ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Предотвращение накипеобразования в испарителях из "Опреснение воды " Практика эксплуатации испарителей, питаемых солоноватой или соленой водой, в том числе морей и океанов, показывает, что серьезные затруднения вызывает быстрое зарастание накипью поверхностей теплообмена. Это обусловлено высокой жесткостью, обычно свойственной этим водам. [c.60] Образование накипи на теплопередающих поверхностях испарителей приводит к резкому снижению их эффективности, возникает необходимость частой остановки и чистки испарителей, что сопряжено с большими эксплуатационными расходами. [c.60] Основными соединениями, входящими в состав накипи, образующейся в испарителях, являются карбонат кальция, гидрат окиси магния и суль1фат кальция. В более редких случаях в составе накипи обнаруживают силикаты кальция и магния. Накипи отличаются низкой теплопроводностью, которая зависит от химического состава накипи и ее пористости. Увеличение пористости снижает, как правило, теплопроводность накипи. [c.60] Экономичность испарительных установок в значительной мере определяется коэффициентом теплопередачи, который зависит от ряда факторов, но в наибольшей степени в условиях работы испа.рителей на соленых водах от чистоты теплопередающих элементов. Эксплуатация испарителей, в которых образуется накипь, является неэкономичной. [c.60] Повышение концентрации, в испаряемой воде ионов накипеобразующих соединений приводит к тому, что произведение их активных концентраций может получиться больше произведения растворимости данного соединения, В таком случае вода в испарителе оказывается пересыщенной этим соединением. Пересыщение может возникнуть не во всем объеме воды, заполняющей испаритель. В первую очередь пересыщение образуется возле поверхностей нагрева вследствие того, что накипеобразующие соединения СаСОз, Mg (ОН) а и aS04 отличаются отрицательными коэффициентами растворимости, т. е. растворимость их уменьшается при повышении тем пературы воды. [c.61] Различают первичное накипеобразование, под которым понимают кристаллизацию накипеобразователей из пересыщенного раствора непосредственно на металле теплопередающих элементов, и вторичное накипеобразование, когда частицы накипеобразователей образуются в массе испаряемой воды, переносятся к поверхности теплообмена и прикрепляются к ней в результате действия сил адгезии или адсорбции. [c.61] Как правило, процессы первичного и вторичного накипеоб-разования происходят одновременно, но нередко какой-либо из этих процессов превалирует, определяя кинетику накипеобразо-вания. [c.61] Необходимым условием для образования накипи является наличие центров кристаллизации, обусловливающих возникновение поверхности раздела фаз —жидкой и твердой. Без наличия центров кристаллизации водный раствор в испарителях может оставаться в состоянии некоторого пересыщения. Центрами кристаллизации в испарителях могут быть частицы взвеси, содержащейся в питательной воде, либо микрокристаллы, которые могут самопроизвольно образовываться в пересыщенном растворе в результате местных изменений (флуктуаций) концентрации и температуры. [c.61] Наиболее активными центрами кристаллизации, помимо микрокристаллов самого накипеобра зователя, могут быть частицы, которые имеют кристаллическую структуру, близкую к структуре кристаллов накипеобразователя, а также частицы, способные сорбировать на своей поверхности ионы и молекулы кристаллизующегося вещества. Центры кристаллизаци могут образовываться также на поверхности раздела жидкость — пар, на стенках паровых пузырьков, образующихся при кипении воды, так как на этих поверхностях могут сорбироваться молекулы накипеобразующих соединений. [c.61] Для процесса накипеобразования в испарителе существенным является соотношение между количеством центров кристаллизации, образующихся в заполняющей испаритель воде и на стенках испарителя. Если центры кристаллизации преимущественно образуются в воде, процесс характеризуется выделением шлама, удаляемого с продувкой если же превалирует образование центров кристаллизации на стенках, образуется твердая накипь. [c.62] В растворе каждый ион накипеобразователя окружен оболочкой из ориентированных молекул воды. Для того чтобы ион встал в кристаллическую решетку частицы накипи, он должен освободиться от гидратной оболочки, для чего требуется определенная затрата энергии. Чем больше требуемая энергия, тем медленнее происходит образование зародышей и весь процесс кристаллизации. [c.62] При испарении воды возможна спонтанная кристаллизация накипи, для чего необходимы следующие услО Вия местное скопление ионов или молекул кристаллизирующегося вещества либо флуктуадия плотности раствора и такое расположение ионов или молекул, которое соответствует их положению в кристаллической решетке. Частицы, являющиеся центрами кристаллизации, должны иметь не только определенное строение, аналогичное строению кристаллов накипи, но и размер их должен быть больше некоторой критической величины. Согласно термодинамической теории образования новой фазы, частички меньше критических неустойчивы и должны вновь растворяться [29]. В этом случае для спонтанной кристаллизации требуется добавление к раствору посторонней присадки (затравки). [c.62] Указанный порядок образования. накипи для испарителя, работающего на океанской воде, иллюстрируется экспериментальными данными Хиллера и Мех [30], приведенными на рис. 6.1. [c.63] В испарителях создаются следующие условия, стимулирующие выделение из раствора карбоната кальция 1) при повышении температуры необходимая концентрация равновесной углекислоты возрастает, что обусловлив ает ее дефицит 2) растворимость свободной углекислоты понижается при нагревании воды, углекислота летит с паром и, следовательно, концентрация ее в растворе уменьшается. [c.63] Условия стабильности воды по карбонату кальция в испарителе зависят от ряда факторов температуры воды, содержания в вОде кальция, щелочности, о1бщ0го солесодержания и величины pH. Имеет значение также содержание в воде некоторых поверхностно-активных веществ, задерживающих кристаллизацию карбоната кальция. [c.63] Для вычисления величины рН можно использовать общеизвестную формулу Ланжелье, скорректиравав в ней член, зависящий от общего солесодержания воды. [c.64] Д (Я) —функция солесодержания воды. [c.64] Для практическо1ГО вычисления величины рН, составлен график (рис. 6.2). На левых шкалах этого графика откладывают Числовые значения соответствующих показателей качества воды, по (правым шкалам находят значения функций этих величин. Для отыокания величины рН полученные значения функций алгебраически суммируют согласно формуле (6.4), после чего определяют индекс насыщения / по формуле (6.3). [c.64] Если рНо рН J — величина положительная), то это указывает на недостаток в поде СО2 по сравнению с равновесной концентрацией, из такой воды будет выделяться накипь карбоната кальция при рНс рН (/ — величина отрицательная) вода содержит СО2 в избытке по сравнению с равновесной концентрацией, и выделения карбоната кальция не будет, но яри условии, что в испарителе не будет удаления из раствора свободной углекислоты при рНо = рН (/=0) вода стабильна. [c.65] Вернуться к основной статье