Опыт использования ингибиторов коррозии и накипеобразования для защиты оборудования и коммуникаций на объектах малой энергетики

В последнее десятилетие в промышленной и жилищно-коммунальной теплоэнергетике интенсивно проходят работы по освоению ингибиторов накипеобразования и коррозии. Из опыта работы Инженерно-химической лаборатории Удмуртского муниципального института, главным направлением внедрения комплексонов в промышленной и жилищно- коммунальной теплоэнергетике является не чистка оборудования от уже имеющихся отложений накипи и товаров коррозии, а предотвращение коррозии и накипеобразования в процессе использования теплоэнергетического оборудования. В качестве ингибиторов накипеобразования и коррозии находят применение препараты на базе органофосфоновых комплексонов, также полиакрилатов. Если ранее в теплоэнергетике применялись комплексоны в чистом виде, то в текущее время предпочтение отдаётся композициям на базе разных ингибиторов коррозии и накипеобразования, которые обеспечивают довольно эффективную защиту теплотехнического оборудования.
Принципиальным свойством этих реагентов является их способность ингибировать рост кристаллов плохорастворимых солей щёлочноземельных металлов при дозе порядка 1 ион ингибитора на 100 ионов щёлочноземельного металла. Механизм ингибирования основан на адсорбции всеохватывающих ионов ингибитора на террасах роста кристаллов солей щёлочноземельных металлов, по этому движение ступеней роста по механизму Кабреры-Вермильи тормозится и темп кристаллизации замедляется. В итоге плохорастворимые соли щёлочноземельных металлов остаются в поистине растворённом состоянии либо образуют сверхтонкую бесформенную не осаждающуюся взвесь. В нашем институте проводится большой объём исследовательских работ в области механизма деяния ингибиторов накипеобразования. Эти исследования позволили получить последующие результаты:
1. Разработаны теоретические модели ингибирования роста кристаллов, в области значений относительного пересыщения раствора от толикой единицы до сотен. Модели учитывают статистическое рассредотачивание частиц ингибитора на террасах кристалла способами интегральной геометрии с внедрением теории континуального протекания в случайном возможном рельефе. Модели приводит к нелинейным зависимостям скорости роста кристалла от степени покрытия поверхности и концентрации ингибитора и позволяют найти критичные степень покрытия поверхности и концентрацию ингибитора, при которой кристаллизация стопроцентно прекращается. Результаты компьютерного моделирования с внедрением предложенной модели согласуются с экспериментальными данными.
2. Дана оценка относительного пересыщения раствора, при котором предупредить образование твёрдой фазы оковём введения ингибиторов нереально. Разработана модель ограниченного роста микрокристаллов в присутствии ингибитора при больших значениях относительного пересыщения раствора, основанная на модели роста микрокристаллов Лифшица — Слёклича. Предложенная модель позволяет вычислить концентрацию ингибитора, предотвращающую образование кристаллов, превосходящих данный предельный размер, и разъясняет различия в значениях требуемой концентрации ингибитора, определяемых экспериментально оптическим и химико-аналитическим способами.
3. Получены экспериментальные данные по образованию твёрдых фаз в системе вода — карбонат кальция — ингибитор. Экспериментально подтверждён немонотонный нрав зависимости относительного сечения твёрдой фазы от концентрации ингибитора в системе. Показано, что твёрдые фазы, образующиеся в системе вода — карбонат кальция — ингибитор при разных значениях мольного соотношения ингибитор : кальций, имеют различную структуру.
4. Разработана математическая модель конкурентноспособного фазообразования в системе вода — соль щёлочноземельного металла — ингибитор, согласующаяся с экспериментальными данными. Показано, что немонотонный нрав зависимости сечения твёрдых фаз от концентрации ингибитора является результатом протекания последовательно-параллельных физико-хими- ческих процессов в подсистемах водянистая фаза — бесформенная твёрдая фаза и водянистая фаза — кристалл. При всем этом принципиальна временнáя последовательность роста бесформенной и кристаллической фазы.
5. Установлено, что применение ингибиторов роста кристаллов для защиты технологического оборудования от обрастания кристаллическими осадками является действенным исключительно в ограниченной области концентраций солей щёлочноземельных металлов. Для разных значений концентрации солей щёлочноземельных металлов установлены предельные значения концентрации ингибитора, задающие интервал концентрационных режимов действенной защиты технологического оборудования.
6. Разработан метод оценки стойкости концентрационных режимов ингибиторной обработки воды к возмущениям дозирования ингибитора и методика выбора технологических режимов дозирования ингибиторов, обеспечивающих поддержание концентрации ингибитора в нужных границах.

Ценным свойством комплексов органофосфоновых кислот с цинком и некими другими металлами является их способность ингибировать коррозию металлов, а именно, сплавов железа, в аква среде. Замедление коррозии разъясняется способностью цинковых комплексов ОЭДФ и НТФ создавать на поверхности железа и стали защитную плёнку из оксида цинка, препятствующую коррозии металла. По результатам проведённых нами измерений, скорость коррозии углеродистой стали в присутствии фосфонатных комплексов цинка понижается на 50…60%, причём даже при отсутствии деаэрации, другими словами при наличии в воде кислорода.
По нашему опыту, ингибиторы накипеобразования и коррозии удачно используются в теплоэнергетических системах с температурой теплоносителя до 200 оС и давлением до 16 кгс/см2 — паровых котлах, термических сетях с водогрейными котлами и сетевыми подогревателями, включая системы с открытым водоразбором, и термических пт с независящими системами теплоснабжения и жаркого водоснабжения. При всем этом в термических сетях с водогрейными котлами и сетевыми подогревателями, включая системы с открытым водоразбором, и термических пт с независящими системами теплоснабжения и жаркого водоснабжения применение ингибиторов стопроцентно подменяет внедрение других технологических процессов хим водоподготовки и может быть применен как взамен других систем водоподготовки (Na-катионирования, магнитной либо ультразвуковой обработки воды), так и в дополнение к ним. Введение в воду ингибиторов взамен Na- катионирования исключает необходимость регенерации фильтров солью и предутверждает образование посолённых сточных вод. Сравнительный технико-экономический анализ издержек на обработку воды ингибитором накипеобразования и коррозии и на обработку того же количества воды для термический сети способом Na-катионирования приведён в таблице.

Опыт использования ингибиторов коррозии и накипеобразования для защиты оборудования и коммуникаций на объектах малой энергетики Ингибиторы накипеобразования и коррозии на базе комплексонов владеют способностью разрушать застарелые отложения накипи и товаров коррозии. Это даёт возможность проводить чистку систем от отложений накипи и товаров коррозии в процессе использования систем. Это позволяет не проводить особых мероприятий по промывке и не отключать системы ГВС на плановую промывку. При чистке термических сетей от накипи и товаров коррозии объём подпитки должен соответствовать нормативу по СНиП 2.04.07-86, что соответствует объёму подпитки в час 0,75% от аква объёма системы. Если фактический объём подпитки ниже нормативного, то для удаления взвеси следует 1…2 раза в день спускать загрязнённую воду из грязевиков и из нижних точек термический сети.
В случае же внедрения ингибиторов накипеобразования и коррозии для обработки питательной воды паровых котлов, по нашему опыту, её жёсткость должна быть менее 2,0…2,5 мг-экв/л. Потому, если жёсткость начальной воды повсевременно либо временно превосходит данную величину, то на котельной следует иметь одну ступень Na-катионитовых фильтров для подготовительного умягчения воды. Но расход соли и трудоёмкость таковой обработки, естественно, много меньше, чем издержки на умягчение воды до номинальной для паровых котлов остаточной жёсткости 0,005…0,02 мг-экв/л.
По опыту нашей лаборатории, так же как и по опыту наших коллег в США, для реагентной обработки воды следует использовать энергонезависимые дозирующие устройства (пропорционеры), действие которых основано на отборе части динамического напора потока воды в трубопроводе подпитки. Нами разработан и патентован ряд конструкций таких устройств. Устройство «Иж-25» (рис. 1) создано для дозирования водянистых реагентов в поток воды и поддержания неизменной пропорции дозирования при изменении расхода воды в широком спектре — от 2 м3/час и поболее.
Опыт использования ингибиторов коррозии и накипеобразования для защиты оборудования и коммуникаций на объектах малой энергетики Оно состоит из узла отбора 2, контейнера 1 с реагентом и калиброванным жиклёром, соединённых гибкими рукавами 3 и 4. Принцип деяния устройства «Иж-25» основан на том, что при обтекании узла отбора давления магистральным потоком меж 2-мя отверстиями (входным и выходным) на его поверхности появляется перепад давления, который пропорционален квадрату расхода воды и синусу двойного угла поворота узла отбора. Этот перепад давления передаётся на жиклёр, через который реагент из контейнера поступает в поток воды, причём расход реагента пропорционален корню квадратному из перепада давления на жиклёре. В итоге расход реагента прямо пропорционален расходу среды в магистральном потоке и корню квадратному из синуса двойного угла поворота узла отбора. Пропорция дозирования реагента по отношению к объёму воды регулируется вращением узла отбора.
Дозирующее устройство «Импульс» (рис. 2) создано для дозирования водянистых реагентов в поток воды и поддержания неизменной пропорции дозирования при изменении расхода воды в широком спектре. Принцип деяния устройства «Импульс» основан на том, что при движении магистрального потока через трубопровод 1 с сужающим устройством 3 меж 2-мя сечениями канала появляется перепад давления, который пропорционален квадрату расхода воды. Под действием этого перепада давления раствор комплексона из контейнера 6 поступает в поток воды, причём расход раствора пропорционален корню квадратному из перепада давления. В итоге расход водянистого реагента прямо пропорционален расходу среды в магистральном потоке. Пропорция дозирования раствора комплексона по отношению к объёму воды регулируется подбором жиклёра.
Опыт использования ингибиторов коррозии и накипеобразования для защиты оборудования и коммуникаций на объектах малой энергетики Устройство дозирования водянистых реагентов «Ижик» (рис.3) создано для воплощения дозирования водянистых реагентов в подпиточную воду локальных закрытых (не имеющих открытого водоразбора) термических сетей. Отличительные особенности изделия — компактность, малогабаритность, простота в обслуживании и эксплуатации, надёжность. «Ижик» более целенаправлено использовать в теплоэнергетических системах с маленькими значениями объёма подпитки (до 1 м3/нед.) — котельных малой мощности, отопительных системах особняков, пригородных домов, лагерей и др.
Опыт использования ингибиторов коррозии и накипеобразования для защиты оборудования и коммуникаций на объектах малой энергетики Дозирующее устройство выпускается в трёх исполнениях: «Ижик-М», «Ижик-Ч» и «Ижик-П», которые отличаются объёмом однократной заправки и пропорцией дозирования реагента. Объёмы однократной заправки составляют соответственно 100, 250 и 500 см3.
Изделие включает корпус сополового устройства 1 с размещенным снутри него сополовым устройством (трубкой переменного сечения). Корпус соплового устройства соединяется с трубопроводами водоснабжения и подпитки термический сети с помощью штуцеров-«американок» 2 с резьбовыми муфтами 3, имеющими внешную трубную резьбу 1/2″. Для способности монтажа в трубопровод с условным проходом 3/4″ изделие оснащается переходными муфтами 4, имеющими внешную резьбу 3/4″. Сополовое устройство имеет два отвода, присоединённых к разным его сечениям. Эти отводы снабжены кранами шаровыми 5 и 6. Кран 5 соединён с огромным сечением сополового устройства. Средством штуцерного соединения 7 он соединён с плюсовой импульсной трубкой 8. Плюсовая импульсная трубка проходит через коннектор 9 и доходит до верха контейнера 10. Резьбовая горловина контейнера закрыта крышкой 11. К нижней части коннектора 9 присоединена минусовая импульсная трубка 12. Средством штуцерного соединения 13, снутри которого заключён калиброванный жиклёр, она присоединена к крану 6, который соединён с наименьшим сечением сополового устройства. К коннектору присоединёнf также дренажная трубка 14, которая соединена с дренажным краном 15, снабжённым штуцером 16 для соединения с гибким дренажным рукавом.
Принцип деяния изделия иллюстрируется схемой, показанной на рис. 2. Поток воды движется по сополовому устройству, установленному в корпусе 1 и имеющему переменное сечение. При всем этом в согласовании с уравнением Бернулли в большем сечении потока пьезометрическое давление воды больше, чем в наименьшем сечении. Перепад давления пропорционален квадрату расхода среды в магистральном потоке и разности оборотных биквадратов радиусов наименьшего и большего сечений. Этот перепад давления отбирается с помощью 2-ух импульсных трубок, примыкающих при посредстве кранов 5 и 6 к большему и наименьшему сечениям сополового устройства. Плюсовая (несущая большее давление) импульсная трубка 8 проходит от крана 6 в высшую часть контейнера 10. Минусовая (несущая наименьшее давление) импульсная трубка 12 соединяет кран 6 с коннектором 9 и, тем, с нижней частью контейнера 10. Таким макаром, реагент в контейнере 10 находится под действием перепада давления, появившегося меж разными сечениями сополового устройства. Этот перепад давления понуждает реагент исходить по минусовой импульсной трубке в поток воды. Меж минусовой импульсной трубкой 12 и краном 6, в корпусе штуцерного соединения 13, установлен калиброванный жиклёр. Подача реагента при истечении через жиклёр пропорционален квадратному корню из перепада давления на жиклёре. В итоге подача водянистого реагента прямо пропорциональна расходу воды в магистральном потоке.
Дренажная трубка 14 с краном 15 создана для выпуска воды, скапливающейся в контейнере 10 по израсходовании реагента.
Устройство дозирования устанавливают в разрыв трубопровода подпитки таким макаром, чтоб вода, поступающая для подпитки закрытой термический сети из системы водоснабжения, проходила через изделие в направлении, обозначенном стрелкой, и поступала в термическую сеть. К штуцеру дренажного крана присоединяют гибкий рукав, который подводят к сливу канализационной сети.
Большая надёжность работы данных устройств и высочайшая эффективность противонакипной и антикоррозионной обработки воды достигается при использовании реагентов производства ОАО «Химпром» (г.Новочебоксарск) вследствие того, что эти реагенты владеют более размеренным качеством, однородностью и воспроизводимыми реологическими чертами. Одним из более обширно применяемых реагентов, производимых ОАО «Химпром», является цинковый комплекс оксиэтилидендифосфоновой кислоты — ЦИНК — ОЭДФК, выпускаемый в виде 20% раствора. Исходя из убеждений потребителя выпускаемая товарная форма является комфортной в эксплуатации, так как не просит дополнительного разведения при загрузке в дозирующие устройства разных типов. Как проявили лабораторные исследования, ЦИНК — ОЭДФК является действенным противонакипным реагентом. Нами были проведены лабораторные исследования антинакипных и антикоррозионных параметров реагента ЦИНК — ОЭДФК в водах, моделирующих теплоноситель водогрейных котельных. Показано, что ЦИНК — ОЭДФК ингибирует коррозию в этих критериях, но недостаточно эффективен. Целенаправлено на базе ЦИНК — ОЭДФК создать более действенные противокоррозионные композиции.
Для контроля скорости коррозии разных конструкционных материалов в эксплуатационных критериях нами предложено очень обычное и действенное устройство коррозионного мониторинга действующего трубопровода (индикатор коррозии), показанное на рис. 4.
Опыт использования ингибиторов коррозии и накипеобразования для защиты оборудования и коммуникаций на объектах малой энергетики Оно состоит из трубчатого корпуса, имеющего крышки на фланцах. К одной из крышек прикреплен штыревой держатель, покрытый слоем электроизоляционного материала и снабженный электроизоляционной шайбой и гайкой. К корпусу средством кранов и штуцеров присоединены патрубки, врезаемые в трубопровод, при этом один из патрубков имеет раструб. Принцип деяния индикатора коррозии состоит в том, что при движении потока воды по трубопроводу благодаря наличию раструба часть потока воды ответвляется в трубчатый корпус и омывает расположенные на держателе образцы-свидетели, которые должны быть сделаны из материала, схожего материалу трубопровода. Образцы-свидетели находятся в схожих гидрохимических критериях со стенами трубопровода. Повторяющимся осмотром держут под контролем нрав коррозионного процесса, а взвешиванием образцов-свидетелей — скорость коррозии материала трубопровода по ГОСТ 9.908-85.
В 2004 году в рамках хозяйственного контракта меж УдГУ и ОАО «Татнефть» было проведено обследование энергетических объектов ОАО «Татнефть» с советами по внедрению ингибиторов коррозии и накипеобразования.
В 2004 году по результатам НИР, проведённых Инженерно-химической лабораторией УдГУ, реагент ЦИНК — ОЭДФК был рекомендован для использования на большенном числе объектов индустрии и жилищно-коммунального хозяйства.
ОАО «Татнефть»:
1. НГДУ Альметьевнефть
2. НГДУ Прикамнефть
3. НГДУ Иркеннфть
4. НГДУ Заинскнефть
5. НГДУ Лениногорскнефть
6. Татнефтегазпереработка

Предприятия Удмуртской Республики:
1. Горкоммунтеплосеть, г. Ижевск
2. Энергоуправление г. Сарапул
3. МУП ЖКХ Ува
4. МУП ЖКХ Малая Пурга
5. Фабрика «Красная звезда» г. Можга
6. МУП ЖКЖ Глазовского района
7. МУП ЖКХ «Энергия» Воткинского района

Предприятия и организации разных регионов РФ:
1. ЗАО «Взлёт», Санкт-Петербург
2. ОАО «Молот», Вятские Поляны
3. МУП ЖКХ г. Бузулук Оренбургской области
4. ООО «РВС Техснаб», г. Пермь

В текущее время ведутся подготовительные переговоры с огромным количеством компаний и организаций Рф и Удмуртской республики по использованию комплексонной технологии водоподготовки.
Одним из причин, сдерживающих обширное внедрение реагента, является отсутствие в маркетинговых материалах ОАО «Химпром» прямого указания на возможность его использования в системах жаркого водоснабжения (ГВС). В санитарно-эпидемиологическом заключении на реагент № 21.29.02.243.П.000074.11.04 от 25.11.2004 года в разделе «Область применения» также отсутствует прямое указание на возможность использования реагента в системе ГВС, хотя по требованиям СанПиН 4723-88 его концентрация в воде объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового предназначения может достигать 5 мг/л. Общей неувязкой, с которой приходится сталкиваться при внедрении ингибиторов коррозии и накипеобразования, является недочет нормативных документов, регламентирующих применение ингибиторов в теплоэнергетических системах. Имеющиеся нормативные документы, разработанные ООО «Экоэнерго», предугадывают применение только 2-ух препаратов из огромного числа узнаваемых ингибиторов накипеобразования и коррозии. При всем этом совсем проигнорировано само существование ингибиторов накипеобразования класса полиакрилатов, хотя, по нашему опыту работы, их эффективность не уступает, а в почти всех случаях превосходит эффективность фосфорорганических препаратов. Для действенного внедрения ингибиторов накипеобразования и коррозии в теплоэнергетике, в особенности в ЖКХ, нужна разработка нормативно-методической базы использования комплексонной водоподготовки на предприятиях ЖКХ и малой энергетики.
Не считая того, для предстоящего удачного продвижения технологии нужно решить ряд заморочек организационного и научно-технического нрава:
1. Создать удачный для потребителя способ контроля содержания фосфонатов в воде.
2. Узнать пределы тепловой стойкости органофосфонатов и реагентов на их базе.
3. Создать новые композиции на базе органофосфонатов, имеющих более высшую эффективность как ингибиторов коррозии и накипеобразования.

Поглядеть другие доклады с конференции «Термические сети. Современные решения»

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий

recuperatio.ru