Определение дозировок HEDP по качеству подпиточной воды и данным о продувке

Практический расход ингибитора образования отложений HEDP начинается с принятия двух решений: определения необходимого остаточного содержания активного вещества с учетом фактических условий охлаждающей воды и определения количества обработанной воды, выводимой из системы. Анализ подпиточной воды помогает установить первый показатель, а продувка и другие потери жидкости — второй. Вместе эти данные обеспечивают обоснованную исходную точку для настройки насоса.

Только жесткость и щелочность не позволяют определить надежную дозировку. Одна и та же подпиточная вода может создавать разные условия для образования отложений при различной кратности концентрирования, значениях pH и температурах поверхностей теплообмена. Поэтому операторам необходимы водный баланс, целевой показатель обработки, подтвержденный для данных условий, и анализ остаточного содержания, измеряющий именно выбранную химическую основу.

Используйте качество подпиточной воды для определения рабочих условий

Начните с отбора репрезентативных проб подпиточной и циркулирующей воды во время стабильной эксплуатации. Зафиксируйте кальциевую жесткость, общую щелочность, pH, электропроводность и температуру. Если содержание диоксида кремния, сульфатов и других компонентов может ограничивать концентрирование или эффективность обработки, включите их в анализ. Единицы измерения жесткости и щелочности должны быть согласованы: результаты, выраженные в пересчете на карбонат кальция, нельзя напрямую сравнивать с концентрациями, выраженными в виде ионов кальция или бикарбоната.

Оцените кратность концентрирования с использованием растворенного компонента, который остается практически консервативным в системе:

Кратность концентрирования = концентрация индикатора в циркулирующей воде ÷ концентрация индикатора в подпиточной воде

Хлориды могут быть полезны, если добавление химикатов и технологические загрязнения не оказывают существенного влияния на их концентрацию. Электропроводность является удобным эксплуатационным показателем, однако добавление кислоты, реагентов для водоподготовки и изменение состава подпиточной воды могут изменить ее связь с кратностью концентрирования. Периодически сопоставляйте ее с подходящим аналитическим индикатором.

Умножение кальциевой жесткости подпиточной воды на кратность концентрирования дает первоначальную оценку кальциевой жесткости циркулирующей воды до выпадения осадка или другого удаления. Со щелочностью необходимо обращаться осторожнее, поскольку дозирование кислоты и осаждение карбонатов могут ее изменять. При оценке риска образования отложений используйте измеренный химический состав циркулирующей воды и учитывайте температуру в наиболее нагруженной зоне теплообмена. Температура в бассейне может занижать условия, при которых образуются отложения.

Эти измерения помогают определить приемлемый рабочий диапазон. Они не дают универсальной дозировки HEDP. Начальное остаточное содержание активного вещества следует выбирать в рамках программы обработки, подтвержденной соответствующими расчетами химического состава воды, проверками совместимости и данными об эффективности. Увеличение подачи HEDP не может бесконечно компенсировать чрезмерное концентрирование, неподходящий pH или ограничивающий вид отложений.

Рассчитайте потребность в восполнении по потерям жидкости

Для испарительной системы охлаждения с приблизительно постоянным объемом воды используйте следующий водный баланс:

M = E + B + D + L

Здесь M — расход подпиточной воды, E — испарение, B — продувка, D — унос капель и L — утечки и другие отводы жидкости. Используйте одни и те же единицы расхода во всех расчетах. Испарение удаляет воду, оставляя нелетучие растворенные химические реагенты для водоподготовки в системе; продувка, унос капель и утечки выводят реагенты для обработки циркулирующей воды из системы.

Для консервативного растворенного индикатора в стационарных условиях:

Кратность концентрирования ≈ M ÷ (B + D + L)

Это обеспечивает полезную перекрестную проверку лабораторных результатов и данных о расходах. Если измеренная кратность концентрирования и водный баланс существенно расходятся, проверьте точность расходомеров, неучтенные сливы, периодическую продувку, изменение объема воды в бассейне или влияние добавления химикатов на индикатор. Рассчитывайте баланс за репрезентативный период эксплуатации, а не сопоставляйте мгновенное измерение расхода с пробой, взятой в другое время.

После выбора целевого остаточного содержания в циркулирующей воде теоретическая скорость восполнения составляет:

Подача активного HEDP, кг/ч = целевое остаточное содержание активного вещества, мг/л × суммарные потери жидкости, м³/ч ÷ 1 000

Это уравнение предполагает хорошее перемешивание и отсутствие значительной дополнительной потребности в химикате. Адсорбция на твердых частицах, взаимодействие с отложениями и разложение могут увеличить требуемую подачу. Рассматривайте результат как исходную точку материального баланса, а затем корректируйте подачу на основании подтвержденных значений остаточного содержания и показателей работы системы.

Если измеряется только продувка, определите, достаточно ли малы унос капель и другие отводы, чтобы ими можно было пренебречь. Постоянная утечка или регулярная обратная промывка фильтра могут привести к занижению восполнения химиката при расчете только по продувке. И наоборот, непосредственное использование общего расхода подпиточной воды в уравнении восполнения может завысить подачу, если выбранная дозировка явно не определена исходя из расхода подпиточной воды.

Переведите потребность в активном веществе в настройку насоса

Рассмотрим гипотетическую систему с расходом подпиточной воды 100 м³/ч и подтвержденной работой при кратности концентрирования, равной пяти. Расчетные суммарные потери жидкости составляют 20 м³/ч. Предположим, что программа обработки установила целевое содержание активного HEDP на уровне 4 мг/л для данных рабочих условий. Эта концентрация приведена для иллюстрации расчета и не является рекомендуемой дозировкой для других систем.

Активное восполнение = 4 × 20 ÷ 1 000 = 0,080 кг/ч

Если дозируемый продукт содержит 60% активного HEDP по массе, требуемая подача продукта составляет:

Подача продукта = 0,080 ÷ 0,60 = 0,133 кг/ч

При плотности продукта 1,40 кг/л это соответствует примерно 0,095 л/ч. Для поставляемого материала используйте фактические данные анализа и плотности продукта. Если продукт разбавляется в расходном баке, перед переводом в объемную подачу насоса рассчитайте массовую долю активного вещества и плотность полученного раствора.

Проверьте, что означает «активное вещество» в спецификации продукта и аналитическом отчете. Эквивалент кислоты HEDP, содержание в пересчете на натриевую соль и содержание фосфора в пересчете на P являются различными базами отчетности. Смешанный ингибитор также может содержать несколько активных компонентов, поэтому общее содержание сухого остатка не определяет содержание HEDP.

То же различие важно учитывать при оценке другого фосфоната, например пентанатриевой соли диэтилентриаминпента(метиленфосфоновой кислоты) (DTPMP·Na5). В его спецификации указано содержание активного компонента 24,0–26,0% в пересчете на DTPMPA и 28,5–31,0% в пересчете на пентанатриевую соль. Эти значения описывают разные массовые базы для одного и того же продукта. Это другой фосфонат, а его замена требует повторной оценки эффективности, совместимости и измерения остаточного содержания, а не переноса уставки HEDP.

Подтвердите фактическую подачу насоса подходящим методом калибровки при репрезентативном давлении нагнетания. Расчетная потребность 0,095 л/ч имеет практическую ценность только в том случае, если насос способен стабильно обеспечивать такой расход. Если требуемая производительность ниже надежного рабочего диапазона насоса, пересмотрите его типоразмер или примените контролируемое разбавление.

Отделяйте первоначальную загрузку от постоянного восполнения

Система с незначительным или нулевым существующим остаточным содержанием нуждается в первоначальной загрузке, прежде чем постоянная подача сможет поддерживать целевой уровень:

Первоначальная загрузка активного вещества, кг = требуемое увеличение остаточного содержания, мг/л × объем системы, м³ ÷ 1 000

При расчете требуемого увеличения вычтите любое подтвержденное существующее остаточное содержание. Эта загрузка создает запас химического реагента в системе; постоянная подача компенсирует последующие потери и потребление. Одна только настройка поддерживающей подачи может потребовать значительного времени для доведения большой системы до целевого уровня.

Вводите реагент в хорошо перемешиваемой точке и соблюдайте требования к обращению с продуктом и его совместимости. Избегайте концентрированного контакта с несовместимыми химикатами. Учитывайте время перемешивания и обновления воды в системе, прежде чем интерпретировать пробу, взятую после изменения подачи.

Корректируйте подачу по остаточному содержанию и рабочим данным

Полезная схема управления связывает подачу с измеренными потерями или с расходом подпиточной воды при подтвержденной зависимости от кратности концентрирования. Если подача регулируется по подпиточной воде, теоретическая доза активного вещества на единицу подпиточной воды равна целевому остаточному содержанию в циркулирующей воде, деленному на кратность концентрирования, до учета дополнительной потребности. Пересматривайте эту зависимость при каждом изменении заданной кратности концентрирования.

Используйте метод определения остаточного содержания, подходящий для данной рецептуры обработки. Общий фосфор может включать ортофосфат, другие фосфонаты и продукты разложения; сам по себе он не определяет концентрацию неизмененного HEDP. Фиксируйте аналитическую основу вместе с контрольным пределом, чтобы операторы сравнивали эквивалентные результаты.

При снижении остаточного содержания сначала проверьте подачу насоса, концентрацию в баке, работу продувки, утечки и стабильность отбора проб. Затем исследуйте потребность в химикате, включая влияние твердых частиц, загрязнения железом и программы дозирования окислительного биоцида. Немедленное увеличение подачи может скрыть механическую неисправность или несоответствие аналитических методов.

Если остаточное содержание остается в пределах нормы, но отложения увеличиваются, повторно оцените химический состав циркулирующей воды, температуру поверхности, распределение потока и состав отложений. Одно только остаточное содержание HEDP не может подтвердить контроль образования отложений. Отслеживайте его вместе с эффективностью теплообмена, перепадом давления, если это актуально, и результатами осмотров.

После смены источника подпиточной воды или корректировки продувки повторно рассчитайте водный баланс и оцените целевой показатель обработки. Более высокая кратность концентрирования уменьшает потери жидкости, но увеличивает концентрации растворенных компонентов. Поэтому требуемая подача зависит от обоих факторов: от количества химиката, выходящего из системы, и от остаточного содержания, фактически необходимого более концентрированной воде.