СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОСАЖДЕНИЯ НАКИПИ НА ТЕПЛООБМЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ Российский патент 1998 года по МПК C02F1/46 C02F5/00 

Изобретение относится к системам водоснабжения и отопления промышленных предприятий, а именно к безреагентным способам обработки воды, и может быть использовано для предотвращения осаждения накипи на поверхностях теплообменного оборудования.

Известен способ защиты от накипеобразования поверхностей труб, теплообменников и емкостей в водных средах (авт.св. СССР N 1579907, кл. C 02 F 1/48, C 02 F 5/14, 1990). Способ состоит в том, что на движущуюся водную среду вначале воздействуют электрическим переменным полем с частотой 2000-20000 Гц при напряжении на электродах 9-12 В, а затем движущуюся водную среду обрабатывают магнитным полем с напряженностью 700-2000 Э.

Недостатки известного способа заключаются в сложности аппаратурного исполнения и недостаточной эффективности противонакипной защиты.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ предотвращения осаждения накипи на теплообменных поверхностях (авт.св. СССР N 1555295, кл. C 02 F 1/46, 1990). В известном способе циркулирующая вода, пересыщенная накипеобразователями, подвергается электрообработке с использованием пластинчатых электродов, подключенных к полюсам источника постоянного тока, по ходу движения воды до теплообменников при плотности тока 2-30 А/м² и отношением расхода циркулирующей воды к площади электродов 20-100 м³/м²ч.

Недостатки известного способа состоят в следующем. Необходимая для практической реализации эффективность противонакипной защиты оборудования (не менее 90%) достигается при плотности тока 15-30 А/м². При меньших значениях плотности тока указанный противонакипной эффект обеспечивается при значительном снижении гидравлической нагрузки на электродах. При плотности тока менее 5 А/м² в оборотной воде наблюдается развитие сапрофитной микрофлоры, что вызывает биообрастание поверхностей оборудования и градирен. Увеличение плотности тока до 20-30 А/м² приводит к быстрому разрушению графитового анода. По воспроизведенным данным, полученным в результате опытно-промышленных испытаний на водооборотной системе производительностью 50 м³/ч, продолжительность работы аппарата противонакипной обработки воды до потери 50% массы стандартного анода весом 20 кг не превышает 4-6 мес.

Технической задачей изобретения является повышение производительности процесса за счет снижения скорости разрушения анода и соответственно увеличения срока его службы при сохранении высокой эффективности противонакипной защиты оборудования, а также повышение степени обеззараживания обработанной воды.

Поставленная задача достигается за счет того, что оборотную воду перед подачей ее в теплообменник пропускают через систему электродов: графитовый анод, предварительно обработанный раствором водостойкого полимерного материала в органическом растворителе, катод, подключенный к источнику постоянного тока, при плотности тока на аноде 12-50 А/м², на катоде 4-15 А/м² и удельной гидравлической нагрузке на электроды 50-125 м³/(м²ч), при этом в качестве оборотной воды используют сточную воду после биологической очистки, в качестве водостойкого полимерного материала используют эпоксидную смолу или фторопласт 42-Л, а в качестве органического растворителя - ацетон.

Способ осуществляют следующим образом.

Оборотную воду перед подачей ее в теплообменник пропускают через систему электродов: графитовый анод - катод, подключенную к источнику постоянного тока, при плотности тока на аноде 12-50 А/м², на катоде 4-15 А/м² и удельной гидравлической нагрузке на электроды 50-125 м³/(м²ч). Графитовый анод предварительно обрабатывают раствором водостойкого полимерного материала в органическом растворителе. В качестве оборотной воды может быть использована сточная вода после биологической очистки. В качестве водостойкого полимерного материала используют эпоксидную смолу или фторопласт 42-Л, а в качестве органического растворителя - ацетон. При плотности тока на аноде менее 12 А/м², а на катоде менее 4 А/м² подавление жизнедеятельности микроорганизмов в оборотной воде существенно снижается, что вызывает биообрастание поверхности оборудования и градирни. При увеличении плотности тока на электродах соответственно выше 50 А/м² на аноде и 15 А/м² на катоде возрастает скорость разрушения анода, что приводит к снижению срока его использования.

Пример 1. Обработке подвергают биологически очищенную сточную воду с общим микробным числом (ОМЧ) 2,1 • 10⁵ в 1 см³.

Для пропитки анода раствором на основе эпоксидной смолы используют состав, включающий, мас.%.:
Эпоксидная смола ЭД-20, ГОСТ 10587-84 - 8,0
Отвердитель МТГФА (изо-метил-тетрагидрофталиевый ангидрид) ТУ 6-09-3321-73 - 6,0
Ускоритель УП-606/2, ТУ 6-09-4136-75 - 0,5
Ацетон - Остальное
В ацетон вносят эпоксидную смолу, после 5-10-минутного перемешивания добавляют отвердитель и ускоритель, смесь перемешивают и ею под давлением пропитывают анод. При этом происходит блокирование пор анода отвержденной эпоксидной смолой.

Электрообработку ведут при плотности тока на аноде 12 А/м², на катоде 4 А/м² при удельной гидравлической нагрузке 50 м³/(м²• ч).

Через 30 мин обработки ОМЧ снижается на 50-60%, а через 60 мин обработки число бактерий в 1 см³ составляет 3-30, что соответствует ГОСТу 2874-82 "Вода питьевая". Результаты обработки приведены в таблице.

Пример 2. Обработке подвергают воду, как в примере 1. Плотность анодного тока 30 А/м², катодного тока 9,1 А/м² и удельная гидравлическая нагрузка 100 м³/(м²• ч).

Для обработки анода раствором на основе фторопласта используют состав, включающий, мас.%:
Фторопласт 42-Л, ГОСТ 25428-82 - 9,0
Уксусная ледяная кислота - 6,0
Ацетон - Остальное
Поры анода блокируются отвержденным фторопластом.

Результаты обработки приведены в таблице.

Сравнение эффективности противонакипной защиты при электрической обработке оборотной воды состава: общая жесткость 6,0 мг•экв/л, сульфаты 200 мг/л, хлориды 50 мг/л, железо (Fe²⁺) 1,1 мг/л, сухой остаток 590 мг/л, pH 7.2 по известному способу и по предложенному приведено в таблице.

Как видно из таблицы, при использовании необработанного анода (прототип) и плотности тока на аноде 20-30 А/м² скорость его разрушения составляет соответственно 2 и 4 г/(м²•ч), время эксплуатации до замены сокращается до 4-9 мес.

Использование обработанного анода по предложенному способу позволяет увеличить плотность тока до 50 А/м² и соответственно гидравлическую нагрузку на электроды до 125 м³/м²• ч) без снижения эффективности противонакипной защиты, при этом скорость разрушения анода снижается не менее чем в 1,5 раза. С увеличением плотности тока до 60 А/м² скорость разрушения анода возрастает до 3,8 г/(м²•ч). Увеличение удельной нагрузки на электроды по оборотной воде до 150 м³/(м²•ч) приводит к снижению противонапикного эффекта.

Обработка оборотной воды по предлагаемому способу обеспечивает снижение скорости разрушения анода и соответственно увеличение срока его службы в 1,5-2 раза, а также подавление развития микроорганизмов, исключение биообрастания поверхностей оборудования и градирни, что особенно важно при использовании для подпитки оборотной системы биологически очищенной сточной воды.

Использование: в системах водоснабжения и отопления промышленных предприятий для предотвращения осаждения накипи на поверхностях теплообменного оборудования. Сущность изобретения: позволяет повысить производительность процесса за счет снижения скорости разрушения анода и соответственно увеличить срок его службы при сохранении высокой эффективности противонакипной защиты оборудования, а также повысить степень обеззараживания обработанной воды за счет того, что оборотную воду перед подачей ее в теплообменник пропускают через систему электродов: графитовый анод, предварительно обработанный раствором водостойкого полимерного материала в органическом растворителе, катод, подключенный к источнику постоянного тока, при плотности тока на аноде 12 - 50 А/м², на катоде 4 - 15 А/м² и удельной гидравлической нагрузке на электроды 50 - 125 м³/м² • ч, при этом в качестве оборотной воды используют сточную воду после биологической очистки, в качестве водостойкого полимерного материала используют эпоксидную смолу или фторопласт 42 - Л, а в качестве органического растворителя - ацетон. 2 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Способ предотвращения осаждения накипи на теплообменных поверхностях, включающий электрообработку циркуляционной воды перед подачей ее в теплообменник с использованием графитовых анодов и катодов, подключенных к полюсам источника постоянного тока, отличающийся тем, что графитовые аноды предварительно обрабатывают раствором водостойкого полимерного материала в органическом растворителе, а электрообработку циркуляционной воды ведут при плотности анодного тока 12 - 50 А/м², катодного тока - 4 - 15 А/м² и удельной гидравлической нагрузке на электроды 50 - 125 м³/(м²•ч). 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве циркуляционной воды используют биологически очищенную сточную воду. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве водостойкого полимерного материала используют эпоксидную смолу или фторопласт-42 Л, а в качестве органического растворителя - ацетон.