循环冷却水的总碱度随浓缩倍数增加而增加,但敞开式系统中部分碳酸盐碱度分解为二氧化碳逸出,故循环水自然pH值时的总碱度不等于浓缩倍数乘以补充水总碱度(NM),而是小于NM补。如果用酸调低pH值,则总碱度就更大大低于NM了,甚至可能大大低于M

敞开循环冷却水系统的总碱度M有以下两种理论计算式:

①根据亨利定律计算。水与大气交换时水中CO2的平衡由空气中CO2的分压决定。推导出:

M=KHpCO2(a1+2a2)/a0

式中 KH———亨利系数,根据水温可查得;

a0、a1、a2———H2CO3、HCO3、CO2-3的碳酸盐分配系数,根据水的pH值可查得;

pCO2———空气中CO2的分压,农村中可取0.03%,城市中可取0.06%,工业区

可取0.1%。

②根据溶解CO2平衡导出:

pH=lg(0.88 M/CO2)+6.35

式中 pH———循环冷却水的pH值;

M———循环冷却水的总碱度(以CaCO3计),mg/L;

CO2———循环冷却水溶解CO2量,mg/L。

机械通风时取CO2=5mg/L,则lg M=pH-5.60

自然通风时取CO2=10mg/L,则lg M=pH-5.29

因用理论式计算结果不理想,故国内外均有人用现场实际数据作pH-M曲线,再换算成经验计算式。例如,国外的Kunz曲线可换算为:

lg M=0.619pH-2.663(适用于pH值4.3~8.3)

国外不少水处理公司多有各自的经验公式或pH-M曲线,均可在一定条件下用来近似计算,使用时应注意其适应条件。

国内有人将22套大型冷却系统的数据归纳为经验计算式。其冷却塔均为机械通风,循环水温为30~40℃。

理论式与经验式的共同之处是:M主要决定于循环冷却水的pH值。lg M与pH有直接关系,pH高,M也高。M与补充水的pH、M及浓缩倍数N均无直接关系。自然pH由pH、M及N计算出,故自然M与之有间接关系。但用酸调过pH值的水的M可以说与补充水的pH补、M补和N毫无关系。

补充水的水质也对M有影响。常见的中硬中碱水和低碱软水的硬度和碱度大体平衡,其浓缩后的pH-M关系大致接近。极软极低碱水与石灰软化水浓缩后的pH-M关系很相近,因其M很低,浓缩后在相同pH值下M比中硬中碱水低。负硬度水的碱度大大超过硬度,浓缩后在相同pH值下M比中硬中碱水要高。故将其归纳为三种类型,根据补充水的类型选择经验计算式。计算结果比较近似,可以据此判断水的腐蚀结垢倾向和估算运行中的加酸量。已投产的装置可以积累现场的pH值和M值分析数据,将其归纳为本装置的pH-M曲线和计算式,则可算得更准确些。

不同类型补充水的循环冷却水总碱度M的计算式

敞开式循环冷却水浓缩之后碱度会怎样变化?-水处理设备与技术

注:1.M为循环冷却水的总碱度,mg/L(以CaCO3计)。

2.pH为循环冷却水的pH值。当pH等于自然pH值时,计算所得M为自然pH值时的总碱度。自然pH值可由pH、M及N计算得,加氯时应减去加氯降低值。当加酸调节pH值时,pH等于规定的(即运行条件下的)pH值,计算所得M为运行条件下的总碱度,见604题。

3.以上公式适用于循环冷却水pH<9.0,pH>9.0时误差渐增大。

为便于使用,以上计算公式列表或制成图表查用。见下表及图5-3-2。

循环冷却水总碱度M计算值(以CaCO3计)单位:mg/L

敞开式循环冷却水浓缩之后碱度会怎样变化?-水处理设备与技术

续表

敞开式循环冷却水浓缩之后碱度会怎样变化?-水处理设备与技术
敞开式循环冷却水浓缩之后碱度会怎样变化?-水处理设备与技术

图5-3-2 循环水的pH-M关系