Problemi u radu sa otpadnim vodama

Posted by | Osmoza | No Comments

Otpadne vode u industriji su specifična oblast koja je blisko povezana sa očuvanjem životne sredine i prirodnih vodenih tokova u koje se industrijske vode ispuštaju. Stoga je proces prečišćavanja otpadnih voda direktno vezan za Zakonsku regulativu i rezultati procesa prečišćavanja vode iz industrijskog procesa moraju ispunjavati kriterijume kvaliteta propisane od strane Zakonodavca.  Ukoliko izabrani proces prečišćavanja ne daje propisani kvalitet vode za ispuštanje, on se mora unaprediti kako bi ispunio zadate standarde.

Obzirom na sve veću svest o zaštiti životne sredine, standardi njenog očuvanja postaju sve strožiji, što dalje uslovljava potrebu za unapređenjem procesa prečišćavanja. Takođe, i kaznena politika u ovoj oblasti postaje sve stroža, pa se mnogi industrijski proizvođači odlučuju da unaprede svoje kapacitete prerade i zadovolje kriterijume Zakonske regulative.    

Dozvoljeni limiti za ispuštanje tabele!

Vrste uređaja koji prerađuju vodu!

Uređaji koji se koriste u obradi otpadne vode se zasnivaju na različitim vidovima separacije nečistoća iz vode. Jako je velik broj supstanci koje se mogu naći u vodi sačinjavajući nečistoće, pa sa aspekta obrade otpadnih voda nečistoće možemo podeliti u nekoliko grupa. Prva podela je na nečistoće rastvorne u vodi i nerastvorne nečistoće. Rastvorne nečistoće se dalje mogu podeliti na organske i neorganske, dok se nerastvorne mogu podeliti na taložne i netaložne, prema njihovom ponašanju u vodi. Netaložne nerastvorne materije mogu se podeliti na koloide i emulzije.

Otpadne vode

Primeri rastvornih nečistoća su: razne soli i njihovi joni i rastvorne organske materije.

Primeri nerastvorne nečistoća su: suspendovane materije, glina, koloidne materije, nerastvorne neorganske i mineralne materije, ulja, masti i sl.

Sve navedene nečistoće u vodi imaju neki uticaj na zagađenje životne sredine. Organske materije mogu izazvati nedostatak kiseonika u vodi. Supstance koje sadrže fosfor (P) i azot (N) mogu izazvati nedostatak kiseonika i nagli razvoj algi. Suspendovane materije utiču na turbidnost vode i mortalitet riba. Metali u vodi su toksični za živi svet.

Tretman otpadne vode se može podeliti prema upotrebljenim metodama na: primarnu, sekundarnu i tercijarnu obradu.

Primarni tretman čine fizičko-hemijske metode koje imaju za cilj da uklone nerastvorni materijal iz vode. Oprema koja se koristi u te svrhe uključuje grube rešetke, taložnike, flotatore, filtere.

Sekundarni tretman koristi biološke metode sa ciljem uklanjanja organskog biorazgradivog materijala koji je rastvoran u vodi. Ovaj vrsta materijala se često naziva BPK – biološka potrošnja kiseonika, odnosno materijal koji troši kiseonik raspoloživ u vodi. Oprema uključuje aeracione bazene, taložnike, flotatore, membranske bioreaktore (MBR), biofilm reaktore na pokretnom nosaču (MBBR) i drugu opremu.

Tercijarni tretman čine tzv. metode “poliranja” sa ciljem uklanjanja svih preostalih materija (fosfora, azota, metala i dr.) Oprema koja se koristi uključuje: taložnike, peščane filtere, filtere od aktivnog uglja, ultrafiltracione uređaje, reverznu osmozu, elektrodejonizaciju (EDI)

Rešite se organskih materija iz vode – Purolite A860

Posted by | Informacije | No Comments

PUROLITE A860 je makroporozna poliakrilna smola specijalno namenjena uklanjanju organskih materija iz bunarskih i površinskih voda. Ima veliku otpornost na taloženje organskih materija i kompletno se regeneriše. Odlično se pokazala u tretmanu voda na teritoriji Vojvodine, gde je uspšno zamenila Amberlite IRA958. Makroporozna struktura Purolite A860 je omogućila uklanjanje velikih organskih molekula huminske i fluvinske kiseline kojima su bogate vode Vojvodine. Pored toga, upotrebljava se u industriji šećera za dekolorizaciju.

http://www.purolite.com/product/a860

PRINCIPAL APPLICATIONS
Decolorization – Sugar Solutions
Organic Scavenger
Organics removal

ADVANTAGES
Excellent removal of organic matter
Efficient regeneration
Good resistance to organic fouling
REGULATORY APPROVALS
IFANCA Halal Certified
Kosher Certified
Certified by the WQA to NSF/ANSI-61 Standard

PACKAGING
1 CF Sack
25 L Sack
5 CF Drum (Fiber)
1 M³ Supersack
42 CF Supersack

TYPICAL PHYSICAL & CHEMICAL CHARACTERISTICS:

Polymer Structure Macroporous polyacrylic crosslinked with divinylbenzene
Appearance Spherical beads
Functional Group Quaternary Ammonium
Ionic Form Cl⁻
Total Capacity 0.8 eq/L (17.5 Kgr/ft³) (Cl⁻ form)
Moisture Retention 66 – 72 % (Cl⁻ form)
Particle Size Range 300 – 1200 µm
Uniformity Coefficient (max.) 1.7
Reversible Swelling, Cl⁻ → OH⁻ (max.) 20 %
Specific Gravity 1.08
Shipping Weight (approx.) 680 – 730 g/L (42.5 – 45.6 lb/ft³)
Temperature Limit 80 °C (176.0 °F) (Cl⁻ form)

Način rada reverzne osmoze

Posted by | Osmoza | No Comments

Reverzna osmoza  je uređaj kod kojeg se zaprljana voda pod visokim pritiskom provlači kroz membrane. Kao rezultat ove akcije, nečistoće u napojnoj vodi ostaju ispred membrane, dok čista voda prolazi sa druge strane membrane. Na ovaj način se voda prečišćava. Ova prečišćena voda se može upotrebiti kao napojna voda za kotlovski sistem, za razne industrijske procese, za pripremu pijaće vode ili druge namene.Naziv uređaja ukazuje na to da je proces koji se odvija u reverznoj osmozi suprotan (reverzan) procesu osmoze. Osmoza predstavlja prirodnu težnju vode da prolazi kroz polupropustljivu membranu koja se postavi između dva rastvora nejednake koncentracije soli i da prolaskom iz manje koncentrovanog rastvora u više koncentrovan rastvor razblažuje koncentrovaniji rastvor i ujednačava koncentracije. Polupropustljiva membrana je vrsta membrane koja ima pore dovoljne veličine da kroz nijh mogu da prolaze molekuli vode, ali ne može većina jona i molekula. Pojava osmoze je šematski prikazana na slici ispod.

osmoza4

 

Osmotski Pritisak

Iz ovog razloga voda će prelaziti kroz membranu sve dok nivo vode sa strane koncentrovanijeg rastvora ne poraste toliko da se stvori osmotski pritisak koji deluje suprotno težnji vode da nastavi prolazak kroz membranu. Osmotski pritisak je pritisak koji je potreban da bi se zaustavio protok vode kroz polupropustljivu membranu

Reverzna osmoza funkcioniše tako što se primeni pritisak sa strane koncentrovanijeg rastvora dovoljan da savlada osmotski pritisak i da počne da istiskuje čistu vodu kroz polupropusnu membranu, suprotno smeru njenog prirodnog kretanja. Voda se u reverznoj osmozi kreće iz koncentrovanijeg rastvora u manje koncentrovan rastvor. Na taj način se voda ustvari prečišćava od soli i ostalih nečistoća koje se nalaze u koncentrovanijem rastvoru.

U zavisnosti od veličine pora na polupropusnoj membrani zavisiće koje veličine čestica će biti filtirirane, a koje će proći kroz membranu. Membrane se prema veličini pora dele na:

1.       Mikrofiltracione  1.0 – 0.05 mikrona
2.       Nanofiltracione 0.1 – 0.005 mikrona
3.       Ultrafiltracione 0.008 – 0.001 mikrona
4.       Hiperfiltracione (Reverzna osmoza) 0.001 – 0.0002 mikrona

Membrane reverzne osmoze odbijaju 95% – 99% svih soli prisutnih u ulaznoj vodi. Prečišćena voda se naziva permeat, a odbačeni deo vode koji nije prošao kroz membranu i sadrži koncentrovane soli se naziva koncetrat. Sve membrane reverzne osmoze su dizajnirane da imaju poprečno strujanje fluida u odnosu na filtracionu površinu, jer je neizvodljivo primeniti direktan pritisak na membranu zbog otpora strujanju, kao i zbog zapušenja pora zbog nagomilavanja čestica nečistoća na površini.

Osmotski pritisak koji se razvija zavisi od koncentracije soli u rastvoru. Približno će važiti sledeće relacije:

100 ppm (mg/l) rastvorenih soli  ~  0.069  bara osmotskog pritiska
1,000 ppm (mg/l) rastvorenih soli      ~ 0.69 bara osmotskog pritiska
35,000 ppm (mg/l) rastvorenih soli    ~ 24.13 bara osmotskog pritiska
35,000 ppm odgovara približno koncentraciji soli u morskoj vodi.

 

PERFORMANSE REVERZNE OSMOZE

Da bi se pratile performase reverzne osmoze potrebno je uvesti pojmove recovery, prolaz soli, odbitak rastvorka i razmotriti nekoliko narednih slika:
RO2

Recovery je procenat permeata koji je dobijen od ukupne napojne vode. Izračunava je jednostavnom relacijom:

recovery

Odbitak rastvorka je sposobnost membrane da spreči prolazak određenih elemenata sa druge strane membrane.

odbitakRO

Prolaz soli:

prolaz_soli

Kako se koncentracija nečistoća povećava ispred membrana, voda mora biti hemijski tretirana sa inhibitorom naslaga kako bi se sprečio nastanak kamenca na membranama. Pored ovoga, potreban je i biocid da bi se sprečilo nagomilavanje mikroorganizama i produkata razgradnje mikroorganizama.
Na kraju, biće potrebno povremeno ćišćenje membrana, što je uobičajena procedura da se povrati prvobitna funkcionalnost membrana koja se smanjuje u toku normalnog rada usled nečistoća u vodi.

Seminar “Tretmani voda jonoizmenjivačkim masama”

Posted by | Informacije | No Comments

Na seminaru održanom 26.2.2015 u hotelu Zira, tehnički direktor firme Purolite, g. Matteo Garnegani i komercijalni menadžer, g. Andrea Nava, predstavili su nove tehnologije u proizvodnji jonoizmenjivačkih masa za prečišćavanje vode.

Akcenat prezentacija je stavljen na patentiranu tehnologiju Purolite-a, tzv. Shallow Shell Technology (SST), jonoizmenjivačke perlice čija unutrašnjost ne sadrži aktivna mesta za izmenu jona. Ovo na prvi pogled predstavlja jako neobičan koncept. Jer, zašto praviti jonoizmenjivačku masu koja ima manje aktivnih mesta za izmenu jona? Odgovor je iznenađujuć, jer se u praksi pokazalo da ovakva masa zapravo ima bolje karakteristike od standardne jonoizmenjivačke mase. Prednosti se ogledaju u:

– smanjenju potrebe za regenerantima (NaCl, HCl, H2SO4) tokom rada za 30%

– smanjenju potrebe za vodom za ispiranje za 50%

– isti kapacitet prerade kao kod standardnih smola

– mnogo manja podložnost zapušenja (fouling) usled gvožđa i mangana u ulaznoj vodi

Na seminaru su bili prisutni predstavnici proizvodnih firmi, javnih preduzeća i naučne zajednice iz Srbije i zemalja u okruženju.

Pogledajte kratak video i osetite atmosferu tokom seminara

Za više informacija kontaktirajte nas preko sajta, web adrese office@vodoservice.com ili na telefon 011/744 30 79.

Jedan od tri problema koji znatno povećavaju troškove održavanja vaše fabrike

Posted by | Informacije | No Comments

Kotlovski sistem

Prvi od pomenutih problema, odnosi se na rad kotlovskih sistema i ovom prilikom ćemo detaljnije kalkulacijom prikazati novčani iznos gubitaka koji nastaju usled neadekvatnog kondicioniranja kotlovske vode. Kalkulaciju treba shvatiti kao prvu aproksimaciju troškova proizvodnje pare, a za svaki konkretan proračun moraju se razmotriti faktori kao što su: tip energenta, cena energenta, termička efikasnost kotla, temperatura napojne vode i pritisak generisane pare. Daleko najveći deo troškova za rad kotlovskog sistema odlazi na potrošnju energenta, i gruba procena je da oni iznose oko 75% od ukupnih troškova rada kotlovskog sistema. Ostale troškove predstavljaju voda, amortizacija opreme, hemikalije za tretman, troškovi ljudskog angažovanja i drugi manji troškovi prikazani na priloženom grafikonu.
1 (2)2 (2)

Glavni gubici u energiji se dešavaju na mestima prenosa toplote i potrebno je da materijali, preko kojih se vrši prenos toplote, imaju visoku toplotnu provodljivost – kako bi stepen iskorišćenja energanata bio visok. Ukoliko sa vodene strane cevi postoje naslage kamenca, gubici u energiji će biti znatno veći nego kod čistih cevi, jer je toplotna provodljivost sloja naslaga veoma mala. Iznos gubitaka energije će zavisiti od debljine sloja naslaga (što je sloj debji, to su gubici veći), kao i hemijskog sastava mineralnih naslaga (npr. silikatne naslage pokazuju veći otpor prenosu toplote nego kalcijum-karbonatne naslage, pa su stoga i gubici energije veći). Iz ovoga sledi zaključak, da su kvalitet i čistoća napojne vode i pravilan tretman hemikalijama ključni u sprečavanju pojave naslaga minerala na cevima, a samim tim i ključni za prevenciju gubitka energije.

U našem primeru razmotrićemo rad sistema koji kao energent koristi prirodan gas, a slične kalkulacije se mogu izvesti i za bilo koji drugi energent. Savremeni kotlovski sistemi imaju efikasnost od 75 – 85%. To znači da se, od ukupne energije stvorene sagorevanjem goriva u ložištu, oko 80% pretvori u energiju pare. Svaki tip goriva (prirodni gas, ugalj, piljevina, papir, đubre, itd) ima svoj ekvivalent u pari. Pri efikasnosti kotla od 80%, potrebno je 1Nm3 prirodnog gasa za proizvodnjuod 11 – 13 kg pare. Pošto se proizvodnja kotlova najčešće izražava u tonama proizvedene vodene pare, drugačije možemo rećida je za 1 tonu pare potrebno utrošiti od 75 – 90 Nm3 prirodnog gasa. Prosečan kotao koji proizvodi 25 tona pare/čas, proizvešće na godišnjem nivou (ukoliko radi 330 dana) 198 000 tona pare i potrošiti između 14,8 i 17,8 miliona Nm3 prirodnog gasa. Sloj naslaga kalcijum-karbonata, debljine od samo 0,4 mm koji nije vidljiv golim okom, može izazvati gubitke energije od 1%, što je ekvivalent potrošnji 160 000 Nm3 prirodnog gasa na godišnjem nivou. Ova količina gasa je beskorisno utrošena i rezultat je negativnog efekta prisustva naslaga, koje bi se mogle izbeći dobrim kondicioniranjem napojne vode. Kao što je gore napomenuto, ako se pak radi o silikatnim naslagama ili naslagama nastalim od produkata korozije i koje sadrže visok sadržaj gvožđa, onda gubici energije dostižu 5 i više procenata, što višestruko uvećava nepotrebnu potrošnju prirodnog gasa. Kalkulacije radi, čak i ako uzmemo veoma nisku cenu prirodnog gasa od 30 din/Nm3, dolazimo do računice da pomenuto prisustvo naslaga od samo 0,4 mm debljine, stvara gubitke od 4 800 000 din godišnje za kotao date veličine.

Vodoservice će za Vas uraditi besplatnu procenu mogućih ušteda i dati rešenja za ovaj i slične probleme. Izlaskom na teren, prikupljanjem tehničkih podataka i analizama vode, odredićemo najbolji i najjeftiniji hemijski tretman kojim se problem rešava. Ulaganje u hemijski tretman je, po pravilu, nekoliko puta manje od postignutih ušteda u potrošnji energenata, tako da je krajnji efekat za korisnika – smanjenje računa za održavanje kotlovskog sistema. Pozovite nas ili pošaljite e-mail i zatražite besplatnu
servisnu posetu
. Tel: 011/744 30 79
e-mail: office@vodoservice.com

Kotlovski sistemi

Posted by | Uncategorized | No Comments

Kotao je zatvoren sistem (posuda) u kojoj se greje voda ili drugi fluid. Zagrejana voda ili vodena para zatim napušta sistem kako bi se koristila u brojne svrhe, od kojih su najvažnije za centralno i daljinsko grejanje, proizvodnju električne energije u termoelektranama, sterilizacija i grejanje raznih procesa u industrijskoj proizvodnji i dr.

Kotlovi su veoma raznovrsni uređaji i prema svom dizajnu dele se na:

  • Komorni (Fire-tube) kotao u kome voda ispunjava posudu skoro do vrha, sa manjim prostorom iznad u kome se nalazi vodena para. Unutar posude se nalazi snop cevi koji idu od gorionika u kojoj sagoreva gorivo. Vreli gasovi iz gorionika se kreću kroz snop cevi i na taj način prenose toplotnu energiju na vodu. Generalno, ovaj tip kotlova ima mali kapacitet proizvodnje pare i niže radne pritiske. Najčešće rade na čvrsta goriva, ali mogu biti adaptirani na tečna ili gasovita goriva.
  • Vodogrejni (Water-tube) kotao ima obrnut dizajn od komornog kotla, jer se ovde voda kreće kroz snop cevi raspoređenih unutar posude. Gorionici se nalaze u omotaču posude i direktno greju cevi kroz koje struji voda. Obično su cevi postavljenje vertikalno, a na donjoj i na gornjoj strani se nalazi bubanj (posuda). Ovaj tip kotla daje veliku proizvodnju pare i može raditi na visokim pritiscima jer se smeša vode i pare nalazi u cevima malog prečnika koje mogu izdržati mnogo veće pritiske u poređenju sa dizajnom gde voda ispunjava veliku komornu posudu. Mogu raditi na bilo koji tip goriva, čvrsta, tečna i gasovita.

U odnosu na radni pritisak kotlovi se grubo dele na:

  • Kotlove niskog pritiska (do 16 bar). Ovo su komorni (fire tube) kotlovi i najčešće se koriste na manjim postrojenjima, u lakoj industriji i industriji hrane i pića.
  • Kotlove srednjeg pritiska (od 18 bara do 42 bara). Najčešće su vodogrejni (water-tube) kotlovi, mada postoje i komorni koji rade na ovim pritiscima.
  • Kotlovi visokog pritiska (od 42 bara do preko 100 bara). Ovo su vodogrejni kotlovi koji se koriste za velika postrojenja i visoke proizvodnje pare, uključujući pokretanje turbina za proizvodnju struje i druge procese koji zahtevaju visoke pritiske pare.

 

Kvalitet napojne vode za kotlove

Generalno važi pravilo da što je kotao višeg radnog pritiska, to je potreban viši kvalitet napojne vode, odnosno što manje nečistoća u vodi. Postoje pravilnici koje izdaju regulatorna tela mnogih zemalja i koji definišu zahtevani kvalitet vode. Najpoznatiji su ASME (American Society of Mechanical Engineers), BSI (British Standard) i EU standardi (EN 12952-12:2003,EN 12953-10:2003). U Srbiji su u primeni standardi  SRPS EN 12953-10:2009 i SRPS EN 12952-12:2009 koji su usklađeni EU propisima.

Hemijski tretman kotlova

Da bi kotlovi radili pouzdano i energetski efikasno potrebno je rešiti probleme korozije i naslaga koje se javljaju na mestima koja su u kontaktu sa vodom. Ponekad je potrebno i rešiti probleme naslaga koje se javljaju na strani gorionika usled nečistoća u gorivu.

Najčešći uzrok korozije u kotlu je prisustvo kiseonika u vodi koji izaziva rupičastu koroziju (pitting corrosion) i može dovesti do bušenja cevi i curenja. Ovo je izuzetno negativna pojava koja stvara teškoće u radu, zahteva popravke, gubitak vremena proizvodnje i obustave. Za primarno uklanjanje kiseonika koriste se mehanički uređaji – deaeratori koji se postavljaju na napojnom cevovodu. Oni koriste činjenicu da se rastvorljivost kiseonika vodi smanjuje sa povećanjem temperature vode. Da bi se uspešno uklonio kiseonik, u deaeratoru se napojna voda prska u atmosferu sa vodenom parom. Ovaj postupak zagreva vodu do temperature nešto niže od temperature zasićene pare. Rastvorljivost kiseonika u ovim uslovima je jako niska, pa se zato kiseonik iz vode oslobađa u paru i biva izbačen iz sistema otpusnim ventilom. Pored ove uloge, deaerator takođe popravlja termalnu efiksanost kotla zato što podiže temperaturu vode pre ulaska u kotao, a isto tako predstavlja pogodno mesto za čuvanje napojne vode i osigurava dobru raspoloživost vode za napojne kotlovske pumpe.

Kiseonik se u mehaničkom deaeratoru koji efikasno radi obično može ukloniti do nivoa od 7 ppb (7 delova u milijardu). Iako je ovo izuzetno nizak nivo kiseonika, za kotlove visokog pritiska to je i dalje mnogo i može izazvati značajnu koroziju, pa se zato u svrhu dodatnog uklanjanja dodaju hemikalije koje se zovu uklanjivači kiseonika (oxygen scavangers). Najrasprostranjeniji uklanjivač kiseonika za kotlove viših radnih pritisaka koji se još uvek u velikoj meri koristi u Istočnoj Evropi je hidrazin (H2N4). Hidrazin je veoma efikasan uklanjivač kiseonika, a uz to i jeftin. Problem je što postoje dokazi o vrlo negativnom uticaju hidrazina na ljudsko zdravlje i dokazi o kancerogenosti. Zbog toga je u mnogim razvijenim zemljama zabranjeno korišćenje hidrazina i umesto toga se koriste drugi uklanjivači kiseonika koji su bezbedniji.

Za kotlove nižih radnih pritisaka za uklanjanje kiseonika obično se koriste proizvodi bazirani na sulfitima. Ovde je takođe važan pravilan izbor proizvoda i njegovo doziranje da bi se minimalizovalo stvaranje čvrstih supstanci koje se mogu taložiti u kotlu.

Korozija usled kiseonika se takođe može javiti u kondezatorskim cevima kotla ako vazduh negde ulazi u sistem, ali je kod kondenzatorskih sistema uzrok korozije drugačiji i ona prvenstveno nastaje zbog pada pH i prisustva kiselih supstanci u vodi kondenzata, od kojih je najčešća ugljena kiselina poreklom od ugljen-dioksida CO2. Radi zaštite od ove pojave se koriste neutrališući amini i filmirajući amini. Kao što im samo ime ukazuje oni mogu štiti kondenzatorske sisteme na dva načina: tako što će neutralisati kisele supstance svojim baznim delivanjem, ili pak tako što će formirati molekulski film po površini cevi i sprečiti kontakt sa kiselim supstancama.

Naslage soli u kotlovima se javljaju usled prodora nečistoća iz napojne vode u kotao. To znači da je najvažnija mera u sprečavanju pojave naslaga kamenca u kotlu da se obezbedi što bolji kvalitet napojne vode. Najvažnije je omekšavanje vode i uklanjanje suvišne tvrdoće iz napojne vode, zato što su soli Ca i Mg koje sačinjavaju tvrdoću vode veoma slabo rastvorne i lako formiraju naslage u kotlu. Njihova rastvorljivost se takođe smanjuje sa povišenjem temperature a njihova koncentracija višestruko uvećava ugušnjenjem kotla, pa su sve ovo faktori koji dovode do stvaranja kamenca. Kamenac koji se formira na cevima kotla smanjuje termičku provodljvost i smanjuje efikasnost kotla, odnosno zahteva veću potrošnju energenta da bi se dostigao isti nivo rada. Takođe metalni delovi cevi na kojima su se formirale naslage se brže pregrevaju zato što naslage slabo provode toplotu, pa se dešavaju termički defekti i pucanja cevi. Sve nam ovo govori da mnogo više košta ne tretirati vodu radi sprečavanja kamenca, nego ulagati u kvalitetan hemijski tretman.

Postoji nekoliko pristupa u sprečavanju taloženja kamenca hemijskim sredstvima.  Raniji tretmani su se isključivo bazirali na taloženju i dodavanju hemikalija kao što je natrijum karbonat koji sa tvrdoćom iz vode gradi nesrastvorne soli koje mogu pasti na dno i odatle se ukloniti putem odsoljavanja kotla. Međutim, razvojem tehnologije pritisci u kotlovima su se povećavali kao i količine prenosa toplote, pa su naslage formiranog kalcijum karbonata (CaCO3) postale neprihvatljive zbog pregrevanja cevi i pucanja. Natrijum karbonat je kasnije zamenjen fosfatima zato što su čak i male količine fosfata obezbeđivale da se kalcijum fosfat istaloži u zapremini vode, daleko od grejnih površina. Kada se kalcijum fosfat formira u kotlovskoj vodi koja ima dovoljnu baznost (pH 11 – 12) nastale čestice su relativno nelepljive na unutrašnje površine. Ipak, to ne znači da se naslage neće formirati vremenom, ali one mogu biti razumno kontrolisane odsoljavanjem.

Dalji razvoj tretmana išao je u pravcu dodavanja organskih jedinjenja kao što su lignin, tanin i skrob. Ova jedinjenja su pomagala da se formira nelepljiv fluidni mulj koji bi se polako istaložio na dnu donjeg bubnja i odatle odmuljio.

Kasnije su razvijeni sintetički polimeri i akcenat je stavljen na mehanizam disperzije čestica tvrdoće, umesto na formiranje mekih taloga. Iako je mehanizan njihovog dejstva dosta složen može se generalno reći da polimeri menjaju površinu i površinski naboj tipičnih kontaminanata u kotlovskoj vodi. Neki od njih disperguju magnezijum silikat i magnezijum hidroksid, kao i kalcijum fosfat. Ovi polimeri obično imaju malu molekulsku težinu i brojna aktivna mesta na molekulu. Neki se koriste specijalno za jone tvrdoće ili za gvožđe, dok su drugi efektivni za širok opseg jona.

Sledeći način uklanjanja tvrdoće i ostalih kontaminanata iz kotlovske vode je korišćenje helatnih jedinjenja. Helati imaju sposobnost da grade hemijske komplekse sa mnogim katjonima (Ca2+, Mg2+, Fe2+, Fe+ i drugim metalima). Ovo postižu tako što hvataju jon metala u rastvorljivu organsku prstenastu strukturu. Helatirani katjon se ne taloži u kotlu. Kada se koriste u kombinaciji sa disperzantima, krajnji efekat su čiste površine metala kotla sa vodene strane. Helati su po sastavu slabe organske kiseline i injektuju se u kotlovsku vodu u obliku neutralisane natrijumove soli. U vodi hidrolizuju i proizvode organski anjon. Najzastupljenija helatna jedinjenja su EDTA (etilendiamintetrasirćetna kiselina) i NTA (nitrilotrisirćetna kiselina). EDTA gradi veoma stabilan kompleks sa gvožđem Fe3+ i nešto slabiji sa Fe2+. Takođe veoma jako vezuje i Ca2+ i Mg2+.

Primećeno je da doziranje helata nije uvek najbolje rešenje zato što oni neselektivno mogu da kompleksiraju i uklone čak i zaštitini magnetitni sloj sa površine metala kotla. Predoziranje helata može da ukloni ogromne količine gvožđe oksida. Zato su primenjena neka kompromisna rešenja smanjivanjem koncentracija primenjenih helata i njihovim kombinovanjem sa polimerima koji disperguju jone.

Korišćenje helata može biti i u svrhe on-line čišćenja kotlova od naslaga koje su se ranije formirale. Pri tome se mora strogo voditi računa kako se tretman primenjuje da odvojene naslage ne bi izazvale velike probleme u radu samog kotla.

Na kraju, postoje i kombinacije fosfata, helata i polimera u tretmanima kotlova koje iskorišćavaju prednosti svakog od načina kontrole stvaranja naslaga u kotlu. Na osnovu svega napomenutog, može se lako zaključiti da pravilan izbor tretmana za određen kotao nije jednostavan zadatak i da je potrebno specifično znanje kako se greške u izboru ne bi desile.

Za dalje informacije, kontaktirajte nas preko sajta ili mailom.

Autor: Bojan Naćić, dipl. inž. tehnologije

 

 

 

 

 

Otvoreni rashladni sistemi

Posted by | Uncategorized | No Comments

Otvoreni rashladni sistemi

Otvoreni rashladni sistemi se zasnivaju na pricipu evaporacije i činjenici da se temperatura preostale (neisparene) vode snižava tokom isparavanja mase rashladne vode.  Otvoreni rashladni sistemi koriste istu vodu više puta da bi rashladili industrijsku procesnu opremu. Toplota koja je prenesena na vodu mora biti oslobođena preko rashladnog tornja ili evaporativnog kondenzatora kako bi se voda ponovo mogla koristiti za hlađenje. Pošto se tokom ovog procesa deo vode gubi evaporacijom u okolni vazduh a minerali prisutni u vodi ne napuštaju tečnu fazu, događa se koncentrisanje slabo rastvornih soli u vodi koje mogu formirati naslage kamenca i u velikoj meri ometati ili zaustaviti rad rashladnog tornja. Iz ovog razloga deo vode se namerno ispušta (odsoljava), a manjak vode u tornju se nadomešćuje svežom dopunom vode. Zbog toga se ovaj tip rashladnih sistema naziva otvoreni, jer stalno postoji dopuna i ispuštanje vode kako bi uređaj mogao nesmetano raditi.

Otvoreni rashladni sistemi štede ogromnu količinu vode u poređenju sa protočnim rashladnim sistemima koji celokupnu količinu vode koja je primila toplotu iz proizvodnog procesa ispuštaju nazad u recipijent. Osnovni cilj otvorenog rashladnog sistema je da se toplota što efikasnije ukloni kao i da se ispuštanje vode iz tornja (tzv. odsoljavanje) svede na minimum, a da se pri tome ne stvore naslage kamenca na uređajima koji su u kontaktu sa vodom. Zbog toga ima smisla korišćenje hemijskih polimera koji sprečavaju taloženje kamenca, čime se omogućava da otvoreni rashladni toranj radi sa minimalnim količinama vode.  Na slici je data uprošćena shema otvorenog rashladnog sistema.

otvoreni sis

Slika 1. Otvoreni rashladni sistem

Industrijski otvoreni rashladni tornjevi mogu koristiti rečnu, bunarsku ili čak morsku vodu kao dopunu. Na manjim sistemima ponekad može biti ekonomski opravdano koristiti i vodu iz sistema gradskog vodovoda, ako je ona dostupna u dovoljnoj količini i ne stvara suviše novčanih troškova. Kvalitet i karakteristike dopunske vode će u mnogome odrediti efikasnost rada otvorenog rashladnog sistema. Često će biti potrebno predhodno prečišćavanje sirove vode da bi se ona mogla koristiti u otvorenom rashladnom sistemu. Ponekad će biti potrebno mehaničko i hemijsko uklanjanje nečistoća prisutnih u sirovoj vodi putem taloženja, koagulacije, filtracije, omekšavanje i izmene jona da bi se kvalitet vode prilagodio potrebama rashladnog sistema. Naravno, tokom analize i projektovanja sistema mora se osmislti najmanji mogući broj postupaka prečišćavanja i najekonomičniji način, a da se pri tome obezbedi dovoljna količina i odgovarajući kvalitet napojne vode.

Problemi koji se javljaju u radu otvorenih rashladnih sistema su sledeći:

  • Hlađenje putem procesa evaporacije povećava koncentraciju soli u vodi i povećava tendenciju stvaranja kamenca i naslaga na metalnim delovima opreme
  • Relativno visoka temperatura vode u sistemu povećava potencijal korozije
  • Stalno obogaćivanje vode kiseonikom iz vazduha povećava potencijal za koroziju
  • Duže vreme zadržavanja vode u tornju i viša temperatura povećavaju mogućnost razvoja i rasta mikroorganizama (bakterija, virusa, algi, plesni) u vodi
  • Taloženje biološkog materijala na površinama za razmenu toplote smanjuju efikasnost rashladnog sistema
  • Gasovi prisutni u vazduhu kao što su sumpor dioksid (SO2), amonijak (NH3) ili vodonik sulfid (H2S) mogu biti adsorbovani u vodu, izazivajući jaču koroziju

Rashladni tornjevi su dizajnirani tako da obezbede intiman kontakt između vazduha i vode koja se hladi. Da bi se postigao što bolji kontakt i što veća dodirna površina između vode i vazduha u toranj se postavljaju ispune različitog oblika i materijala izrade.

Vrste otvorenih rashladnih tornjeva

Rashladni tornjevi su klasifikovani prema uzroku strujanja na tornjeve sa prirodnim strujanjem i tornjeve sa mehaničkim strujanjem. Tornjevi sa mehaničkim strujanjem su dalje podeljeni prema načinu na koji je strujanje izazvano na one sa direktnim strujanjem i indukovanim strujanjem. Prema smeru kretanja vazduha dele se na suprotnostrujne i poprečnostrujne.

Tornjevi sa prirodnim strujanjem se ponekad nazivaju hiperboličnim tornjevima zbog njihovog karakterističnog oblika. Ovaj dizajn omogućava prirodno strujanje vazduha, bez upotrebe ventilatora. Ovo tornjevi koriste prirodnu pokretačku silu koja leži u razlici gustina između hladnijeg vazduha koji ulazi na vrhu tornja i toplijeg vazduha koji se nalazi unutar tornja.  Topao i vlažan vazduh unutar tornja ima manju gustinu pa se prirodno diže, dok se hladniji vazduh iz okoline spušta prema dnu tornja. Potreban je visok dimnjak da bi se uspostavilo dovoljno pokretačke sile za prirodnu cirkulaciju vazduha. Tornjevi sa prirodnim strujanjem mogu biti dizajnirani tako da se ostvaruje ili protivstrujno ili poprečnostrujno kretanje vazduha kroz ispune tornja. Kapitalni troškovi izgradnje hiperboličkog tornja su veliki jer zahtevaju veliku građevinu, ponekad i 150 metara visoku, ali su operativni troškovi su mali jer njihov rad ne zahteva upotrebu energije za pokretanje vazdušne struje.

Tornjevi sa mehaničkim strujanjem koriste ventilatore da pokrenu vazduh kroz toranj. Kod rešenja sa direktnim strujanjem ventilator je postavljen na donji deo tornja i ubacuje vazduh iz okoline. Strujanje kroz toranj je najčešće suprotnostrujno. Kod rešenja sa indukovanim strujanjem ventilatori su postavljeni na vrh tornja i oni praktično izvlače vazduh iz tornja ka spolja.  Tornjevi sa indukovanim strujanjem takođe mogu biti suprotnostrujni ili poprečnostrujni u zavisnosti od pravca u kome se vazduh kreće u odnosu na vodu.

Kod suprotnostrujnih tornjeva, kao što i samo ime kaže, vazduh se kreće suprotno od vode koja pada sa vrha tornja, niz ispune, prema bazenu. Ovaj dizajn obezbeđuje odličnu razmenu toplote jer najhladniji vazduh je u kontaktu sa najhladnijom vodom. Voda se na vrhu tornja raspršuje prskalicama u sitne kapljice koje se polako kreću kroz ispune tornja nadole uz pomoć gravitacione sile, dok se vazduh uzdiže naviše pogonjen bilo direktnim uduvavanjem ventilatora na dnu, ili indukovanim povlačenjem vazduha pomoću ventilatora na vrhu tornja. Kod ovog dizajna otpor strujanju je značajno veći nego kod poprečnostrujnih tornjeva, pa je zato potreban ventilator veće snage.

Kod poprečnostrujnih tornjeva vazduh se kreće pod pravim uglom u odnosu na kretanje vode koja ide sa vrha naniže. Ovaj dizajn obezbeđuje lakše kretanje vazduha, pa je potrebna manja snaga ventilatora u poređenju sa suprotnostrujnim tornjem, za isti protok vazduha kroz toranj.

Sastavni delovi rashladnog tornja

Najvažniji deo rashladnog tornja je ispuna koja omogućava intiman kontak vazduha i vode pri njihovom strujanju kroz toranj. Dobro dizajnirano pakovanje mora da obezbedi ujednačenu i ravnomernu distribuciju vode koja se kreće sa vrha tornja na dole. Postoje takozvane “prskajuće prečke” na koje kapljice vode padaju, rasprskavaju se i idu naniže na sledeću prečku. Ranije su se izrađivale od drveta, ali danas se uglavnom koriste one od plastike. Novije rešenje obuhvata takozvane “film ispune” koje se sastoje od velikog broja talasastih vertikalnih ploča zbijenih jedna do druge koje usmeravaju vodu da teče u vidu tankog filma. Izrađuju se od različitih vrsta plastike. Film ispune su efikasnije u razmeni toplote, ali su podložnije formiranju raznih vrsta naslaga zbog načina i brzine strujanja vode i malog rastojanja između ploča. Moguće je stvaranje naslaga kamenca, nagomilavanja suspendovanih materija kao i intenzivnog rasta mikroorganizama kao što su alge, pod čijom težinom se ispuna tornja može i urušiti. Bilo koja vrsta naslaga na ispunama u značajnoj meri smanjuje efikasnost hlađenja i povećava troškove rada fabrike. Da bi se ovi problemi sprečili koriste se razne hemikalije za tretman vode.

Žaluzine. Žaluzine se koriste da usmere vazduh u toranj i minimiziraju količinu vode koja se izgubi vetrom.

Eliminatori „drifta”. Drift je termin koji se koristi za kapljice vode koje su zahvaćene vazdušnom strujom ventilatora i koje napuštaju toranj zajedno sa vazduhom. Kapljice imaju isti sastav kao i voda u tornju. Drift treba minimizirati jer izaziva gubitke vode i može napraviti mrlje na zgradama i automobilima u blizini tornja. Drift eliminatori naglo menjaju smer vazduha izazivajući da se kapljice vode odvoje od vazduha i padnu nazad u bazen tornja, čime se sprečavaju gubitci vode. Eliminatori drifta izazivaju pad pritiska u tornju ali su ti problemi gotovo eliminisani novijim dizajnom i savremenijim materijalima.

Izmenjivači toplote

Generalno, izmenjivači toplote se koriste za hlađenje, grejanje, kondenzovanje ili isparavanje u zavisnosti od zahteva procesa. Po dizajnu dele se na tubularne, sa duplim cevima, spiralnim cevima, pločaste, air fin. Tubularni su najčešće korišćeni. Postoje horizontalni i vertikalni tipovi. Najčešće se koriste horizontalni, mada je prednost vertikalnih u tome što zauzimaju manje prostora.

Tipična struktura tubularnog izmenjivača toplote je prikazana na slici ispod.

Untitled

Rashladna voda se može kretati ili kroz cevi ili kroz omotač.

Toplotni fluks

Toplotni fluks se definiše kao količina toplote uklonjena sa precesnog fluida na rashladnu vodu u jedinici vremena i jedinici površine. Računa se prema sledećoj jednačini:

Q – toplotni fluks (kcal/ m2xh)

∆T – razlika temperatura na ulazu i izlazu iz razmenjivača toplote (°C)

R – protok rashladne vode (m3/h)

C – specifični toplotni kapacitet vode na konstantnom pritisku (kcal/kg °C)

A – površina za razmenu toplote (m2)

Što je veći toplotni fluks, to je veća mogućnost pojave kamenca i korozije na cevima izmenjivača toplote.

Ukupan koeficijent prenosa toplote

Ukupan koeficijent prenosa toplote je funkcija termalne efikasnosti i definisan je sledećom jednačinom:

U – ukupan koeficijent razmene toplote (kcal/m2 h °C)

α1 – koeficijent prenosa toplote laminarnog filma na procesnoj strani (kcal/m2 h °C)

α2 – koeficijent prenosa toplote laminarnog filma na strani rashladne vode (kcal/m2 h °C)

λ – termalna provodljivost cevi (kcal/m2 h °C)

l – debljina zida cevi (m)

γ1 – faktor taloženja na procesnoj strani (m2 h °C/ kcal)

γ2 – faktor taloženja na strani rashladne vode (m2 h °C/ kcal)

U-vrednost se smanjuje usled taloženja kamenca, produkata korozije kao i biološke sluzi u toku rada izmenjivača toplote. Smanjenje U-vrednosti je veće za izmenjivače sa višim U koeficijentom pod istim uslovima taloženja. Što je veća debljina taloženja, to se više smanjuje U-vrednost, čime se i smanjuje efikasnost razmene toplote.

Faktor taloženja  γ

Faktor taloženja ukazuje na stepen taloženja kamenca i drugih naslaga na izmenjivaču toplote. Faktor taloženja se računa prema sledećoj jednačini.

gde je:

γ – ukupan faktor taloženja (m2 h °C/ kcal)

γ1 – faktor taloženja na procesnoj strani (m2 h °C/ kcal)

γ2 – faktor taloženja na strani rashladne vode (m2 h °C/ kcal)

Uf – ukupan prenosa toplote u uslovima taloženja (kcal/m2 h °C)

Uo – inicijalni ukupan prenosa toplote bez taloženja (kcal/m2 h °C)

Faktor taloženja se takođe određuje na osnovu termalne provodljivosti i debljine istaloženog materijala koristeći sledeću jednačinu:

L1 – debljina taloga na procesnoj stani (m)

L2 – debljina taloga na strani rashladne vode (m)

λ1 – termalna provodljivost taloga na procesnoj strani (kcal/m2 h °C)

λ1 – termalna provodljivost taloga na strani rashladne vode (kcal/m2 h °C)

Izmenjivači toplote su uglavnom projektovani sa faktorom taloženja na strani rashladne vode od 0,0002 do 0,0006 kcal/m2 h °C u zavisnosti od tendencije taloženja rashladne vode. Iz ovog razloga γ2 u toku rada sistema se mora održavati nižim od projektovanog γ2 .

Dozvoljeni faktor taloženja se procenjuje na osnovu projektovanog γ1 i γ2 faktora. γ2 se procenjuje na osnovu kvaliteta rashladne vode i hemijskog tretmana vode koji se upotrebljava.

Izborom pravilnog hemijskog tretmana rashladne vode, potrebno je držati faktor taloženja γ na apsolutnom minimumu i na taj način Vaš sistem održavati u optimalnim performansama. Ovime se generišu uštede u radu rashladnog sistema u smislu minimalnog utroška vode i procesnog fluida, energije za rad ventilatora i recirkulacionih pumpi.

Recirkulacione pumpe

Pumpe turbinskog tipa se najčešće koriste za recirkulaciju vode kroz rashladni sistem.

Metalurgija sitema

Oprema koja je u kontaktu sa rashladnom vodom obuhvata: izmenjivače toplote, cevi, pumpe, rashladni toranj, bazen rashladnog tornja i razne senzore za merenja parametara. Izuzev rashladnih tornjeva, većina opreme je sačinjena od metala i oni mogu biti raznovrsni od kojih svaki ima svoje prednosti i mane. Najčešće se koristi niskougljenični čelik, ali takođe i galvanizovani čelik, nerđajući čelik, bakar, mesing, bronza i ostale legure.

Korozija metala predstavlja jedan od glavnih problema koji se javlja u otvorenim rashladnim sistemima. Iako je moguće pri konstrukciji rashladnog sistema birati materijale otporne na koroziju, u slučaju velikih industrijskih sistema ovo se pokazuje kao jako skup i neopravdan poduhvat. Čak i sistemi izrađeni od nerđajućeg čelika mogu korodirati u uslovima visokog saliniteta, prisustva hloridnih Cl jona ili niskih brzina strujanja. Pored toga, realan sistem gotovo nikad nije uniformno izrađen od istog metala i legure, pa je moguća galvanska korozija zbog razlike u električnom potencijalu.

Prilikom izbora hemijskog tretmana protiv korozije mora se uzeti u obzir vrsta materijala od kojih je sačinjena oprema kako bi se izbegli problemi koji mogu da nastanu izborom neadekvatnog tretmana i koriščenjem hemikalije koja nije kompatibilna sa metalom od kojeg je izrađena oprema.

Balans vode u otvorenim rashladnim sistemima

Prilaz temperaturi vlažne kugle, raspon hlađenja

Rashladni tornjevi su projektovani da ohlade vodu do određene temperature u okviru izvesnih uslova koji zavise i od okoline u kojoj se nalaze. Temparatura vlažne kugle je najniža temperatura do koje se može ohladiti voda mehanizmom evaporacije. Temperatura vlažne kugle je tačka rose ambijentalnog vazduha. Razlika između temperature hladne vode u bazenu i temperature vlažne kugle se naziva “prilaz” temperaturi vlažne kugle. Razlika u temperaturi tople vode koja ide iz procesa i ohlađene vode u bazenu tornja se zove raspon hlađenja.

Kao što je ranije napomenuto, najveći deo hlađenja se obavlja mehanizmom evaporacije, dok manji deo odlazi na direktnu razmenu toplote između vode i okolinog vazduha senzitivnim prenosom toplote. Isparavnaje 1kg vode mehanizmom evaporacije na pritisku 1.013 bar i 25 °C odnosi 2,571 KJ/kg toplote. Sa druge strane, senzitivni prenos toplote zavisi od razlike temperatura vode i okolnog vazduha.

Ustanovljeno je da evaporacija 1% mase vode izaziva smanjenje temperature za 5,6 °C, odnosno isparavanje 1,8% mase vode izaziva smanjenje temperature vode za 10 °C.

U praksi je ustanovljeno:

 

 

Ef = 1.0 ako se svo hlađenje odvija mehanizmom evaporacije

Ef = 0.9 ako se deo hlađenja odvija i senzitivnim prenosom toplote

Ef = 0.8 u oblastima sa velikom vlažnošću vazduha

Faktor Ef  zavisi od relativne vlažnosti vazduha i temperature suve kugle. Vrednost može da se spusti i do 0.6 za veoma hladna klimatska područja.

U cilju proračuna, odsoljavanje (BD, blow down) je definisano kao svi ne-evaporativni gubitci vode (namerno i kontrolisano ispuštanje vode iz tornja, razna curenja na cevima i opremi, odnošenje vetrom, drift).

Dopuna sveže vode (MU, make-up) u toranj  se vrši da bi se nadomestila voda izgubljena evaporacijom i odosoljavanjem.

Kako voda isparava mehanizmom evaporacije, minerali prisutni u vodi ostaju u tečnoj fazi i tu se koncentrišu u odnosu na koncentraciju minerala u napojnoj vodi. Ciklus koncentrisanja predstavlja količnik koncentracije rastvorenih soli u vodi rashladnog tornja sa koncentracijom soli u napojnoj vodi. Ako kažemo da toranj radi sa 2.0 ciklusa koncentrisanja, to znači da je koncentracija rastvorenih soli u bazenu rashladnog tornja 2x veća nego koncentracija soli u napojnoj vodi.

Za praktične svrhe, ciklus koncentrisanja se može izmeriti upoređivanjem koncentracija dobro rastvornih jona (na primer hlorida ili sulfata) u vodi iz bazena i napojnoj vodi. Pošto je koncentracija u vodi u bazenu ista kao i koncentracija u ispuštene vode u odsoljavanju, ova koncentracija se obeležava kao koncentracija u odsoljavanju. Pri tome treba paziti da ovo neće važiti ukoliko se ovi joni ubacuju u sistem i na druge načine, hlorisanjem vode ili dodavanjem sumporne kiseline kao deo tretmana vode.

Ciklusi koncentrisanja bazirani na provodljivosti napojne vode i vode u bazenu mogu biti jednostavan način da se automatizuje kontrolisano odsoljavanje. Ovako izračunata vrednost ciklusa koncentracije će biti nešto viša od vrednosti ciklusa preračunatog na dobro rastvornim jonima, zato što se provodljivost vode u bazenu podiže dodavanjem hemikalija za tretman i/ili kiselina.

Ciklusi koncentrisanja = koncentracija u odsoljavanju / koncentracija u napojnoj vodi.

Može se pokazati da je:

Ciklusi koncentrisanja = MU / BD

gde je:

MU – količina napojne vode dodata u sistem, zbir evaporacije i odsoljavanja (m3/h)

BD – količina vode odsoljena iz sistema (m3/h)

MU = E + BD

iz ovoga sledi:

Ciklusi koncentrisanja = E + BD / BD i

BD = E / (Ciklusi – 1)

Ovo je korisna formula za izračunavanje parametara rada rashadnog sistema. Nakon što izmerimo broj ciklusa preko koncentracije jona u vodi ili provodljivosti, možemo odrediti potreban nivo odsoljavanja da bi se sistem održavao u stacionarnim uslovima.

Takođe, ova relacija je bitna zbog izračunavanja doziranja hemikalija i cene koštanja hemijskog tretmana.

Faktori koji limitiraju cikluse koncentrisanja

Cilj što ekonomičnijeg vođenja rada rashladnog sistema je da se ciklusi koncentrisanja drže što je moguće većim. Međutim, postoje sledeći limitirajući faktori:

Fizička ograničenja. Postoji fizički limit za broj ciklusa koji se može ostvariti zato što su neizbežni nekontrolisani gubitci vode putem curenja na opremi, odnošenja vetrom ili drifta. Savremeni tornjevi gde su odnošenje vetrom i drift maksimalno eliminisani, bi teoretski mogli da dostignu i više od 50 ciklusa.

Hemijska ograničenja. Kako se broj ciklusa povećava, povećava se i koncentracija slabo rastvornih soli u recirkulacionoj vodi. Takođe, neke soli imaju inverznu temperaturnu rastvorljivost odnosno rastvorljivost im se smanjuje kako se temperatura vode povećava. Jedna od najpoznatijih u tom smislu je slabo rastvorna so kalcijum-karbonata (CaCO3), takozvani kamenac. Pored ovoga, rastvorljivost mnogih soli opada sa povećanjem pH vrednsti. Pošto je voda u rashladnom sistemu koncentrisana i pH se podiže, pa se povećava tendencija stvaranja naslaga.

Pored kalcijum-karbonata (CaCO3) i druge slabo rastvorne soli kao što su kalcijum-sulfat (CaSO4), magnezijum-sulfat i silikati kalcijuma i magnezijuma, mogu limitirati broj mogućih ciklusa koncentrisanja.

Da bi se sprečilo stvaranje ovih naslaga, potrebno je namerno odsoljavati određenu količinu vode, odnosno smanjivati broj ciklusa koncentrisanja, a takođe i dozirati hemikalije za tretman vode koje će sprečiti pojavu taloženja.

Da bi se procenila mogućnost taloženja i stvaranja naslaga soli na zidovima rashladnih sistema koriste se razni indeksi, od kojih su najznačajniji Langelierov indeks zasićenja (LSI) i Riznarov indeks stabilnosti (RSI)

LSI = pH – pHs                        RSI = 2 x pHs – pH

pHs – pH zasićenja i funkcija je ukupnih rastvorenih soli, temperature, jona kalcijuma i alkalnosti.

pH – stvarna izmerena pH vrednost vode

LSI > 0   ukazuje na to da se kalcijum-karbonat taloži u sistemu

LSI = 0 ukazuje da je taloženje i rastvaranje kalcijum-karbonata u dimaničkoj ravnoteži, odnosno da nema taloženja

Za izuzetno slane vode, koje imaju ukupnu koncentraciju rastvorljivih soli > 10,000 mg/L, umesto LSI indeksa koristi se Stiff-Davis indeks (S&DI) koji uzima u obzir i jonsku jačinu.

Na osnovu razmatranja LSI i RSI indeksa, zaključak je da se tendencija taloženja kamenca može smanjiti tako što će se smanjiti i regulisati pH vode korišćenjem jakih mineralnih kiselina (češće H2SO4, a ređe HCl). Kao što je ranije napomenuto, naslage se mogu sprečavati i korišćenjem hemikalija za tretman vode koje ometaju taloženje. Primenom ovih metoda nije moguće neograničeno povećavati cikluse koncentrisanja i češće će limitirajući faktor za cikluse koncentrisanja biti hemijska ograničenja nego fizička ograničenja, osim u slučaju da je toranj jako star i da postoje ozbiljna nekontrolisana curenja bazena i cevovoda.

 

Povećanje performansi rashladnog sistema

Ova tri problema su međusobno povezana, svaki od njih pojačava druga dva i uvek deluju zajedno. Ukoliko se integrisanim pristupom svi reše, doći će do povećanja efikasnost rada rashladnog sistema, produžiće se vek trajanja opreme i ostvariti značajne uštede u smislu potrošnje električne energije, potrošnje rashladne vode i smanjiće se opterećenje sistema za pripremu vode

Autor: Bojan Naćić, dipl.ing. tehnologije

   

 

 

Zatvoreni rashladni sistemi

Posted by | Uncategorized | No Comments

Zatvoreni rashladni sistemi

Zatvoreni rashladni sistemi odnose toplotu iz procesa koristeći vodu, glikol, alkohol, slane rastvore ili slične supstance kao radni fluid i prenose je preko izmenjivača toplote na sekundarni rashladni uređaj ili dalje u okolinu. U toku rada voda recirkuliše kroz sistem i ne napušta ga, pa otuda i naziv zatvoreni rashladni sistem. U velikom broju slučajeva toplota se preko izmenjivača toplote prenosi na otvoreni rashladni sistem koji dalje šalje toplotu u atmosferu kao što je prikazano na slici 1. niže. Ponekad se toplota direktno preko izmenjivača šalje u atmosferu. Rashladni sistem automobila, kao i kućni klima uređaji predstavljaju primere zatvorenih rashladnih sistema gde se toplota preko izmenjivača prenosi na okolni vazduh, čije je strujanje potpomognuto ventilatorom.

rashladni sistemi

Slika 1. Zatvoreni rashladni sistem

Jedini mogući gubici vode na zatvorenom rashladnom sistemu se mogu dogoditi kroz nekontrolisano curenje na delovima opreme (najčešće na zaptivkama pumpi i spojnicama) ili usled havarijskih ispuštanja.  Nasuprot otvorenim rashladnim sistemima, ovde je proces evaporacije minimalan, ako ga uopšte i ima. Dnevni gubici usled curenja su oko 0,5% zapremine sistema, mada ponekad idu do 5% zapremine sistema ukoliko su curenja intenzivnija. Ukoliko su redovni gubici veći od ovoga takvi sistemi se nazivaju “skoro zatvoreni sistemi”. Treba težiti da zatvoreni sistem ima što manje gubitke i izvršiti mehaničke popravke i sanacije kako bi se curenja smanjila. To je važno i u pogledu hemijskog tretmana sistema čiji izbor će se prilagoditi nivou gubitaka vode kako bi se troškovi održavali minimalnim. Zatvoreni sistemi imaju prednost u tome što je moguća precizna kontrola temperature, kritičan faktor za mnoge procesne sisteme. Takođe, cena tretmana je niska jer su gubici radnog fluida mali. Zatvoreni sistemi mogu pouzdano raditi na veoma visokim temperaturama (93 °C i 14 bar), kao i na temperaturama ispod tačke mržnjenja ako koriste etilen-glikol, alkohol ili slane rastvore kao radne fluide.

Pošto se u sistemu dešava intenzivan prenos toplote na vodu, ona mora biti izuzetno hemijski čista kako se nečistoće i mineralne soli ne bi taložile na zidovima opreme. Zahtevani parametri kvaliteta vode za zatvorene sisteme su mnogo strožiji u odnosu na zahtevane parametre otvorenih sistema. Voda u najmanju ruku treba biti omekšana, a još bolje ako je demineralizovana preko reverzne osmoze ili jonskom izmenom.

Stvaranje naslaga kamenca najčešće nije problem zatvorenih rashladnih sistema zato što se koristi voda visoke čistoće koja nema mineralnih soli. Korišćenje kvalitetne vode smanjuje probleme sa mehaničkim pucanjima koja mogu nastati usled stvaranja naslaga. Zatvoreni sistemi su manje podložni mikrobiološkoj kontaminaciji jer uslovi sredine uglavnom ne pogoduju razvitku mikroorganizama.

Zatvoreni sistemi takođe imaju mnogo manje problema sa korozijom nego otvoreni rashladni sistemi zato što recirkulaciona voda nije zasićena kiseonikom, kao što je to slučaj kod otvorenih sistema. Jedina mesta na kojima kiseonik može da uđe u sistem su površina napojnog tanka, sama napojna voda i drugi manji otvori u sistemu. Pošto je potreba za napojnom vodom mala, dobar hemijski tretman može gotovo da eliminiše koroziju u potpunosti. Povećanje temperature vode povećava tendenciju stvaranja korozije što je značajno za sisteme koji rade na višoj temperaturi. Međutim, rastvorljivost kiseonika se smanjuje povećanjem temperature i ukoliko se primeni uklanjanje kiseonika iz sistema, zajedno sa hemijskim tretmanom, korozija će biti zanemarljiva.

Na sistemima koji nisu hemijski tretirani može se pojaviti rupičasta korozija, galvanska korozija ili korozija u pukotinama. Sistemi koji rade periodično i koji se povremeno isključuju imaju promenu temperature vode od radne temperature do temperature okoline. Dok je sistem isključen, kiseonik u vodi može dostići zasićenje, a zatim se osloboditi iz vode prilikom uključenja sistema i dostizanja radne temperature, što će izazvati napad na metalne delove i povećanje korozije. Konstrukcioni materijali zatvorenih rashladnih sistema obuhvataju niskougljenični čelik, nerđajući čelik, bakar, bakarne legure, aluminijum i dr. U slučaju da se u kontaktu nađu bimetalni parovi različitih metala, može se razviti galvanska korozija. Takođe, u pukotinama nastalim mehaničkim ili temperaturnim stresom na metal se stvaraju uslovi sredine koji se razlikuju od ostalih delova sistema po tome što se u njima mogu nagomilavati nečistoće u vodi i svojim delovanjem pojačavati koroziju.

Najznačajniji inhibitori korozije za zatvorene rashladne sisteme su hromati, molibdati i nitriti. Pravilan izbor inhibitora korozije zavisiće od materijala od kojih je izrađen sistem, kao i od uslova koji vladaju prilikom rada sistema.

Koncentracija hromata koja je potrebna za zaustavljanje korozije zavisi od toga da li je sistem izrađen od jedne vrste metala ili postoje mešavine, kao i od toga koliki je transfer toplote u uređaju. Generalno, veće koncentracije su potrebne kada je sistem sasvaljen od više metala koji čine bimetalni par, kako bi se sprečila galvanska korozija. Takođe, pH vrednost vode najčešće treba održavati od 7.5 – 9.5, osim u slučaju da u sistemu postoje delovi od aluminujuma kada pH ne sme preći 9.0 jer se njegova korozija mnogo uvećava preko te vrednosti. U sistemima kao što je zatvoreni sistem hlađenja kristalizatora u čeličanama, nivo hromata se mora držati veoma nisko jer je usled visokog transfera toplote moguća akumulacija i nagomilavanje hromata na granicama zrna metala kristalizatora, što može dovesti do stvaranja izolacionog sloja i problema sa pouzdanošću opreme. Tretmani hromatima su veoma efikasni, ali sve stroža regulativa zaštite životne sredine i maksimalni dozvoljeni limiti za ispuštanje hromata u vodu, eliminišu njihovu upotrebu ili je ograničavaju samo na one sisteme koji imaju jako malo i zanemarljivo ispuštanje vode.

Tretmani molibdatima predstvaljaju odličnu zaštitu od korozije sa ekološki prihvatljivim karakteristikama i bezbednijoj upotrebi u odnosu na hromate. Potrebno je održavati pH vode u opsegu 7.0 – 9.0. Molibdati su termalno stabilni na radnim temperaturama svih zatvorenih rashladnih uređaja i pružaju odličnu zaštitu od korozije pri korišćenju i meke i tvrde vode u sistemu. Ipak, ne bi trebalo da se upotrebljavaju ako je nivo kalcijuma Ca iznad 500 ppm (ovako tvrda voda i zbog mogućnosti stvaranja naslaga nije odgovarajuća za zatvorene sisteme).

Nitriti su takođe vrlo efikasni u zaštiti od korozije zatvorenih rashladnih sistema. Voda treba da ima pH veći od 7.0, pri čemu naravno treba paziti da nije veći od 9.0 ako u sistemu ima delova od aluminijuma. Nitriti predstavljaju potencijalni nutrijent za mikroorganizme u vodi i da bi se sprečila njihova razgradnja od strane mikroorganizama, potrebno je povremeno dozirati neoksidujući biocid u šok dozi.

U cilju zaštite zatvorenih rashladnih sistema koji se sastoje od više vrsta metala kao što su čelik, bakar, aluminijum i drugi, na raspolaganju su hemijski proizvodi koji se sastoje od mešavine molibdata, nitrita i azola koji pružaju odličnu zaštitu za svaki od pomenutih metala, ako se koncentracija proizvoda i pH vode održava odgovarajućom za sistem.

Zatvoreni rashladni sistemi obično zahtevaju dodatak antifriza ukoliko su radne temperature niske ili su smešteni u hladnijem okruženju, kao i u slučajevima da recirkulacija nije stalna pa može doći do zamrzavanja stajaće vode. Inhibitori korozije bazirani na hromatima nisu kompatibilni sa etilen-glikolom, pa bi trebalo koristiti molibdate ili nitrite.

 

 

 

 

 

 

Upotreba jonskih smola u industriji

Posted by | Uncategorized | No Comments

Prisustvo toksičnog arsena (As) u vodi za piće, jedan je u nizu specifičnih problema u prečišćavanju voda sa našeg podneblja, a koji se mogu se rešiti primenom patentirane hibridne jonoizmenjivačke smole kompanije Purolite, Ferrlx A34E.

jonske-smole,
Ferrlx A34E je specijalna hibridna jonoizmenjivačka smola namenjena selektivnom uklanjanju arsena iz vode, sertifikovana prema standardu NSF/ANSI standard 61. Ova visoko porozna smola je prožeta gvožđe-oksidom, kako bi se omogućila brza i efikasna absorbcija arsena. Porozna priroda perlica smole, omogućava maksimalno iskorišćenje infundiranog gvožđa.
Ferrlx A34E se može koristiti u većini postojećih jonoizmenjivačkih kolona sa paralelnim tokom.
Sistemi za tretiranje voda koji uključuju Ferrlx A34E su projektovani i rade na isti način kao konvencionalni jonoizmenjivački sistemi. Superirorna čvrstina perlice jonoizmenjivačke smole omogućava da se one ne lome i ne stvaraju se sitne čestice tokom punjenja smole u kolone ili tokom radnog ciklusa. Zbog ovoga, pad pritiska kroz kolonu je nizak i povratno ispiranje je minimalno, smanjujući gubitke vode i sprečavajući mogućnost, da takve sitne čestice, opterećene arsenom, neplanirano odu u kanalizaciju. Pokretanje postrojenja i operativni troškovi rada, uključujući i troškove smole, vode i održavanja su minimalni. Ferrlx A34E je idealna za gradske vodovode i za pripremu pijaće vode, kao i za point-of-entry (POE) i point-of-use (POU) sisteme.
Inženjeri Purolite kompanije će, iz rezultata analiza sirove vode i uz pomoć softverskog simulatora, tačno izračunati potreban kapacitet jonoizmenjivačke kolone za prečišćavanje konkretnog izvora vode, zagađenog arsenom. Ovim se eliminiše potreba za intenzivnim probama na terenu i pilot posrtojenja.
U dogovoru sa Purolite kompanijom, istrošena Ferrl A34E smola, se može vratiti Purolite-u, radi regeneracije pod NSF/ANSI 61 odobrenim procesom, koji uključuje svu potrebnu dokumentaciju i regulative (Napomena: ovaj servis je trenutno moguć samo u SAD-u). Arsen uklonjen iz smole je imobilisan i zbrinut prema lokalnim ekološkim regulativama i zahtevima.
Ferrlx A34E nije opasna po životnu okolinu, kao ni po zdravlje radnika prema standardima OSHA 29 CFR 1910.1200. Odlaganje i zbrinjavanje trajno istrošene smole se izvodi prema lokalnima ekološkim regulativama.
Ukoliko želite da naučite više o ovoj temi prijavite se na predstojieći seminar, koji će se održati 26. februara 2015. godine u Beogradu.

Da li često menjate membranske filtere na vašoj reverznoj osmozi?

Posted by | Informacije | No Comments

 

Uredjaj Reverzne osmoze

membrane-ROMembrane reverzne osmoze

Reverzna osmoza (RO) je uređaj za prečišćavanje vode u kome se zaprljana voda pod visokim pritiskom provlači kroz membranske filtere sa porama veličina 0.0002 – 0.001 mikrona. To znači da je uređaj u stanju da ukloni 95% – 99.5% svih nečistoća u vodi i proizvede vodu izuzetnog kvaliteta. Kao rezultat ovog rada, nečistoće iz napojne vode ostaju ispred membrane, dok čista voda prolazi sa druge strane membrane. Prečišćena voda se može upotrebiti za napajanje kotlova, za raznovrsne industrijske procese, pripremu pijaće vode ili druge namene.
Nasuprot tome, otpadna voda koja nastaje sadrži sve nečistoće koje je membranski filter zadržao i ta voda je 4 ili 5 puta koncentrovanija nečistoćama nego ulazna voda. Zbog toga su membranski filteri unutar uređaja jako osetljivi i mogu se zapušiti u kratkom vremenskom roku, prouzrokujući prestanak rada uređaja i neophodnost zamene membrana. Ukoliko ne postoji pravilan hemijski tretman, membrane mogu trajati jako kratko, tek par nedelja ili meseci u zavisnosti od kvaliteta ulazne vode. Sa pravilnim predtretmanom i hemijskim tretmanom moguće je produžiti vek trajanja membrana i preko 5 godina. Obzirom na cenu zamene membranskih filtera i instalacije novih, period trajanja filtera je najznačajniji faktor u iznosu troškova rada uređaja reverzne osmoze i konačne cene proizvedene vode. Zaključak je da će pravilan hemijski tretman sprečiti velike novčane troškove čestih zamena membranskih filtera.

 

mikrobiološke-naslage                                                         naslage-kamenca
Membrana zaprljana mikrobiološkim naslagama                                  Membrana zaprljana taloženjem naslaga kamenca

 

čista-membrana
zaprljana-membrana           Čista membrana iz membranskog elementa                     Zaprljana membrana usled nepravilnog tretmana

Ukoliko vaš odgovor na pitanje iz naslova glasi da menjate membranske filtere u periodu kraćem od 5 godina, onda je sigurno da trenutno trpite velike troškove održavanja uređaja reverzne osmoze i da preskupo plaćate proizvedenu vodu.
Rešenje kako da smanjite ove troškove je upotreba naprednih hemijskih sredstava za zaštitu membranskih filtera. Na ovaj način je moguće produžiti vek trajanja filtera i značajno smanjiti troškove.

upravljanje-kvalitetom-vodeVodoservice je vaš stručni konsultant i partner u ovom poslu. Naš fokus je na dugoročnoj saradnji, redovnim servisnim posetama, izveštavanju i praćenju podataka kako bi se pozitivni trendovi zabeležili, a smanjeni troškovi dokazali novčanim iznosima.

Vodoservice će za Vas uraditi besplatnu hemijsku analizu vode i dati Vam rešenje kako da produžite vek trajanja membranskih filtera. Izlaskom na teren, na osnovu testiranja vaše vode, i detaljnom analizom karakteristika sistema, ponudićemo Vam najbolje i najekonomičnije rešenje.

Pozovite nas