Определение состава общей щелочности орошающей воды

Для расчета процессов абсорбции SO₂ растворенными поглотителями большое значение имеет качественный состав исходной общей щелочности орошающей воды. Проведенный выше анализ показывает, что наиболее вероятными поглотителями являются соединения кальция, обуславливающие гидратную, карбонатную и бикарбонатную щелочнос­ти. Роль других поглотителей из-за малой их концентрации незначи­тельна.

Согласно схеме (см. рис.2.2.1), можно выделить четыре спосо­ба подачи воды на орошение:

1) разомкнутая схема (подача технической воды);

2) традиционная оборотная схема (подача осветленной воды
после золоотвала);

3) подача воды после бака-выщелачивателя;

4) совместная подача первых трех потоков воды.

При разомкнутой схеме водоснабжения, на орошение подается техническая вода. Как следует из опыта эксплуатации, концентра­ция щелочи в такой воде незначительна, до 2-2, 5 мг-экв/л при рН< 7 /21/. Наличие такой щелочности, как правило, слабо влияет на хемобсорбцию, и процесс абсорбции двуокиси серы можно считать физическим. Таким образом, общая щелочность Щ_обпринимается равной нулю.

В тех случаях, когда рН менее 7 можно считать, что общая щелоч­ность орошающей воды обусловлена исключительно присутствием гидроксид-ионов, т.е. Щ_об= Щ_он-.

Следует заметить, что превышение рН более 7, в условиях, характерных для рассматриваемого случая, наблюдается очень редко /21/. Данное обстоятельство подтверждается тем, что вследствие незначительной, как правило, щелочности степень очистки от SO₂ не превышает 3-5% /13, 21/.

Опыт эксплуатации системы МЗУ при оборотном водоснабжении показывает, что в зависимости от наличия в золе свободной окиси кальция /21/, степень очистки может колебаться в достаточно широком диапазоне и в благоприятном случае достигать 25-30%. Так, например, при содержанииCaO_св> 20% (общая щелочность до 50 мг-экв/л (при рН до 12-13) в Канско-Ачинских углях и торфе, показатели степени очистки достигали данной величины, но при этом наблюдались интенсивные отложения в системах МЗУ и ГЗУ, что резко ухудшало условия работы аппарата. Для большинства сжигаемых углей общая щелочность, как правило, не превышала 10 мг-экв/л, при степени очистки порядка 5-10%.

Согласно данным /13, 21/ в случае традиционного оборотного водоснабжения компонентами общей щелочности будут гидратная и карбонатная. Возникновение гидратной щелочности в системе ГЗУ обусловлено взаимодействием свободной окиси кальция с водой:

CaO_св+H₂O→ Ca(OH)₂ (2.2.3)

Наличие карбонатной щелочности обусловлено как содержанием карбоната кальция в уловленной золе, так и вследствие реакции

CaO_св+CO₂→ CaCH₃ (2.2.4)

Составные части общей щелочности можно определить следующим

образом:

, (2.2.5)

где ; К_В – ионное произведение воды; - концентрация ионов водорода, определяемая из выражения ; - задаваемая общая щелочность орошающей воды.

В третьем случае (после бака - выщелачивателя) определение составных частей общей щелочности можно осуществить, исходя из следующих соображений. Согласно исследованиям, приведенным в /13/, возникновение бикарбонатной щелочности определяется уравнением (2.2.1). При этом образование гидрокарбоната кальция Ca(HCO₃)₂ происходит за счет потребления карбоната кальция CaCO₃, как из жидкой фазы, так и за счет улучшения растворимости его из золовых частиц в присутствии CO₂. Это приводит к резкому уменьшению содержания карбонатной щелочности в воде. Поэтому, в дальнейшем карбонатной щелочностью можно пренебречь.

Следует заметить, что применение принудительного выщелачивателя является не только мерой повышения поглотительной способности раствора исключительно за счет использования щелочных свойств золы, но и эффективным средством предотвращения отложений карбоната кальция в системе оборотного водоснабжения.

Определение состава, общей щелочности производится аналогич­но предыдущему:

(2.2.6)

Для случая смешения потоков воды, подаваемой на орошение скруббера, общую щелочность следует определять по формуле:

Щ_об=m^’Щ^’_об+ m^’’Щ^’’_об+ m^’’’Щ^’’’_об, (2.2.7)

где m’ - массовая доля технической воды; m” – массовая доля потока воды осветленной после золоотвала; m”’ – массовая доля потока воды после бака-выщелачивателя.

Суммарный расход воды будет определен из соотношения:

m’+m”+m”’=1 (2, 2.8)