульфатной накипи. Поэтому, при разработке воднохимического режима на стадии проектирования технологических схем и опроснителыюго оборудования, работающего за "сульфатным барьером", паяю оценить ожидаемую интенсивность накипеооразования и предусмотреть мероприятия по ее снижению.

Снижение интенсивности накипеобразоваиия может быть достигнуто путем ввода реагентов либо зомодляюдах скорость роста отложений на теплопередающих поверхностях, либо ускоряющих процесс кристаллизации сульфита кальция в объеме. Выбор метода ограничения накипеобразоваиия связан с конструкцией аппаратов, используемых в технологической цепочке, теплотехническими параметрами и качеством питательной воды. Поэтому, оценка возможности использования тех или иных методов ограничения сульфатного накипеобразоваиия и повышение их эффективности в конкретных условиях являются актуальными задачами.

Сложность Физико-химических процессов, отсутствие достаточно надежных данных по количеств иным закономерностям крист'шлкзашш сульфата кальция в объеме и на поверхности, и методам ограничения требуют дальнейшего иеелодокшил ?тих вопросов.

Цель работы. Целью настоящей работы является изучение количественных закономерностей сульфатного накипеобраэования, а такие методов его ограничения и создание на этой базе инженерных методик расчета водно-химических режимов работы теплообменного оборудования на водах, пересыщенных по сульфату кальция..

Конкретными задачами в работе являлись:

- исследование интенсивности сульфатного накипеобраэования, выявление лимитирующей стадии процесса и определение коэффициентов массопереноса в условиях, характерных для работы опреснительного оборудования;

- уточнение термодинамических произведений растворимости и совершенствование методики расчета пересыщений растворов по сульфату кальция;

- получение кинетических закономерностей кристаллизации гипса, определение основных параметров, характеризующих процесс и исследование влияния на них затравки и антинакипина;

- исследование эффективности ограничения накипеобраэования гипса с помощью "затравочной технологии" и дозирования антинакипинов;

- разработка методики расчета интенсивности сульфатного накипеобраэования в теплообменном оборудовании при различных методах его ограничения.

Научная новизна работы. Уточнены термодинамические произведения растворимости гипса, полугидрата и ангидрита Установлены основные количественные закономерности кристаллизации гипса в объеме и на поверхности. Определены коэффициенты массопереноса. энергия активации и выявлена лимитирующая с, адия процесса. Получена зависимость констант скорости поверхностной реакции от дозы отечественного антинакипина ПЛФ-13А. Разработана методика о ценга эффективности ограничения сульфатного накипеобраэования с помощь») антинакипинов и затравочных кристаллов.

Практическая ценность работы. Полученные закономерности и разработанная методика оценка эффективности ограничения накипеобраэования гипса с помощью "затравочной технологии" и антинакипинов могут быть использованы для анализа, корректировки и разработки водно-химических режимов действующих и проектируемых испарительных установок и другого теплообменного оборудования. Результаты р ,.)оты могут использоваться проектными организациями в качестве справочного и методического материала при разработке опреснительных установок и технологий и-доиодготовки с сокращен-

НЫМИ СТОКЭМИ.

Публикации. По результатам исследований, изложенных в диссертации, опубликовано четыре статьи, выпущено девять отчетов по науко-исследовательской работе.

Апробация. По основным результатам работы сделаны доклады: .на конференции молодых ученых МЭИ, 1985 г. , на отраслевых совещаниях "Вопросы исследования, проектирования и эксплуатации дистил-.ляционных опреснительных установок" (Шэвченко, 1088 г.), "Опреснение соленых вод" (Свердловск, 1991 г.), на Международной научно-технической конференции "Состояние и перспективы развития электротехнологий" (Иваново, 1992 г.).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка использованной литературы, насчитывающего 140 наименований, приложения с таблицами экспериментальных данных и актом внедрения, содержит 199 страниц, основного текста п4 страниц, иллюстраций 59 страниц, таблиц 30 .

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуальность темы диссертации.

В первой главе рассматривается состояние вопроса по расчету сульфатных равновесий, количественным закономерностям роста накипи сульфата кальция и возможным методам ее ограничения.

На основании обзора литературных данных проанализированы факторы влияющие на процесс кристаллизации сульфата кальция на поверхности и в объеме, а также на эффективность затравочной технологии и ингибирущее действие некоторых антинакипинов. Сформулированы задачи данной работы.

Во второй I лаве показано, что существенный разброс литературных данных по термодинамическим произведениям растворимости различных модификаций сульфата кальция и произвольный выбор без теоретической согласованности с моделью расчета сульфатных равновесий приводит к значительным ошибкам в определении величины пересыщения. Уточнение термодинамических произведений растворимости проводилось по разработанной методике, базирующейся на модели водных растворов Гаррелса. В качестве исходных использовались многочисленные данные по растворимости гипса, полугидрата и ангидрита в различных солевых системах, я таяе дополнительно полученные в настоящей работе значения растворимости СзЗО^ • гн^п.

Основная задача состояла в расчете ионных равновесных концентра--ций кальций- и сульфат ионов, для чего решалась система нелинейных уравнений, состоящая из уравнения материального баланса, ионных равновесий и коэффициентов активности, которая имела вид:

06Ш ион

где Cj, ,С;, - общие и ионные концентрации компонентов;

" моляльные коэффициенты активности ионов и ионных пар; - валентность ионов и заряженных ионных пар; М - ионная сила;

А,В, S* - константы характеризующие растворитель;

~ радиус гидратированных ионов и ионных пар; К^ - константы диссоциации ионных пар.

Используя рассчитанные значения равновесных ионных концентраций 0аг> и soj" ионов и экстраполяционное уравнение:

сохраняющее свою линейность в принятом к пересчету диапазоне изменения ионной силы раствора (0,1-1,5) моль/л, определялись термодинамические произведения растворимости. Полученные температурные зависимости произведений растворимост». хорошо описывается уравнением Вант-Гоффа при условии дСр - const:

0лпп ft пп лНг« fl 11 дСр Г1 /298 Л „ 2981

WTfeolT" V'^Tj

Рекомендуемые значения термодинамических произведений растворимости гипса, полугидрата" и ангидрита и соответствующие значения энтальпии (дН^а , Дж/моль) и теплоемкости (дСр,Дж/град моль) реакции при стандартных условиях приведены в таблице 1.

Уточненные значения термодинамических произведений растворимости позволяют рассчитать величину пересыщения, определяющую интенсивность лакипеобрагования:

* П , р<®» _ Р063 . р06М _ П06Ш (4)

Для этого система уравнений (1) дополняется условием равно сесия с твердой фазой:

ПРса504ПН20"В5р|~

'(сЗ^в'Г-хХс^-^.х).^^

где: Вс^-Х- пересыщение раствора; Бс^*, Вд^"- коэффициенты закомплексованности ионов равные 0™Ус™.

Таблица 1

Термодинамические произведения растворимости модификаций сульфата кальция

(5)

-омыви

1..... |Темпе-Iратура I °с Г и и с дН^ -1500 ± лСр- - 280 ± 50 20 Полугидрат дН^. -20100 ± 100 дСр- - 220 ± 10 1 ■ " 1 ¡Ангидрит | |аНя- -17500 ± 100 | |дСр- - 250 ± 10 | 1 |

-5 -4 -5 !

| 25 2.51-10 1.07-10 1 3.51-10 |

1 40 2.34-10"5 7. 69-10"' I 2. 41 • 10"^ |

| 60 1.91-10*® 3.90-10"? | 1.40-10"5 |

| 80 1.45-10*5 2.11-Ю*5 I 7.75-10"6 |

| 100 1.00-10"5 1.13-10"? - ! 4.19-Ю"6 |

| 120 - 5. 89-10"6 1 2. 22-10"6 |

| 140 1 - I 3. 15-Ю"6 I 1.16-10"6 | | , , 1

В третьей главе приведены результаты исследования количественных закономерностей роста накипи гипса. Изучение интенсивности сульфатного накипеобразования проводилось при проточном и циркуляционном подогреве пересыщенных по сульфату кальция растворов в диапазоне изменения температур (50-00)° С и скоростей потока (0,5-1,9) м/с на полупромышленном и лабораторном стендах, моделирующих условия работы реального оборудования. Схемы экспериментальных установок приведет на рис. 1.

Установки включают бак с исходным раствором, насос и последовательно включенные теплообменники типа "труба в трубе" с экспериментальными, предварительно зарощенными слоем накипи гипса, образцами-вставками, расположенными за участками тепловой и гидродинамической стабилизации. Некоторые из образцов устанавливались в необегреваемых зонах. В качестве исследуемых использовались ралворы со.>>й О-чС^- N^¿30^- НяС1 с различными концрнтг"-» циями компонентов. Продолжительность опытов составляла часоь.

а) проточный стенд

1-бак исходного раствора; 2-тешюобывннвки с экспериментальными образцами; 3-насос; 4-манометры; 5-уровнемеры; 6-ротаметры.

б) циркулядионный стенд

4-ротамвт;; 5-пробоотборная линия; 6-циркуляционный насос; 7-компенсациошшй теплообменник; 8-тешгообинникк с экспериментальными образцами; 9-отстойник;

Рис. I. Схеми экспериментальна установок.

-9в ходе опыта отбирались пробы раствора, которые после фильрова-*ния анализировались объемными методами на содержание ионов наки-пеобразователей. Интенсивность определялась по привесу накипи на .образцах-вставках. Проведенные . эксперименты показали, что интенсивность накипеобразования гипса не зависит от скорости потока •в дипазоне изменения критерия 1?9-8000-45000. В то же время, ин-■тенсивность закономерно увеличивается с ростом температуры и пе-'ресыщения раствора, что иллюстрирует рис.2. Полученные в условиях проточного и циркуляционного подогрева данные использовались для определения общих закономерностей роста сульфатной накипи. В результате обработки всей совокупности экспериментальных данных было установлено, что интенсивность накипеобразования гипса в диапазоне изменения дС от 3 до б ммоль/л пропорциональна квадрату пересыщения. Такая зависимость интенсивности от пересыщения свидетельствует о контроле процесса' накипеобразования стадией поверхностной реакции.

Аналогичные результаты получены и на не-обогреваемых участках, что указывает на незави-симосгь процесса от плотности теплового потока при ч * 80 кВг/м . В этом случае константа скорости поверхностной реакции определи лась из соотношения:

Кр - Оэксп/лС2 (6)

Для подтнергс. мл этого синода определенные по ■жгт'-'рим^н-тальнмм дангнм константы окгрееги поверхностной реакции сппостчн лятеь с кеньективнсиюго мг«ссоп"рочооа. котгр! <•

накипеобразования гипса от пере-сышения раствора.

рассчитьгоались по известному критериальному уравнению:

Кт - 0,023 § Ке0'6^"3 / (7)

Сопоставление полученных значений Кт и Кр-аС показало, что до 80е С во всех исследованных растворах сопротивление стадии поверхностной реакции значительно превышает сопротивление конвективного маесопереноса и для оценки интенсивности накипеобразования в исследованной области изменения Не, температуры и пересыщения принято уравнение: „

а-кр(с-ср) 4 (з)

При температурах превышающих 804С в растворах с высоким со-лесодержанием и пересыщением более 4 ммоль/л величины обеих составлявших становятся сравнимы, т. е. процесс кристаллизации протекает в области смешанной кинетики. В этом случае константа скорости поверхностной реакции определялась с учетом конвективной составляющей из выражения для общего сопротивления массопереноса

(1/Ко): ± 1. 1

Ко" Кт~ К^ДС. (0)

Обобцащая температурная зависимость полученных констант

скорости поверхностной реакции представлена на рис. 3.

2.8 2.9 3.0

Рис. 3 Температурная зависимость констант скорости поверхностной реакции Как видно из рисунка вся совокупность данных, обработанная методом наименьших квадратов, удовлетворительно описывается линейной функцией:

,/ Р у 238 &Еа ( У

29В) <10>

где: лЕа - энергия активации процесса, равная'94 кДж/моль.

В четвертой главе приведены результаты исследований и обработки экспериментальных данных по кинетике спонтанной кристаллизации гипса. Исследования проводились в температурном интервале (50-90)° С на лабораторной установке, представляющей собой термостатированную емкость, снабженную обратным холодильником, а также устройствами для отбора проб и-перемешивания раствора воздухом. В качестве исходных использовались растворы солей СаС12- Наг50д - МеЗОд- МаС1 с различными концентрациями компонентов. Пересыщение по сульфату кальция создавалось сливанием, после выхода установки на заданные температурные параметры, двух растворов, первый из которых содержал компоненты с ионами Са' . второй - с БОд" ионами. Контро- за кинетикой процесса осуществлялся определением концентрации ионов кальция в периодически отбираемых пробах, которые предварительно фильтровались при температуре опыта через фильтры/ядерного класса со строго калиброванным размером пор (0,2? мкм). При выходе на равновесие, отбор проб оеу-пэетвлялся с интервалом в 1 час, а фильтрование их проводилось через фильтры 0,09 мкм.

В результате исследований установлено, что скорость зароди-аеобраэования и роста кристаллов увеличивается с ростом температуры и исходного пересыщения раствора. ■Увеличение ионной силы раствора, а также замена соли на эквивалентное количество

№204 приводят к значительном!' замедлению скорости протекания обоих этапов кристаллизации.

Полученные экспериментальные кинетические данные были обработаны в рамках модели Тодеса, базирующейся на "-лрмодинамической теории Гиббса-Сольмера. Установлено, что в исследованном диапазоне изменения температур и пересыщений вся совокупность полуденных экспериментальных данных хороаю ложится на теоретическую кривую:

где: Ат - параметр, названный безразмерным временем; дСо, дС - начальное и .текущее пересыщение раствора.

Для определения основного параметра, характеризующего процесс к!металлизации (удельной поверхностной энергии б) и положения принятой модели, оыл внесен ряд уточнений. Следуя термслниа-шческой модели ГибСса, а клчестьз дммушеЯ ирецег.чм гричи

-12" малоеь не относительное пересыщение, а отношение произведения активности ионов кристаллизующегося соединения к термодинамическому произведению растворимости С&с|4-а502-/ПРгипса). Кроме того, необходимые для расчетов коэффициенты формы кристалла определялись по реальным размерам элементарной кристаллической решетки, представляющей собой моноклин. В соответствии с этими уточнениями уравнение для определения О имело вид:

еТ11 : п , Ум На аь _

_/ПРСаБ04-еН2о) где: 1^1/2 - вре.мя полувыпадения вещества в твердую фазу; &' 5V " коэффициент формы поверхности и объема кристалла; Ум - молярный объем; На - число Авогадро.

Полученные значения удельной поверхностной энергии образования кристаллов гипса в интервале температур (50-90)° С изменялись ^-''от 7.1 до б. 2 эрг/см2. Принятая математическая модель описания процесса спонтанной кристаллизации и найденные параметры позволили создать методику расчета продолжительности индукционного периода и временной зависимости остаточного пересыщения, которая дает возможность, при оценке интенсивности накипеобразования из любых растворов, учесть процессы протекающие в объеме.

В пятой главе"привидоны результаты исследования эффективности ограничения сульфатного накипеобразования с помощью затравочных кристаллов и дозирования антинакипинов.

Экспериментальные исследования интенсивности накипеобразования в присутствии затравки проводились на циркуляционном стенде (рис. 1.6) при температурах 40, 50 и 70еС на растворах солей ОаСЛз - Ма^304 с различным исходным пересыщением. Фиксированная доза (5-30) г/л ратрчьки гипса вводилась ь колбу с исследуемым раствором в начале опыта и с подпиткой. В результате непрерывной подпитки, продувки л кристаглизации сульфата кальция на поверхности и I! оОт^М'.', г. К'.чиуг' устанавливалась некоторая стационарен» концентрация кпуюнрито» • каш»?»'/«ижп • -лой отличная от «"»одной. УьглиЧ'-ние до;«ч ?.атравки до ГО г/л приводило к уменьше-!'Ч!(1 «>1'«тнлтр'К'Й КОЧЦ<!И'ф;И0»|!, П СЛСД'.'ГаТСЛЫЮ, п^ресшчсиия и ий-'.••ьсш'Ности 1|;>|-гя||>ч^1{»;-о{);.«П!Л. Дя/.г «<•(*!»••: пок^^ник- ди>ы не окя-•<>4--ио ¡.-у:;!'ич'иж минним Н". ?4»}«,ктинн.ч:т1» ограничения. ДОЗН.ЧЯ ;.>..№ у^ч-уь итч'М '¡ичг>г |Ч' пг''Гут,ц.лгН'1 на рис. 4. Ни рисунка вид-

но, что с помощью затравки можно добиться снижения интенсивности практически на 95Х, причем с ростом температуры эффективность затравочных кристаллов возрастает.

Полученные экспериментальные данные использовались для отработки методики оценки эффективности затравочной технологии. В условиях работы как лабораторного стенда так и реального оборудования, величина пересыщения, определяющая интенсивность, равна разности мелщу стационарной и равновесной концентрациями. Стационарная концентрация определялась из уравнения материального баланса при установившемся режиме. Учитывая процессы, протекающие в объеме и на поверхности, это уравнение имеет вид:

Сл-М*' ОпрС^-КЖ-С;)^ ♦ К^(Сгй) с*с

(13)

Откуда:

КьССгСОУр' „ КрЩПЕп'

——г, 1з

Р.--М®_Н°--(14)

1 Спр/Со *

ТЕ

где С0 , Си С$, С$ - концентрации компонентов соответственно исходная, стационарная, равновесная в обиэме и у обогреваемой поверхности;

6,, 0Г11 - расходы подпиточной воды и продувки; V - объем раствора, циркулирующего в установке; Г - поверхность.

При этом константа скорости кристаллизации на затравке определяется из уравнения: ь-' л _ ¡г' о ^ КР' » 4

где: I - поток вещества ка отдельную частицу затравки;

п - количество затравочных кристаллов;

Б - средняя поверхность частицы;

Уз . Уу " коэффициенты формы кристалла гипса;

С^ - концентрация затравки;

р) Л) - плотность и размер затравочных кристаллов;

По полученным значениям стационарных концентраций определялось пересыщение растворов и интенсивность накипеобразования согласно уравнению (3).

Сопоставление расчетных и экспериментальных данных представлено в таблице 2.

Таблица 2

Экспериментальные и расчетные даякыэ

1 |Состав, ммоль/л | о».. 1 ' г/ л | 1 Ч 1 Кр. 105 | ю9 дС, ммоль/л о Л. г/(м ч) |

| СаС12 I Ыа2504 | эксп. расч. эксп. расч. |

1. | 25.5 1......... 1 | 25.1 | '. 1 10 I 1 1,51| 8.51 1.2 1.0 1.2 0.9 |

I 21.1 I 21.0 | 10 I 1.5Ц 8.51 0.9 0.8 0.7 0.6 |

I 21.0 1 | 20.0 | 1 1 5. I 1 0. 41 | 8. 51 1 1.4 1.3 2.1 1.6 |

Удовлетворительная сходимость результатов позволяет использовать разработанную методику для прогнозирования эффективности затравочной технологии.

Исследование эффективности ограничения сульфатного накипеоб-раэовани.я с помощью" антинакипинов проводилось в два этапа. На первом.изучалась кинетика кристаллизации гипса на растворах солей СаС12- На^ЗСцпри температурах (50-90)° С и дозах антинакипина ПАФ--13Л~(1-16)мг/л. Эксперименты показали,что ПАФ-13А замедляет скорость вародыпеобраэования и роста кристаллов. Влияние его усиливается с уменьшением пересыщения раствора, температуры и увеличением дозы. Стабилизирующее действие антинакипина объясняется в рамках адсорбционного механизма, а кинетика кристаллизации в его присутствии хорошолэписьшаэтся уравнением (11).В результате обработки экспериментальных данных было установлено, что ПАФ-13А изменяет удельную поверхностную энергию. Зависимость от дозы антинакипина представлена на рис. 5. Величина б" не зависит от состава растЕора, определяется температурой и дозой добавки, и мояет служить критерием оценки эффективности действия антинакипина

На втором этапе исследовались количественные закономерности роста накипи гипса из раствороз СаС1г- Ыа2Б04 при дозировании ПА'МЗА. Проведенные исследования показали, что интенсивность на-кппеобрагсвания снижается с ростом дозы антинакипина (рис.6). До-^ириканке антинакипина'приводит к существенному снижэнию констан-гь' скорости поверхностной реакции. Полученная зависимость константы скорости поверхностной реакции от дозы антинакипина > Гз) удовлетворительно описывается уравнением:

га-'*: а.Ь - константы, зависящие от температуры.

--""" гипса от дозы ГШ>-13А.

Проведенные исследования позволили определить возможные области применения обоих методов ограничения накипеобразования гипса: затравочная технология наиболее эффективна в выпарных аппаратах с принудительной циркуляцией растворов, а дозирование ан-тилакипина - в проточном теплообменном оборудовании и в пленочных испарителях,-------------------

В шестой главе приведена методика расчета сульфатного накипеобразования и примеры ее применения. Используя разработанную методику и полученные количественные закономерности накипеобразования проведена оценка водно-химического режима действуией ДОУ, работающей на воде Аральского моря. Установка оснащена десятью последовательно включенными горизонтально-трубными аппаратами с температурой в первом - 8£Яс. в качестве метода ограничения суль-Ф-тгного накипеобразования проектом предусмотрен ввод антинакипина ПА'ГНЗА с расходом 5 г/м5. Вариантные расчеты ВХР проводились для условий дотирования в питательную воду 5 и 10 г/|/ПАФ-13А и температуры в первом аппарате 8Ь°и 65°С. На основании результатов расчета пересыщений и интенсивности , которые представлены графически на рис.7, рекомендовано перевести режим работы ДОУ на иони-ленни^ начальные параметры (65°С) с увеличением дозы ПА<ИЗА до !О г/мэ. что даст возможность проводить периодическую промывку .\ч«н ;<« в полгода. Последующий опыт эксплуатации подтвердил рае-

15

10

четную оценку. дС,

Разработан водно-хими-ИЕ=ШШ ческий режим проектируемой установки по переработке стоков Чижентсгсой ТЭЦ. В соответствии с проектом предварительное концентрирование стоков будет осуществляться на двух де-сятиступеичатых ДОУ парсг проиаводительностью 450т/ч оснащенных циркуляционными испарителями с вынесенной зоной кипения. В качестве метода ограничения нзкипе-образования предполагается "затравочная технология". Расчет состояния насыиения воды сульфатом кальция по ступеням обработки показал, что в контур циркуляции гипсовой затравки должны быть включены последние четыре аппарата Расчет ожидаемой величины ИНТЕНСИВНОСТИ При ДОсИрСРЗНИИ п первый аппарат этого контура ПО г/л затравки был подтвержден экспериментальными исследованиями, результаты которых приведены в таблице 3.

Рекомендовано организовать пделд и."сыт,?а :».чтр нчп» п V сл^диим корпусом. Г.ктчитятш юличииг» йит"1и;ш»»ч'*ти "ог запланировать частоту промывок угтадичжи 1 р'|; в к,» «(гми.

9 Лстуия-ни.

1.2 * 'геропкДочие при I. ОБ, 3,4, - интенсивность 1р"

накипина 0.10 м-/л и I -• 3 - интенсивно"-,:, при ;;о;.>>: кппинл 10 Г/.Ч 1' I >■-

Кис. 7. ЙПМОН'ЧШР ртцихм» ; ингенсивпсети но грчету

;штп

„г

ГШ и

ПО '

ШК'ДЫ

1. Предлоярна м^тпдпгч рг»еч> та т» «> чт*

кий ¡>*."г?огимоети гулг \:т\ к:ич!«н. !*> ; н *.'ч".*л\» р-

Т&йлшщ 3.

Экспериментальные и.расчетные значения ¡штенсивнооти накипасбрааования гипса. -

Ступень обраб Соле-сода* , г/л Сз- г/л Состав воды, мг-экв/л Я.гЛЛ)

Ла+ Са2+ Мв2+ Щ2- С1" Л). экс. расч.

Исх. 3.17 - 28.5 9.2 10.3 33.5 II.3 3.2 - -

И6 41.2 23 ■ 460. 23 157 446 192 2.0 2.0 1.2

И7 60 34 672 22 229 640 281 2.0 - 1.4

иа 106 56 1210 22 412 1136 506 2.0 - 1.4

¿30 121 60* 2638 24 897 2454 ПОЗ 2.0 1.8 1.2

сульфата кальция в различных солевых системах в интервале температур (25-150)°С проведено уточнение произведений растворимости гипса, полугидрата и ангидрита.

2. Исследованы количественные закономерности накипеобраяова-ния гипса в различных солевых растворах в интервале температур (50-90)° С и изменения чисел Яе=8000-45000. Установлено, что в исследованной области изменения пересыщений (3-В) ммоль/л до 80°0 процесс лимитируется, в основном, стадией поверхностной реакции, а при более высоких температурах может смещаться в область смешанной кинетики. Получена обобщающая температурная зависимость констант скорости поверхностной реакции накипеобрааования гипса и определена энергия активации процесса

3. Исследована кинетик: спонтанной кристаллизации гипса из растворов солей в диапазоне температур (50-90)°С, определены параметры, характерна ух процесс кристаллизации. Ра< аботана методика расчета остаточного пересыщения по сульфату кальция, учитывающая кристаллизацию в объеме.

. 4. В интервале температур (40-70)° С исследована эффективность ограничения сульфатного накипеобрааования вводом затравки и антинакипина ПАФ-13А. Шлучены зависимости интенсивности накипе-образования гипса от дозы затравки и антинакипина. Выявлено влияние антинакипина на величину удельной поверхностной энергии и константу скорости поверхностной реакции. Предложена методика расчетной оценки эффективности методов ограничения накипеобразования

5. Разработана методика оценки водно-химического режима дистилляционяых опреснительных установок, работавши за границами "сульфатного барьера", обеспеченная пакетом при: :адных программ.

6. Проанализирован ВХР действующей десятиступенчатой опреснительной установки, оснадрнной гориэонтзльно-трубиыми пленочными аппаратами. Разработан водно-химический режим проектируемой многоступенчатой установки по термической'переработке стоков Чет-кентской ТЭЦ на обессоленную воду и товарные солепродукты.

Осноеныэ результаты работы отражены в следующих статьях:

1. Гусева О. Е, Колдаеза И. Л. Влияние качества исходной воды на водный режим испарителя. //Сб. научн. трудов МЭИ. - хМЕ. -Вып. 5£. - С. 44-49.

2. Васина Л. Г. , Колдаеза И. Л , Ильина И. П. Расчет сульфатного барьера и уточнение термодинамических произведен^ раствсри-мости модификаций -суш фата кальция. //Об. научя. трудов -5 гй-3.

-Вып.166.- С. 77-84.

.3. Мартынова О. И., Колдаева и. Л., Семибратова Я В. Исследование ингибирушэго действия ПАФ-13А на образование сульфата кальция.//Сб. научн. трудов МЭИ. - 1991.-Вып. 630. -С. 5-14.

4. Богловский А. а , Еасина Л. Г., Колдаева И. Л. Исследование закономерностей наюшеобразования гипса. //Состояние и перспективы развития элегсгротехналогии: Тезисы докладов Международной научно-технической конференции. -Иваново, 1992. -С. 50.

Пидпи.щю к почаш 0,45 93,1

......_ Заказ

Типография МЭМ, Красноказарменная, 13."