ООО "КОМПЕНС"
Напишите нам: zakaz@kompens.ru
Звоните: +7(499) 938-56-00

Классификация технической воды по целевому назначению

Вода на промышленных предприятиях используется, как правило, для вспомогательных целей и в состав продукции входит лишь на некоторых технологических процессах и в сравнительно небольших количествах. В технологических операциях используется не питьевая, а техническая вода. В пищевой и бродильной промышленности питьевая вода выполняет роль технической. Различают следующие разновидности технологической воды:

  1. Охлаждающая вода служит для охлаждения жидких и газообразных продуктов в теплообменных аппаратах, охлаждения элементов конструкций. Охлаждающая вода не соприкасается с материальными потоками (если не считать утечек из-за неисправности оборудования и аварийных ситуаций).
  2. Технологическая вода подразделяется, в свою очередь, на средообразующую, промывающую и реакционную. Средообразующая вода используется для растворения и образования пульп при обогащении и переработке руд, гидротранспорте продуктов и отходов производства, промывающая - для промывки газообразных (абсорбция), жидких (экстракция) и твердых продуктов и изделий, реакционная - в качестве реагента, а также при азеотропной отгонке (нераздельно кипящих с водой веществ) и аналогичных процессах. Технологическая вода непосредственно контактирует с продуктами и изделиями
  3. Энергетическая вода потребляется для получения пара (для питания парогенераторов) и нагревания оборудования, помещений, продуктов.

Классификация технической воды по целевому назначению 

По характеру использования воды системы производственного водоснабжения разделяются на следующие:

  • с прямоточным использованием воды;
  • с последовательным использованием воды;
  • с повторным использованием очищенной сточной воды;
  • комплексная (или смешанная) система использования воды, включающая прямоточную, последовательную и (или) повторную схемы использования воды в производстве.

При реализации прямоточной схемы водоснабжения вся отработавшая в производстве вода, кроме безвозвратного потребления и потерь, после очистки сбрасывается в водоем или в городской коллектор водоотведения.

Схема производственного водоснаб­жения с прямоточным использованием воды

В - водозаборное сооружение промышленного предприятия; НС - насосная станция первого подъема; ВОС - водопроводные очистные соору­жения для подготовки технической воды с насос­ной станцией второго подъема; ПП - промпредприятие; ОС - очистные сооружения производст­венных сточных вод с локальными очистными ус­тановками для отдельных цехов предприятия; qист - Расход воды, забираемой из источника, м3/сут; qc6p- расход воды, сбрасываемой после очистки в водоем, м3/сут; Qoc- потери воды с влажным осадком на ВОС, м3/сут; QШЛ  - потери воды с влажным шламом (или осадком) на ОС, м3/сут; QПОГ - безвозвратное водопотребление и безвозвратные потери воды, м3/сут

 Расход воды из источника на производ­ственные (технологические) нужды предприятия определяют по формуле

qист= qсбр + QОС+ QШЛ + QПОГ , м3/cут.

Безвозвратным водопотреблением называют расход воды, потребляемой продуктом при контакте его с водой. А потери воды на производстве в ре­зультате испарения, уноса капельной влаги, разбрызгивания и утечек воды в грунт называют безвозвратными поте­рями.

Вода природного источника, пода­ваемая для производственных целей (очищенная или неочищенная) непо­средственно потребителям или на вос­полнение систем оборотного водо­снабжения, называется технической водой.

Qист = qсбр Qoc + QШЛ+ QПОГ1+ QПОГ2 м3/сут.

При реализации схемы с повторным использованием очищенной сточной воды предполагается, что сточная вода данного или другого предприятия после со­ответствующей очистки и обработки используется для тех или иных технологических целей либо для восполнения систем оборотного водоснабжения, если она по качеству соответствует требованиям. В этом случае нельзя говорить о полностью замкнутой си­стеме водоснабжения предприятия, подпитка такой системы очищенной технической водой необходима. Эта операция подобна продувке системы оборотного водоснабже­ния, когда производят сброс части воды из системы и целях снижения до определенного уровня концентрации расторопных или взвешенных веществ в оборотной воде, а затем в систему добавляют свежую воду.

Схема производственного водоснабжения с последовательным использованием воды

В - водозаборное сооружение промышленного предприятия; НС - насосная станция первого подъема; ВОС - водопроводные очистные со­оружения для подготовки технической воды с насосной станцией второго подъема; ПП - промпредприятие; ОС - очистные сооружения производственных сточных вод с локальными очистными установками для отдельных цехов предприятия; qucm- расход воды, забираемой из источника, м3/сут; qc6p- расход воды, сбрасыва­емой после очистки в водоем, м3/сут; Qoc- по­тери воды с влажным осадком на ВОС, м3/сут; QШП - потери воды с влажным шламом (или осадком) на ОС, м3/сут; Qпот - безвозвратное водопотребление и безвозвратные потери воды, м3/сут; Qпот1,  Qпот2  - безвозвратное водопо­требление и потери воды соответственно в про­изводственных цехах № 1 и № 2, м3/сут.

Схема производственного водоснабжения с прямоточным использованием воды:

В - водозаборное сооружение промышленного предприятия; НС - насосная станция первого подъема; ВОС - водопроводные очистные со­оружения для подготовки технической воды с насосной станцией второго подъема; ПП - промпредприятие; ОС - очистные сооружения производственных сточных вод с локальными очистными установками для отдельных цехов предприятия; qucm- расход воды, забираемой из источника, м3/сут; qc6p- расход воды, сбрасыва­емой после очистки в водоем, м3/сут; Qoc- по­тери воды с влажным осадком на ВОС, м3/сут; QШП - потери воды с влажным шламом (или осадком) на ОС, м3/сут; Qпот - безвозвратное водопотребление и безвозвратные потери воды, м3/сут; Qn.u,  - расход воды в системе природного использования

Повторно могут быть использованы после глубокой доочистки и биологически очищенные сточные воды, например, часть очищенных городских сточных вод может использоваться на технологические нужды мебельного комбината. Или очищенные производственные и дождевые сточные воды машиностроительного предприятия могут использоваться для приготовления водных растворов смазочно-охлаждающих жидкостей. Расход воды из источника в этом случае  определяют по формуле

qист= qсбр + QОС+ QШЛ + QПОГ,  м3/сут.

Схема производственного водоснабжения с комплексным использованием воды

ОХЛ - охладитель (градирня, брызгальный бассейн); ЛОУ - локальные очистные установки; НС- насосная станция первого подъема; ВОС - водопроводные очистные сооружения для подго­товки технической воды с насосной станцией второго подъема; ПП - промпредприятие; ОС - очи­стные сооружения производственных сточных вод с локальными очистными установками для от­дельных цехов предприятия; qucm- расход воды, забираемой из источника, м3/сут; qc6p- расход воды, сбрасываемой после очистки в водоем, м3/сут; Qoc- потери воды с влажным осадком на ВОС, м3/сут; Qпот-потери воды с влажным шламом (или осадком) на ОС, м3/сут; Qшп - безвоз­вратное водопотребление и безвозвратные потери воды, м3/сут.; Qn.y - расход воды в системе по­вторного использования, м3/сут; Qo6- расход оборотной (охлаждающей) воды, м3/сут; Qnpoд - расход продувочной воды, м3/сут; Qy- потери воды за счет уноса капель из охладителей (потери воды в виде капель, увлекаемых потоком воздуха, проходящего через охладитель, и выдуваемых из охладетелей ветром), м3/сут; Qu- потери воды за счет испарения (потери воды из системы во­доснабжения за счет испарения и последующего выноса в виде паров за пределы системы), м3/сут; Qymeч- потери воды за счет утечек (потери воды из системы оборотного водоснабжения за счет утечек в грунт через неплотности в трубопроводах, арматуре, оборудовании, резервуарах и др.), м3/сут.

Четкое знание предъявляемых к воде требований, обеспечивающих в системах производетвенного водоснабжения оптимальное водопотребление, позволяет оценить воз­можные области и перспективные направления применения способов подготовки воды для тех или иных видов природных и сточных вод, идущих для производственных це­лей, выбрать оптимальную технологическую схему очистки.

Очень велико потребление промышленными предприятиями охлаждающей воды (65-80% расхода воды в промышленности). На крупном химическом предприятии объем охлаждающей воды составляет 250-440 млн м3/год. Очевидно, что даже небольшой перерасход охлаждающей воды не только существенно влияет на экономику производства, но и вызывает заметное увеличение объема сточных вод предприятия. В связи с этим основную роль в водоснабжении предприятий играют системы оборотного водоснабжения, в которых отработанная (нагретая на 15-18°) вода охлаждается в градирнях, брызгальных бассейнах и других устройствах (охладителях) и с помощью циркуляционных насосов  возвращается в теплообменные аппараты. Многократные перепады температуры отражаются на фазово-дисперсном состоянии примесей. Значительная часть оборотной воды теряется на охладителях в результате испарения и капельного уноса. Для восполнения этих потерь в систему добавляют свежую воду. Кроме того, из-за неплотностей и неисправностей теплообменного оборудования происходит загрязнение охлаждающей воды продукцией предприятия. Испарение и загрязнение являются главными причинами постепенного повышения минерализованности оборотной воды. Накопление примесей в циркулирующей воде достигает предела, выше которого эксплуатация системы недопустим нарушения стабильности воды и возможности интенсивной коррозии, биологического зарастания, инкрустации теплообменного оборудования. Отношение концентрации сей в оборотной воде Смах к концентрации примесей в свежей добавочной воде соответствующее этому пределу, называется коэффициентом упаривания Ky.

Принципиальная схема оборотного охлаждения с градирней

1 - градирня; 2 - циркуляцион­ный насос; 3 - конденсатор; Qucп,Q-потеря воды на испарение и капельный унос; Qdoб-расход добавочной свежей воды; Qnp- расход продувочной оборотной воды.

При понижении температуры на 6 °С испаряется около 1% от расхода воды оборот­ной системы.

Объем испарения на градирне зависит прежде всего от относительной влажности воздуха. Относительная влажность определяется путем измерения температуры возду­ха по влажному и сухому термометру. В районах с высокой влажностью воздуха испа­рение может быть совсем незначительным, менее 1%. И, наоборот, объем испарения мо­жет быть очень высоким в областях с очень низкой влажностью (в засушливых райо­нах). В меньшей степени испарение зависит от отношения расхода «жидкость - газ» и от потерь тепла в других частях системы охлаждения.

Унос капель воды воздухом подобен формирующемуся туману. Несмотря на то, что испаряющаяся вода чистая (не содержит солей, примесей), при ее прохождении через охладитель может наблюдаться унос некоторого количества капель воды воздухом. Что­бы свести такие потери приблизительно к 0,0005% от объема воды в замкнутой рецир­куляционной системе, в современных градирнях применяются очень сложные брызго и туманоуловители. Обычно в градирнях потери воды из-за уноса капель воды воздухом составляют примерно от 0,05 до 0,2% от объема воды в рециркуляционной системе. По­скольку в уносимых каплях воды содержатся твердые примеси, то фактически такой унос представляет собой частичный сброс оборотной воды. Такой унос воды в отсутст­вие других потерь воды в системе может привести к максимальному отношению кон­центраций, характеризующих коэффициент упаривания.

Значение Ку в зависимости от объема продувки и испарения находится в пределах от 1,1 до 6,0. Например, при продувке системы и испарении воды, составляющих соответст­венно 1,0 и 1,6% от количества воды, находящейся в обороте в единицу времени, Ку = 2,6.

Рассмотрим следующий пример: пусть производительность циркуляционного насоса оборотной системы водоснаб­жения предприятия составляет 25 м3/мин. Разность между средней температурой воды, возвращающейся в градирню из теплообменников предприятия, и средней температу­рой воды после испарения в чаше градирни (или в камере охлажденной воды) составля­ет 12 °С. Следовательно, потери за счет испарения можно принять 2% (1% на 6°С): 25- 0,02 = 0,5 м3/мин.

Оборотная охлаждающая вода содержит: ионы кальция и магния соответственно 600 мг/л, 300 мг/л, сульфаты - 700 мг/л, хлориды - 200 мг/л, диоксид кремния -  70 мг/л. Подпиточная вода содержит соответственно кальция и магния - 75 мг/л, а также сульфаты -  95 мг/л, хлориды - 50 мг/л, диоксид кремния - 18 мг/л. Соответственно коэффициенты составят: 

Кк=4,3, Км = 4, Кс = 7,4, Кх= 4, Кдк = 3,8.

Коэффициент упаривания по сульфатам составляет 7,4, однако мы его не можем принять в качестве ценного индикатора, так как в оборотную систему попадают сульфаты из-за того, что в атмосферном воздухе предприятия содержится S02.

В нашем случае примем коэффициент упаривания приблизительно равным 4. Тогда объем добавочной (подпиточной) воды составит:

Q = 0,5*(4/4-1)= 0,6 м3/мин

Чаша градирни вмещает 300 м3.

Обычно большая часть воды в системе находится в чаше градирни или камере охлажденной воды. Приблизительная вместимость системы может быть получена прибавления к объему воды в чаше дополнительной величины в 30%, т.е. учетом дополнительного объема воды, находящейся в трубах и оборудовании. Однако если в системе имеется необычно большое число конденсаторов с открытыми камерами, аппаратов с  рубашками и печей, вмещающих значительные объемы воды, то потребуется больший процент дополнительного увеличения.

Итак, полная вместимость системы составит: 300 + 0,3*300 = 390 м3.

Рассчитаем продолжительность цикла.

Один цикл определяется как время, которое требуется воде, чтобы пройти 1 раз по всему контуру системы оборотного водоснабжения. Это время Т представляет собой отношение объема системы к скорости циркуляции оборотной воды в системе:

T=V/Qc;

T = 390/25=15,6 минуты.

Таким образом, существуют два предельных состояния охлаждающей воды: в момент добавления в систему охлаждения и в момент предельного (равновесного, критического) насыщения примесями. В соответствии с этим охлаждающую воду подразделяют на добавочную и оборотную и устанавливают требования к каждой из них.

Вернуться к списку

ПОСЛЕДНИЕ СТАТЬИ

Искрогаситель ИГС-55
Искрогаситель ИГС-115
Искрогаситель ИГС-45 
Искрогаситель ИГС-120
Искрогаситель ИГС-65
Искрогаситель ИГС-130
Искрогаситель ИГС-80
Искрогасители на дымоход
Сильфонный компенсатор ГОСТ
Уровнемеры для резервуаров
Уровнемеры для емкостей
Подбор сильфонных компенсаторов
Установка сильфонных компенсаторов
Предварительная растяжка сильфонных компенсаторов
Производство сильфонных компенсаторов