Существует целый ряд реагентов, таких как комплексоны на основе солей фосфорорганических кислот, которые рекомендуются к применению в контурах водогрейных котлов и тепловых сетей. Не вдаваясь в химическую сущность действия этих реагентов можно сказать, что все они, только лишь, препятствуют росту кристаллов малорастворимых солей жесткости на внутренних поверхностях элементов оборудования, не оказывая влияния на значение рН теплофикационной воды и содержание коррозионно-активных растворенных газов.
Предлагаем рассмотреть реагенты комплексного действия:
Химический реагент комплексного действия, предназначенный для предотвращения развития коррозии и образования отложений в системах теплоснабжения с местным нагревом. Данный продукт обеспечивает эффективное связывание растворенного кислорода, даже при низких температурах, а также способствует эффективной коррекции уровня рН сетевой воды и снижению концентрации свободной двуокиси углерода. Синтетические полимеры, входящие в состав реагента, предотвращают образование отложений на внутренних поверхностях котлов, труб, теплообменников, запорно-регулирующей арматуры и измерительных устройств. Данный химический реагент, также, предохраняет от коррозии медные и бронзовые элементы оборудования. В химических реагентах серии Advantage K350 для связывания кислорода используется N, N –диэтилгидроксиламин, который, также, способствует формированию прочной магнетитовой пленки, предохраняющей от коррозии стальные поверхности элементов оборудования. 2-амино-2-метил-1-пропанол, в совокупности с гидроксидом калия составляют систему, которая эффективно увеличивает и стабилизирует в оптимальном диапазоне значение рН теплофикационной воды. Стабилизация рН теплофикационной воды способствует поддержанию остальных параметров водного режима и сохранению защитной магнетитовой пленки. 2-амино-2-метил-1-пропанол, как рН- стабилизирующий компонент, более прогрессивен по сравнению с обычно использующимися гидроксидами калия или натрия, так как не приводит к существенному увеличению солесодержания и электропроводности сетевой воды. Растворимые полимеры, входящие в состав реагента синтезированы специально для использования в условиях функционирования систем теплоснабжения, и имеют постоянный состав, что гарантирует постоянство качества продукции от партии к партии. Именно синтетические полимеры показывают наибольшую эффективность в действии по предотвращению образования и удалению отложений. При сбросе части теплофикационной воды в канализацию все компоненты химического реагента полностью разлагаются до безопасных соединений. Необходимо отметить, что этот химический реагент характеризуется довольно высокой ценой.
Когда система теплоснабжения была заполнена и подпитывается предварительно умягченной водой рекомендуется использовать Advantage K350А; тип Advantage K350В рекомендуется для использования, когда необходимо существенно повысить уровень рН сетевой воды; тип Advantage K350D рекомендуется использовать, когда сетевая вода в системе теплоснабжения не проходила предварительного умягчения.
Advantage K350А и В дозируются непосредственно в сетевую воду, циркулирующую по системе отопления, в количестве 0.1…0.4 л/м3.
Одним из основных требований для обеспечения надежной эксплуатации современного водогрейного котла, является поддержание правильного водного режима. Водный режим котельной установки определяется набором контролируемых показателей качества сетевой воды и диапазонами нормативных значений этих контролируемых показателей. Требования к качеству воды для заполнения и подпитки систем теплоснабжения с водогрейными котлами регламентируются большинством производителей котельного оборудования, а также рядом специальных нормативных документов. Таким образом, водоподготовку в контурах водогрейных котлов и тепловых сетей с использованием отечественных комплексонов следует обязательно совмещать с деаэрацией, иногда с частичной деминерализацией исходной воды, а также с дозированием дополнительных химических реагентов для корректировки рН. Для организации подачи дополнительных химических реагентов, обычно, требуется своя точка ввода, и, соответственно, собственный насос-дозатор и расходная емкость.
Представляется интересным рассмотреть сравнительную характеристику КОМПОЗИЦИОННЫХ химических реагентов для коррекционной обработки сетевой воды в системах теплоснабжения. Такие химические реагенты призваны обеспечить коррекцию сразу нескольких параметров теплофикационной воды: значение рН, содержание растворенного кислорода и углекислого газа, накипеобразующее действие растворенных солей.
Одним из основных требований для обеспечения надежной эксплуатации современного водогрейного котла, является поддержание правильного водного режима. Водный режим котельной установки определяется набором контролируемых показателей качества сетевой воды и диапазонами нормативных значений этих контролируемых показателей. Требования к качеству воды для заполнения и подпитки систем теплоснабжения с водогрейными котлами регламентируются большинством производителей котельного оборудования, а также рядом специальных нормативных документов. Таким образом, водоподготовку в контурах водогрейных котлов и тепловых сетей с использованием отечественных комплексонов следует обязательно совмещать с деаэрацией, иногда с частичной деминерализацией исходной воды, а также с дозированием дополнительных химических реагентов для корректировки рН. Для организации подачи дополнительных химических реагентов, обычно, требуется своя точка ввода, и, соответственно, собственный насос-дозатор и расходная емкость.
Представляется интересным рассмотреть сравнительную характеристику КОМПОЗИЦИОННЫХ химических реагентов для коррекционной обработки сетевой воды в системах теплоснабжения. Такие химические реагенты призваны обеспечить коррекцию сразу нескольких параметров теплофикационной воды: значение рН, содержание растворенного кислорода и углекислого газа, накипеобразующее действие растворенных солей.
Одним из методов снижения энергозатрат является использование децентрализованных систем теплоснабжения для микрорайонов, жилищных комплексов, отдельных жилых зданий. Генерация тепла для децентрализованных систем теплоснабжения производится в водогрейных котлах, устанавливаемых компактно, в небольших отопительных котельных. Такие котельные, обычно, располагаются максимально приближенно к непосредственным потребителям тепловой энергии и обеспечивают местный подогрев сетевой воды для нужд отопления, вентиляции, горячего водоснабжения. Практика реализации современных схем децентрализованного теплоснабжения базируется на широком применении импортного оборудования, для установки в новых и реконструируемых котельных.
При несоблюдении требований к качеству сетевой воды, в водогрейных котлах может образовываться накипь, из-за образования отложений малорастворимых соединений кальция, магния, железа и кремния на внутренних поверхностях водной части. В результате, на теплопередающих поверхностях образуется твердый слой, препятствующий эффективной теплопередаче. Наиболее чувствительными к образованию накипи являются теплообменные поверхности пучков жаровых труб, проходящие через водную часть жаротрубных - газотрубных водогрейных котлов /1/. Возрастающее тепловое сопротивление, из-за слоя накипи, приводит к увеличению температуры жаровых труб со стороны топочной части. В результате, нарушение теплообмена приводит к значительному перегреву трубных поверхностей, повреждению конструкционных элементов и аварийным остановкам котельного оборудования. Накипь также образуется в экономайзерах, запорно-регулирующей арматуре, циркуляционных насосах и, в связанных с ними, трубопроводах.
Применение современного теплообменного оборудования, импортного и местного производства, также, предъявляет достаточно высокие требования к качеству теплофикационной воды. Например, пластинчатый теплообменный аппарат характеризуется весьма небольшими сечениями каналов проходящих потоков, которые, с большой вероятностью, могут подвергаться засорению. Рост накипных отложений или накопление продуктов коррозии на пластинчатых элементах приводит к постепенному снижению прохода теплообменника и снижению теплопередачи. Пленка отложений карбоната кальция (CaCO3), толщиной 2 мм, уменьшают теплопередачу элемента оборудования почти на 40%.
Крайне негативное воздействие на состояние внутренних металлических поверхностей элементов систем теплоснабжения оказывают низкие значения рН теплофикационной воды, содержание в ней коррозионно-активных газов, а также накопление продуктов коррозии, прежде всего, соединений железа. В частности, растворенные в воде, кислород и углекислый газ вызывают, так называемую, точечную коррозию элементов оборудования, образуя мелкие кратеры на поверхности металла. Некоторые из этих кратеров продолжают увеличиваться до возникновения свищей и аварийной остановки оборудования. При высоких температурах сетевой воды, агрессивность действия этих коррозионно-активных газов значительно увеличивается.
В отличие от промышленных предприятий, муниципальные эксплуатирующие организации, часто не в состоянии уделять достаточное внимание водоподготовке, что приводит к преждевременному ухудшению эксплуатационных характеристик теплообменного и котельного оборудования и аварийным ситуациям. Для соблюдения регламентированных норм эксплуатации котельного оборудования, снижения рисков внештатных остановок и аварийных ситуаций, буквального достижения экономии расхода энергоресурсов рекомендуется осуществлять качественную подготовку сетевой воды для систем теплоснабжения. В общем случае, подготовка воды, для заполнения и подпитки контуров водогрейных котлов и тепловых сетей, разделяется на до-котловую и внутри-котловую (коррекционную) стадии.
Докотловая стадия подготовки сетевой воды для систем теплоснабжения, обычно, включает несколько последовательных технологических операций: обезжелезивание, умягчение, термическую деаэрацию. Применение установок натрий-катионирования для снижения общей жесткости воды, перед ее подачей на заполнение или подпитку контура водогрейного котла или тепловой сети, обязательно связано с определенными капитальными и эксплуатационными затратами. Повсеместное использование термических деаэраторов, для удаления из подпиточной воды растворенных коррозионно-активных газов, часто оказывается экономически неэффективно, вследствие дополнительных энергетических затрат /2/.
Метод коррекционной обработки сетевой воды, с использованием химических реагентов, принципиально характеризуется тем, что при этом способе водоподготовки, с помощью специально подобранных компонентов, предотвращается развитие коррозии и образование накипных отложений в системе теплоснабжения. Обычно такой процесс коррекционной подготовки воды организуют следующим образом: с использованием специального насоса-дозатора в воду, циркулирующую в системе отопления, подают относительно небольшие количества специальных химических соединений – ингибиторов коррозии и образования отложений.
Существует целый ряд химических реагентов, производимых в России, таких как комплексоны на основе солей фосфорорганических кислот, которые рекомендуются к применению в контурах водогрейных котлов и тепловых сетей. Не вдаваясь в химическую сущность действия этих реагентов можно сказать, что все они, только лишь, препятствуют росту кристаллов малорастворимых солей жесткости на внутренних поверхностях элементов оборудования, не оказывая влияния на значение рН теплофикационной воды и содержание коррозионно-активных растворенных газов. Одно время, цинковый комплекс оксиэтиледендифосфоновой кислоты, Nа2ZnОЭДФ, позиционировался как химический реагент, совмещающий действие пленкообразующего ингибитора коррозии и противонакипное действие. Однако появившиеся в последние годы результаты исследований /3/, показывают, что эффективность действия данного реагента весьма не высока и использование его связано с рядом ограничений, в том числе по максимальной рабочей температуре, что делает маловероятным эффективное использование Nа2ZnОЭДФ при рабочей температуре воды в системе отопления выше +60С. К тому же, при планировании всех условий эксплуатации системы теплоснабжения, следует учитывать определенную токсичность входящих в состав данных реагентов химических соединений.
Как указано в /4/, использование фосфорорганических комплексонов в системах теплоснабжения, без определения нормативных условий их применения, нередко приводит к отрицательным последствиям. Это связывается с тем, что концентрация активного компонента в товарном комплексоне менялась от партии к партии, что не позволяло выдерживать эффективную дозировку реагента достаточно точно.
JurbySoft 12(фирма - производитель Jurby Watertech International)
Данный химический реагент представляет жидкий товарный продукт, предназначенный для подготовки воды в системах отопления с водогрейными котлами, подпитка которых осуществляется предварительно деаэрированной или недеаэрированной водой. Функционально, реагент применяется для предотвращения развития процессов коррозии и образования отложений. Максимальная допустимая рабочая температура составляет + 200ºС. В состав химического реагента входят: органические и неорганические фосфаты, гидроксид натрия, лигнины, танины, дисперсанты. В техническом описании товарного продукта указано, что реагент связывает растворенный кислород, нейтрализует свободную угольную кислоту, предотвращает образование отложений, способствует разрушению существующих отложений, действуя как диспергент. В качестве одного из агентов для ингибирования коррозии выступают фосфаты, образующие на внутренних металлических поверхностях фосфатную пленку. Также, фосфаты способствуют растворению некоторых видов отложений. Наличие в составе реагента свободной щелочи увеличивает рН сетевой воды, тем самым способствуя нейтрализации растворенного углекислого газа, с его переводом в форму карбонат-иона. В состав химического реагента, также, входит лигнин, по всей видимости, в виде лигносульфонатов, образующихся в процессах сульфитной варки древесины. Лигносульфонаты представляют собой своеобразные ПАВ, которые могут препятствовать образованию новых отложений на теплопередающих поверхностях водогрейного котла и внутренних стенках трубопроводов в теплосети и удалению уже имеющихся отложений. Природное происхождение лигнина обусловливает непостоянство его химического состава, а значит и непостоянство свойств товарного продукта на его основе. Рекомендуемая, в техническом описании, дозировка химического реагента JurbySoft 12 составляет 1 л на 1 м3 воды.
NALCO 77385 (фирма-производитель Nalco Company)
Данный химический реагент предназначен для предотвращения развития коррозии и образования отложений в закрытых системах теплоснабжения. Основу химического реагента представляет композиционная смесь органических и неорганических ингибиторов коррозии, включающая компоненты на основе молибдат- и нитрит-ионов, свободную щелочь для коррекции рН сетевой воды и дисперсанты. Следует отметить, что присутствие в составе товарного продукта токсичных молибдат- и нитрит-ионов сильно ограничивает возможность использования данного реагента, в связи с трудностью его утилизации.
Рекомендуемая дозировка химического реагента NALCO 77385 составляет 5000-7000 г на 1 м3 воды в системе теплоснабжения.
Hydro X (фирма-производитель Hydro X)
Химический реагент представляет собой жидкий товарный продукт, используется для коррекционной обработки сетевой воды в контурах водогрейных котлов и тепловых сетей. Анализируя состав этого химического реагента, приведенный в техническом описании, можно сделать вывод о некоторой аналогии с Jurby Soft 9. Особенностью данного реагента является наличие в его составе сравнительно высокой концентрации гидроксида натрия (20 г/л), что ограничивает возможность эффективной коррекции рН сетевой воды. Hydro X позиционируется как универсальный химический реагент для применения, как в водогрейных, так и в паровых котлах. Полный состав Hydro X включает лигнин, танин, гидроксид натрия, фосфат натрия, альгинат натрия, крахмал, гликоль.
Химический реагент представляет собой жидкий товарный продукт, используется для коррекционной обработки сетевой воды в контурах водогрейных котлов и тепловых сетей. Анализируя состав этого химического реагента, приведенный в техническом описании, можно сделать вывод о некоторой аналогии с Jurby Soft 9. Особенностью данного реагента является наличие в его составе сравнительно высокой концентрации гидроксида натрия (20 г/л), что ограничивает возможность эффективной коррекции рН сетевой воды. Hydro X позиционируется как универсальный химический реагент для применения, как в водогрейных, так и в паровых котлах. Полный состав Hydro X включает лигнин, танин, гидроксид натрия, фосфат натрия, альгинат натрия, крахмал, гликоль.
Рекомендуемая дозировка химического реагента Hydro X составляет 1 л на 1 м3 воды при заполнении системы теплоснабжения и 0,5 л на 1 м3 при последующей подпитке.
Целесообразность качественной подготовки сетевой воды для водогрейных котлов и тепловых сетей, с использованием специальных химических реагентов, представляется очевидной. Для эксплуатирующих организаций ЖКХ, наиболее перспективным оказывается использование товарных продуктов уже готовых к непосредственному употреблению, которые бы обеспечивали одновременную коррекцию нескольких параметров сетевой воды и способствовали бы, в целом, стабилизации водно-химического режима котельной. Внедрение новых технологий и эффективных реагентов для водоподготовки в системах теплоснабжения, несомненно, должно способствовать улучшению качества эксплуатации теплогенерирующего оборудования и реальному снижению энергетических затрат.
Список использованных источников.
1. Васильев А.В. Особенности водного режима при эксплуатации современных жаротрубных водогрейных котлов. // Новости теплоснабжения, апрель 2002, № 4 (20), С. 50-52.
2. Жаднов.О.В. Опыт оптимальной организации водно-химического режима отопительных котельных малой и средней мощности. // Новости теплоснабжения № 5, май 2007 С.28-29.
3. О применении цинкового комплекса ОЭДФ в системах теплоснабжения и горячего водоснабжения. // Потапов С. А. Дрикер Б. Н. Цирульникова Н. В., ФГУП "ИРЕА", г. Москва Энергосбережение и водоподготовка. 2004. №3 с. 57-60 (www.orghim.mi.ru/4.html)
4. Ковалева Н. Е., Рудакова Г. Я. Теория и практика применения комплексонов для обработки воды // "Новости теплоснабжения", № 8, (24), август, 2002, С. 43-45
