О применении комплексонатов для антикоррозионной и противонакипной обработки питательной и подпиточной воды в системах паро-теплоснабжения и горячего водоснабжения

Размещено на http://www.allbest.ru/

О применении комплексонатов для антикоррозионной и противонакипной обработки питательной и подпиточной воды в системах паро-теплоснабжения и горячего водоснабжения

А.П.Ковальчук

Общая характеристика комплексонатов

Комплексонаты (реагенты, предотвращающие накипеобразование и коррозию), представляют собой комплексные соединения цинка с фосфор-органическими кислотами:

1) ОЭДФ - Zn - Цинковый комплекс ОЭДФ - товарный продукт, представляет собой 23-25% водный раствор. Разрешен к применению в воде хозяйственного и культурно-бытового использования в«Перечне материалов и реагентов, разрешенных Госкомитетом санитарно-эпидемиологического надзора РФ для применения в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения» № 01-19/32 от23.10.1992 г. Гигиенический сертификат № 61.РЦ6.243.П899.6.00. от 15.06.2000 (допущен к производству, поставке, реализации, использованию на территории РФ). Выпускается согласно ТУ 2439-001 -24210860-97 от 10.07.1997 г.

Данный комплексонат разрешен к применению в воде хозяйственно-питьевого и хозяйственно-бытового водопользования (холодной и горячей воде) дозой до 5 мг/л (в закрытых системах теплоснабжения концентрация комплексоната не нормируется).

2) НТФ-Zn - Цинковый комплекс НТФ - товарный продукт, представляет собой 21-23% водный раствор. Комплексонат зарегистрирован в сборнике«Безопасные уровни содержания вредных веществ в окружающей среде», 1990 г. Гигиенический сертификат № 61.РЦ.2.243.П.612.4.99 от 12.04.1999 г. (допущен к производству, поставке, реализации, использованию на территории РФ). Выпускается согласно ТУ 2439-002-24210860-99 от 01.02.1999 г.

Данный комплексонат разрешен к применению в воде хозяйственно-питьевого и хозяйственно-бытового водопользования (холодной и горячей воде) дозой до 1 мг/л (в закрытых системах теплоснабжения концентрация комплексоната не нормируется).

Расход комплексоната

Расход комплексоната зависит от:

необходимой и достаточной дозы (концентрации)комплексоната в сетевой воде (для систем теплоснабжения и водогрейных котлов), котловой воде(для паровых котлов) и воде систем ГВС, которая выбирается лабораторией для максимально полного подавления накипеобразования и коррозии и (или)отмывки ранее образовавшихся отложений и накипи;

расхода воды на подпитку систем теплоснабжения, систем ГВС, питания паровых котлов.

Основные свойства комплексонатов

Преимущества антикоррозионной и противонакипной обработки воды комплексонатами основываются на следующих уникальных свойствах этих соединений:

1. Предотвращение образования карбонатно-кальциевых накипи и отложений на поверхностях котлов, теплообменников, внутридомовых систем отопления.

Предотвращение накипеобразования карбонатно-кальциевого типа на поверхностях теплоэнергетического оборудования, образования аналогичных по природе отложений на поверхностях теплообменного оборудования и трубопроводов теплотрасс, при обработке воды комплексонатами, основывается на их способности вступать во взаимодействие с солями кальция и магния, присутствующими в воде, с образованием устойчивых водорастворимых комплексов в широком диапазоне рН.

Механизм антинакипного действия комплексонатов основан на их избирательной адсорбции на активных центрах образующихся кристаллов накипи, что препятствует как росту самих кристаллов, так и вызывает изменение их формы, тормозит зарождение центров кристаллизации. В воде с большим содержанием солей жесткости комплексонаты образуют прочный комплекс с ионами Са и Mq, который блокирует направленный рост и агломерацию кристаллов накипи.

Отсутствие центров кристаллизации за счет блокирования поверхностей кристаллов обеспечивает поддержание солей жесткости во взвешенном состоянии без выпадения на поверхность теплоэнергетического и теплообменного оборудования в виде накипи и отложений.

2. Снижение коррозионной активности воды и предотвращение образования железо-оксидных накипи и отложений на внутренних поверхностях нагрева котлов, теплообменников, внутридомовых систем отопления.

Предлагаемые комплексонаты являются эффективными ингибиторами коррозии в системах паро-, теплоснабжения и горячего водоснабжения, их постоянное применение снижает коррозионную активность воды, вызванную различными причинами, в среднем в 8-9 раз.

В аэрированной воде (воде с содержанием кислорода, превышающем допустимые для нормальной эксплуатации систем паро-, теплоснабжения, ГВС значения) комплексонаты являются ингибиторами смешанного действия. Механизм защитного действия этих ингибиторов объясняется их адсорбцией на поверхностях металла и образованием защитного слоя труднорастворимых смешанных комплексных соединений цинка и железа с ОЭДФ и НТФ, а также Zn(OH)₂.

При высоких концентрациях сульфатов и хлоридов, что является одной из причин высокой коррозионной активности воды, степень защиты поверхностей металла теплоэнергетического и теплообменного оборудования, теплосетей, систем ГВС при применении комплексонатов в качестве ингибитора коррозии дозой до 5 мг/л составляет не ниже 92% (по данным Всероссийского теплотехнического института, г. Москва). Механизм защитного действия основан на уменьшении скорости анодного и катодного процессов.

Применение комплексонатов в качестве ингибиторов коррозии и накипеобразования возможно в широком диапазоне рН. В качестве ингибиторов коррозии углеродистой стали в системах ГВС комплексонаты прошли промышленную проверку в системе ГВС Подмосковья, Украины и в настоящее время широко используются в системах теплоснабжения и ГВС теплоснабжающих предприятий Северного Кавказа и Юга России.

Коррозионные процессы вызывают значительное повышение содержания железа в котловой воде паровых котлов, сетевой воде систем теплоснабжения, горячей воде систем горячего водоснабжения, что приводит к железо-оксидному накипеобразованию на внутренних поверхностях нагрева котлов, образованию трудно растворимых железооксидных отложений на поверхностях внутридомовых систем отопления, теплообменного оборудования. Применение же комплексонатов в качестве ингибиторов коррозии в системах паро-, теплоснабжения и ГВС позволяет практически полностью подавить образование железо-оксидных накипи и отложений. комплексонат термический водопользование

Отмывка в процессе эксплуатации ранее образовавшихся накипи и отложений на поверхностях котлов, теплообменников, внутридомовых систем отопления

При длительном использовании обработки воды комплексонатами (свыше одного отопительного сезона) происходит изменение структуры ранее образовавшейся накипи как железо-оксидного, так и карбонатно-кальциевого характера. На поверхностях нагрева теплоэнергетического оборудования, на поверхностях теплообменного оборудования, во внутридомовых системах отопления, в трубопроводах теплотрасс - твердые накипь и отложения размягчаются, происходит процесс их постепенного удаления: с продувками (в паровых и водогрейных котлах), в грязевиках (в системах теплоснабжения).

Возможен выбор необходимой дозы комплексоната для отмывки ранее образовавшейся накипи и отложений за 2-3 месяца нормальной работы оборудования. Таким образом, отмывка производится «на ходу» без вывода теплоэнергетического оборудования из эксплуатации.

Высокая термическая устойчивость

Применение комплексоната возможно при температуре нагрева теплоносителя до 210 °С, что позволяет производить обработку подпиточной воды водогрейных котлов с температурой нагрева свыше 115 °С (ТВГ, ПТВМ и т.д.), и питательной воды паровых котлов (Е, ДЕ, ДКВр и т.п.), не опасаясь цинко-фосфатного шлама и изменения свойств комплексоната.

Экологическая безопасность

Закон об охране окружающей среды требует при выборе схем обработки воды предусматривать защиту водоемов от загрязнения стоками водоподготовки.

При применении докотловой обработки подпиточной и питательной воды комплексонатом резко сокращается сброс (на 50-100%) промывочных вод, продувочных вод систем оборотного водоснабжения. При безнакипном режиме эксплуатации котлов сокращается выброс в атмосферу вредных веществ как минимум на 10%.

При соблюдении санитарных правил и норм (Охрана поверхностных водоемов от загрязнения), содержащие комплексонаты воды разрешается сбрасывать даже в природные водоемы. Комплексонаты, взаимодействуя с донными минеральными отложениями, переходят в неактивную, нерастворимую соль кальция.

Область применения комплексонатов

Согласно ПТЭ «Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей РФ ОД 34.20.501-95, (издание 15-е, переработанное и дополненное, Москва, 1996):

п. 4.8.1. Режим эксплуатации водоподготовительных установок и водно-химический режим должны обеспечивать работу тепловых сетей без повреждений и снижения экономичности, вызванных коррозией внутренних поверхностей водоподготовительного, теплоэнергетического и сетевого оборудования, а также образованием накипи и отложений на теплопередающих поверхностях, отложений в проточной части турбин, шлама в оборудовании и трубопроводах тепловых сетей.

п. 4.8.3. Применение новых методов водоподготовки и водно-химических режимов должно быть согласовано с РАО «ЕЭС России».

Данная технология, разработанная и рекомендованная с участием ВТИ г. Москва, не уступающая передовым технологиям, обеспечивает безнакипный режим эксплуатации теплотехнического оборудования путем связывания в воде всех солей жесткости и обеспечивает снижение коррозийной активности воды, следовательно, соответствует ПТЭ.

Исходя из вышеизложенного, на котельных должна производиться подготовка воды для обеспечения безнакипного режима эксплуатации (нормируется карбонатный индекс), для снижения коррозионной активности воды рекомендуется проводить деаэрацию воды, соблюдать норматив по рН и ряд других мероприятий. В силу объективных причин на большинстве малых и средних котельных в лучшем случае работает система одно- или двухступенчатого Na-катионирования (без деаэрации, раскисления воды и пр.), которая обеспечивает снижение карбонатного индекса за счет снижения жесткости общей воды. Следовательно, предотвращается образование только карбонатно-кальциевых отложений и накипи, отложения и накипь других солей (например, кальциево-сульфатные и др.) образуются, при этом вода после Na-катионирования является одной из самых коррозионно-активных (скорость как локальной, так и равномерной коррозии возрастает на 20-30%), а следовательно, образуются железно-окисные отложения, увеличиваются и сульфатные.

Таким образом, технология позволяет полностью соблюдать ПТЭ и инструкции Госгортехнадзора, обеспечивая безнакипный режим работы теплотехнического оборудования, и успешно применяется как на крупных, (например, ТЭЦ-2 г. Ростова-на-Дону, обслуживающая весь Западный жилой массив города), так и на средних и малых котельных.

Противонакипная и антикоррозионная обработка питательной воды паровых котлов комплексонатами позволяет эксплуатировать котловые агрегаты в безнакипном режиме, при снижении коррозионной активности питательной воды в 8-10 раз при величине общей жесткости до 2000 мкг-экв/л.

Это позволяет либо полностью исключить из эксплуатации систему двухступенчатого Na-катионирования (при возврате конденсата более 50% и его хорошем качестве) и готовить питательную воду по следующей схеме: исходная вода + конденсат + комплексонат, либо провести ее упрощение и удешевление (при отсутствии достаточного объема возврата конденсата или его плохом качестве) - за счет вывода из эксплуатации II ступени Na-катионитных фильтров, при одновременном увеличении длительности фильтроцикла I ступени ХВО, и готовить питательную воду по следующей схеме: вода после I ступени + конденсат + комплексонат.

Противонакипная и антикоррозионная обработка подпиточной воды водогрейных котлов и теплосети, систем горячего водоснабжения комплексонатами позволяет их эксплуатировать в безнакипном режиме, при снижении коррозионной активности воды в 8-10 раз при жесткости общей подпиточной воды до 32000 мгк-экв/л.

Это позволяет полностью исключить из эксплуатации систему Na-катионирования и готовить подпиточную воду по следующей схеме: исходная вода + комплексонат.

В оборотных системах водоснабжения (охлаждение теплоэнергетического оборудования, газоочисток, гальваники) противонакипная и антикоррозионная обработка подпиточной и оборотной воды комплексонатами позволяет предотвращать образование карбонатных и сульфатных отложений при величине карбонатной жесткости подпиточной воды до 13000 мкг-экв/л, коэффициенте упаривания солей жесткости до 3,0, снизить скорость коррозии в 8-10 раз.

Оборудование для дозирования комплексоната

Для достижения безнакипного режима работы котлового оборудования и снижения скорости коррозионных процессов необходимо поддерживать

постоянную концентрацию комплексоната в котловой, сетевой, подпиточной воде. Это непременное условие технологии обеспечивает установка дозирования. Комплектация установки дозирования зависит от фактического набора оборудования котельной. На приведенном рисунке представлена схема установки дозирования (рис. 1) при наличии резервуара подпиточной воды. Здесь приведен один из возможных вариантов компоновки и комплектации установки дозирования на водогрейной котельной. Аналогичные варианты можно рассматривать и при обработке питательной воды паровых котлов (наличие деаэратора, бака сбора конденсата, бака питательной воды или другие возможные варианты).

Приведенные установки дозирования обладают рядом преимуществ:

используется только отечественное российское сертифицированное оборудование с гарантией 2 года;

занимаемая площадь установки не более 1,5 м²;

расход электроэнергии насоса-дозатора 0,1 -0,25 кВт;

возможность включения установки в существующую схему автоматики;

возможность обработки поступающей воды на питание паровых котлов или подготовку систем отопления объемом от 0,01 до 200 м³.

Технологическая эффективность

Обладая высокой степенью автоматизации данная технология не требует постоянного контроля со стороны эксплуатационного персонала.

Достигается полная обработка всего объема теплоносителя, таким образом, все внутренние поверхности теплоэнергетического оборудования (котлы, магистральные, разводящие, внутридомовые сети, запорная арматура) одинаково защищены от накипи и коррозии.

Безнакипный режим эксплуатации водогрейных котлов и теплосетей гарантируется при величине общей жесткости подпиточной воды до 32000 мкг-экв/л, паровых котлов при величине общей плотности питательной воды до 2000 мкг-экв/л.

Из опыта эксплуатации паровых котлов ДКВр10/13, при аварийном выходе из строя фильтров ХВО возможна эксплуатация котлов в безнакипном режиме без умягчения питательной воды в течение10-15 суток при величине ее общей жесткости до10000 мкг-экв/л и дозе комплексоната 15-20 мг/л.

Коррозионная активность питательной, подпиточной, котловой воды снижается в 8-10 раз.

Производится отмывка теплоэнергетического оборудования (котлов, тепловых сетей, запорной арматуры) «на ходу» от ранее образовавшейся накипи и отложений. Причем, интенсивность отмывки может регулироваться во времени дозой комплексоната.

Экономическая эффективность

Безнакипный режим эксплуатации теплоэнергетического оборудования сокращает потребление топлива минимум на 10% от годового потребления.

Сокращается на 100% затраты на ежегодную очистку теплоэнергетического оборудования.

Сокращаются на 50-60% затраты на ремонт, частичную или полную замену теплоэнергетического

оборудования и теплотрасс.

Сокращаются на 100% экологические платежи засброс промывочных вод.

Исключаются на 50-100% прямые затраты на содержание и эксплуатацию ХВО:

а) затраты на приобретение соли;

б) затраты на воду для собственных нужд ХВО;

в) затраты на ежегодную досыпку катионита;

г) затраты на электроэнергию для собственных нужд ХВО.

Результаты практической работы по внедрению обработки воды комплексонатами показали, что снижение затрат на подготовку воды в системах теплоснабжения (водогрейные котлы) составляет 75-82%, в системах пароснабжения (паровые котлы) -50-62% по сравнению с затратами на подготовку воды традиционными методами (Na-катионирование).

Размещено на Allbest.ru