На главную Обратная связь Карта сайта

Статьи по теплоизоляции

Опыт использования ингибиторов коррозии и накипеобразования для защиты оборудования и коммуникаций на объектах малой энергетики
Материалы Конференции "Термо сети. Современные решения"
17 по 19 мая 2005 г. НП "Русское теплоснабжение"
Плетнёв М. А., к.т.н., доцент кафедры физики и органической химии, Удм ГУ,
Чаусов Ф. Ф., зав. Инженерно- хим лабораторией Удм ГУ, г. Екатеринбург
В крайнее десятилетие в промышленной и жилищно-коммунальной теплоэнергетике
активно ведутся работы по освоению ингибиторов накипеобразования и коррозии. Из опыта
работы Инженерно-химической лаборатории Удмуртского муниципального института,
основным 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 эксплуатации теплоэнергетического оборудования. В качестве ингибиторов
накипеобразования и коррозии находят применение препараты на базе органофосфоновых
комплексонов, также полиакрилатов. Ежели ранее в теплоэнергетике применялись
комплексоны в чистом виде, то в текущее время предпочтение отдаётся композициям на
основе разных ингибиторов коррозии и накипеобразования, которые обеспечивают
достаточно эффективную защиту теплотехнического оборудования.
Принципиальным свойством этих реагентов является их способность ингибировать рост кристаллов
малорастворимых солей щёлочноземельных металлов при дозе порядка 1 ион
ингибитора на 100 ионов щёлочноземельного сплава. Механизм ингибирования основан на
адсорбции комплексных 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
малорастворимые соли щёлочноземельных металлов остаются в истинно растворённом
состоянии либо образуют сверхтонкую аморфную не осаждающуюся взвесь. В нашем
университете проводится большой объём исследований в области механизма деяния
ингибиторов накипеобразования. Эти исследования дозволили получить последующие
результаты:
1. Разработаны теоретические модели ингибирования роста кристаллов, в области значений
относительного пересыщения раствора от толикой единицы до сотен. Модели учитывают
статистическое распределение частиц ингибитора на террасах кристалла способами
интегральной геометрии с внедрением теории континуального протекания в случайном
потенциальном рельефе. Модели приводит к нелинейным зависимостям скорости роста
кристалла от степени покрытия поверхности и концентрации ингибитора и разрешают
определить критические степень покрытия поверхности и концентрацию ингибитора, при
которой кристаллизация на сто процентов прекращается. Результаты компьютерного
моделирования с внедрением предложенной модели согласуются с экспериментальными
данными.
2. Дана оценка относительного пересыщения раствора, при котором предотвратить образование
твёрдой фазы путём введения ингибиторов нереально. Разработана модель ограниченного
роста микрокристаллов в присутствии ингибитора при больших значениях относительного
пересыщения раствора, основанная на модели роста микрокристаллов Лифшица — Слёзова.
Предложенная модель дозволяет 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 сплава — ингибитор, согласующаяся с экспериментальными данными.
Показано, что немонотонный нрав зависимости сечения твёрдых фаз от концентрации
ингибитора является результатом протекания последовательно-параллельных физико-хими-
ческих действий в подсистемах водянистая фаза — аморфная твёрдая фаза и водянистая фаза —
кристалл. При всем этом принципиальна временнбя последовательность роста аморфной и кристаллической
фазы.
5. Установлено, что применение ингибиторов роста кристаллов для защиты технологического
оборудования от обрастания кристаллическими осадками является действенным лишь в
ограниченной области концентраций солей щёлочноземельных металлов. Для разных
значений концентрации солей щёлочноземельных металлов установлены предельные
значения концентрации ингибитора, задающие интервал концентрационных режимов
эффективной 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 пределах.
Ценным свойством комплексов органофосфоновых кислот с цинком и
некоторыми иными сплавами является их способность ингибировать коррозию металлов, в
частности, сплавов железа, в аква среде. Замедление коррозии разъясняется способностью
цинковых комплексов ОЭДФ и НТФ образовывать на поверхности железа и стали защитную
плёнку из оксида цинка, препятствующую коррозии сплава. 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, тепловых сетях с водогрейными котлами и сетевыми
подогревателями, включая системы с открытым водоразбором, и тепловых пт с
независимыми системами теплоснабжения и горячего водоснабжения. При всем этом в тепловых
сетях с водогрейными котлами и сетевыми подогревателями, включая системы с открытым
водоразбором, и тепловых пт с независящими системами теплоснабжения и горячего
водоснабжения применение ингибиторов на сто процентов подменяет внедрение остальных
технологических действий хим водоподготовки и быть может применен как
взамен остальных 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 предотвращает
образование засолённых сточных вод. Сравнительный технико-экономический анализ издержек
на обработку воды ингибитором накипеобразования и коррозии и на обработку того же
количества воды для тепловой сети способом Na-катионирования приведён в таблице.
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 эксплуатации систем. Это дозволяет не проводить особых мероприятий по
промывке не отключать системы ГВС на плановую промывку. При чистке тепловых 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. Ежели
фактический объём подпитки ниже нормативного, то для удаления взвеси следует 1…2 раза в
сутки спускать загрязнённую воду из грязевиков и
из нижних точек тепловой сети.
В случае же внедрения ингибиторов
накипеобразования и коррозии для обработки
питательной воды паровых котлов, по нашему
опыту, её жёсткость обязана быть менее
2,0…2,5 мг-экв/л. Потому, ежели жёсткость
исходной воды повсевременно либо временно
превышает эту величину, то на котельной следует
иметь одну ступень Na-катионитовых фильтров
для подготовительного умягчения воды. Но
расход соли и трудоёмкость таковой обработки,
конечно, 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
запатентован ряд конструкций таковых 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.
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
между 2-мя отверстиями (входным и выходным) на его поверхности возникает 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
постоянной 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 возникает 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.
Устройство дозирования водянистых реагентов «Ижик» (рис.3)
предназначено для воплощения дозирования водянистых реагентов
в подпиточную воду локальных закрытых (не имеющих открытого
водоразбора) тепловых сетей. Отличительные индивидуальности изделия
— компактность, малогабаритность, простота в обслуживании и
эксплуатации, надёжность. «Ижик» более целенаправлено применять в теплоэнергетических
системах с маленькими значениями объёма подпитки (до 1 м3/нед.) — котельных малой
мощности, отопительных системах особняков, пригородных домов, лагерей и др.
Дозирующее устройство выпускается в
трёх исполнениях: «Ижик-М», «Ижик-Ч» и
«Ижик-П», которые различаются 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 тепловой сети
при помощи штуцеров-«американок» 2 с
резьбовыми муфтами 3, имеющими
наружную трубную резьбу 1/2”. Для
возможности монтажа в трубопровод с
условным проходом 3/4” изделие
комплектуется 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
большим сечением сополового устройства.
Посредством 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 обратных
биквадратов радиусов наименьшего и большего сечений. Этот перепад давления отбирается при
помощи 2-ух импульсных трубок, примыкающих при посредстве кранов 5 и 6 к большему и
меньшему 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
самым, с нижней частью контейнера 10. Таковым образом, реагент в контейнере 10 находится
под действием перепада давления, появившегося меж разными сечениями сополового
устройства. Этот перепад давления понуждает реагент истекать 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 таковым образом,
чтобы вода, поступающая для подпитки закрытой тепловой сети из системы водоснабжения,
проходила через изделие в направлении, указанном стрелкой, и поступала в тепловую 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
обладают более стабильным качеством, однородностью и воспроизводимыми
реологическими чертами. Одним из более обширно используемых 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
показали 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
разработать наиболее действенные противокоррозионные композиции.
Для контроля скорости коррозии разных конструкционных материалов в
эксплуатационных критериях нами предложено очень обычное и действенное устройство
коррозионного мониторинга работающего трубопровода (индикатор коррозии), показанное на
рис. 4.
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
посредством кранов и штуцеров
присоединены патрубки, врезаемые в
трубопровод, при этом один из
патрубков имеет раструб.
Принцип деяния индикатора
коррозии заключается 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 контролируют
характер 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 большом числе
объектов индустрии и жилищно-коммунального хозяйства.
1. НГДУ Альметьевнефть
2. НГДУ Прикамнефть
3. НГДУ Иркеннфть
4. НГДУ Заинскнефть
5. НГДУ Лениногорскнефть
6. Татнефтегазпереработка
1. Горкоммунтеплосеть, г. Екатеринбург
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
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
предприятий 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 горячего 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 назначения 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.
Существующие нормативные документы, разработанные ООО «Экоэнерго», предугадывают
применение лишь 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 во почти всех вариантах 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
проблем организационного и научно-технического нрава:
1. Создать удачный для потребителя способ контроля содержания фосфонатов в воде.
2. Узнать пределы термической стойкости органофосфонатов и реагентов на их базе.
3. Создать новейшие композиции на базе органофосфонатов, имеющих наиболее высшую
эффективность как ингибиторов коррозии и накипеобразования.
РосТепло.ру,
Рекомендуем еще поглядеть по теме .
      
Наши филиалы: Нижний Новгород / Самара / Омск / Казань / Челябинск / Ростов-на-Дону / Москва /