Основа предлагаемых нами решений - это реагенты для коррекционной подготовки воды. При реагентной водоподготовке, в воду дозируют специальные вещества, позволяющие избежать коррозии и образования отложений:
Реагенты для паровых котлов
Реагенты для водогрейных котлов, систем отопления и охлаждения
Реагенты для систем охлаждения
Биоциды и Реагенты для снижения пенообразования
Реагенты для очистки мембран и катионитов
Метод подготовки воды с использованием реагентов принципиально отличается тем, что с помощью специально подобранных компонентов предотвращается образование накипи и развитие коррозии на внутренних поверхностях конструкционных элементов систем отопления. При этом нет необходимости полностью удалять малорастворимые соединения, образующиеся при нагреве теплофикационной воды и формирующие накипь, а также кислород и углекислый газ, являющиеся причиной коррозии из воды. Представляемые нами реагенты для коррекционной подготовки воды являются комплексными. То есть, такие химические реагенты призваны обеспечить коррекцию сразу нескольких параметров теплофикационной воды: значение рН, содержание растворенного кислорода и углекислого газа, накипеобразующее действие растворенных солей.
Advantage K350 (фирма-производитель Solenis)
Химический реагент комплексного действия, предназначенный для предотвращения развития коррозии и образования отложений в системах отопления с местным нагревом. Данный товарный продукт эффективно связывает растворенный кислород даже при низких температурах, способствует коррекции уровня рН теплофикационной воды, поглощает свободную двуокись углерода. В состав химического реагента входят: N, N –диэтилгидроксиламин, 2-амино-2-метил-1-пропанол, гидроксид калия, смесь синтетических полимеров. и защищает медные и бронзовые компоненты. 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.
В химических реагентах серии Advantage K350 для связывания кислорода используется N, N –диэтилгидроксиламин, который относится к классу органических аминов. N, N –диэтилгидроксиламин, также, способствует формированию магнетитовой пленки, предохраняющей от коррозии внутренние поверхности элементов систем отопления. 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 гидроксидоми калия или натрия, так как не приводит к существенному увеличению солесодержания и электропроводности оборотной воды в системе отопления. Растворимые полимеры, входящие в состав реагента синтезированы специально для использования в условиях функционирования систем отопления, 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.
Когда система отопления заполнена и подпитывается предварительно умягченной водой рекомендуется использовать Advantage K350А; тип Advantage K350В рекомендуется для использования, когда необходимо существенно повысить уровень рН теплофикационной воды; тип Advantage K350D рекомендуется использовать, когда вода в системе отопления не проходила предварительного умягчения.
Advantage K350А и В дозируются в непосредственно в воду, циркулирующую по системе отопления, в количестве 0.2…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 контурной воды и диапазонами нормативных значений этих контролируемых показателей. Требования к качеству воды для заполнения и подпитки систем отопления с водогрейными котлами регламентируются большинством производителей котельного оборудования, а также рядом специальных нормативных документов. Для соблюдения регламентированных норм и, соответственно, поддержания правильного водного режима котельной установки, требуется подготовка теплофикационной воды. В общем случае, подготовка воды для заполнения контуров водогрейных котлов и тепловых сетей состоит из предварительной (до-котловой) и коррекционной (внутри-котловой) стадий. В кругу профессионалов известно, что использование неподготовленной воды в качестве теплоносителя часто приводит к значительному снижению КПД котельного оборудования, вследствие образования различного рода отложений на теплообменных поверхностях, а также развитию коррозионных повреждений оборудования и трубопроводов.
Накипь возникает в результате образования отложений малорастворимых соединений кальция, магния, железа и кремния на внутренних поверхностях теплопередающих элементов систем отопления и, в результате, образует твердый слой, препятствуя эффективной теплопередаче. Наиболее чувствительными к образованию накипи являются теплообменные поверхности пучков жаровых труб, проходящие через водную часть жаротрубных - газотрубных водогрейных котлов /1/. Растущее тепловое сопротивление 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.
Растворенный 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 агрессивность действия этих коррозионно-активных газов увеличивается.
Негативное воздействие на состояние металлических поверхностей в системах отопления оказывают низкие значения рН теплофикационной воды, а также накопление продуктов коррозии, прежде всего, соединений железа.
Применение установок натрий-катионирования для снижения общей жесткости воды, перед подачей на заполнение или подпитку контура котла или тепловой сети, связано с определенными капитальными и эксплуатационными затратами. Повсеместное использование деаэраторов для удаления растворенных коррозионно-активных газов из теплофикационной воды оказывается экономически неэффективно, вследствие высоких энергетических затрат /2/.
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, препятствующих малорастворимым солям жесткости осаждаться на теплопередающих поверхностях в виде накипи. Иногда, при этом, общая жесткость воды в системе отопления остается равной общей жесткости исходной воды, поступающей на подпитку.
Существует целый ряд химических реагентов производимых в России, таких как: ИОМС, ОЭДФ, АФОН, ПАФ, НТФ и др, комплексонов на основе солей фосфорорганических кислот, рекомендуемых к применению в контурах водогрейных котлов и тепловых сетей для связывания части ионов жесткости в растворимые соединения. 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. 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 рабочей температуре, что делает маловероятным эффективное использование Nа2ZnОЭДФ при рабочей температуре воды в системе отопления выше +60С. К тому же, при планировании условий эксплуатации системы отопления, следует учитывать определенную токсичность входящих в состав данных реагентов химических соединений.
Как указано в /4/, широкое применение комплексонов на основе фосфонатов нередко приводит к отрицательным последствиям (забивание проходов в пучках теплообменных трубок сетевых подогревателей карбонатами кальция и магния). Это связывается с тем, что концентрация активного компонента в комплексоне менялась от партии к партии, что не позволяло выдерживать эффективную дозировку реагента достаточно точно.
Таким образом, подготовку воды в контурах водогрейных котлов и тепловых сетей с использованием комплексонов типа ИОМС, ОЭДФ и т. д. следует 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.
JurbySoft 9 (фирма - производитель Jurby Watertech International)
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 применяется для предотвращения развития процессов коррозии и образования отложений. Максимальная рабочая температура составляет + 200 0С. 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 агента для ингибирования коррозии выступают фосфаты, образующие на поверхности металла фосфатную пленку. Также, фосфаты способствуют растворению некоторых видов отложений. Присутствие щелочи увеличивает рН, тем самым способствуя нейтрализации растворенного углекислого газа, с его переводом в форму карбонат-иона. Лигнин является природным высокомолекулярными полимером. В состав химического реагента лигнин входит, 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. Практическая дозировка химического реагента JurbySoft 9 составляет 1 л на 1 м3 воды в системе отопления.
NALCO 77385 (фирма-производитель Nalco Company)
Химический реагент предназначен для предотвращения развития коррозии и образования отложений в закрытых системах тепло-водоснабжения. В состав химического реагента входит смесь органических и неорганических ингибиторов коррозии, включая компоненты на основе молибдат- и нитрит-ионов, щелочь для коррекции рН 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 составляет 5000-7000 г на 1 м3 воды в системе отопления.
Hydro X (фирма-производитель Hydro X)
Химический реагент представляет собой жидкий товарный продукт, используется для коррекционной подготовки теплофикационной 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 присутствие гидроксида натрия в сравнительно высокой концентрации (20 г/л), что ограничивает возможность эффективного его использования для коррекции рН. Химический реагент Hydro X позиционируется как универсальный для применения, как в водогрейных котлах, так и в паровых. 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 отопления и 0,5 л на 1 м 3 при последующей подпитке.
Таким образом, необходимость стадии коррекционной (внутри-котловой) подготовки воды для водогрейных котлов и тепловых сетей с использованием специальных химических реагентов очевидна.
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 ( http://www.rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=539 )
4. Ковалева Н. Е., Рудакова Г. Я. Теория и практика применения комплексонов для обработки воды // "Новости теплоснабжения", № 8, (24), август, 2002, С. 43-45
Авторы:
Мацура Виктор Александрович, к.х.н.
начальник отдела промышленной водоподготовки АКВА Композит
Жихарев Дмитрий Андреевич, к.х.н.
инженер-технолог отдела промышленной водоподготовки АКВА Композит
