Борьба с накипеобразованием и коррозией

Создание энергосберегающих процессов и оборудования, позволяющих обеспечить экономию топливных и энергетических ресурсов, является важнейшей задачей современного производства.

Один из путей решения этой проблемы состоит в обеспечении надежной и эффективной работы теплоэнергетической аппаратуры.

Предприятия являются мощными потребителями воды из поверхностных и подземных источников. В результате минерализация водоисточников, а также многократное использование сточных вод вызывают загрязнение оборудования систем теплообмена отложениями малорастворимых солей и продуктов коррозии. Интенсивное солеобразование характерно для теплообменных аппаратов систем охлаждения и нагревания.

В природной воде содержатся примеси в виде:

- взвешенных веществ (песок, частицы глины и др.);

- коллоидно-растворенных соединений (продукты распада растительных организмов);

- растворенных солей (хлористый магний (MgCl₂), хлористый кальций (CaCl₂), сульфаты магния (MgSO₄) и кальция (CaSO₄), карбонатные и бикарбонатные соли кальция или магния (CaCО₃, MgCО₃, Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂) и др.);

- различных соединений железа, кремния, алюминия;

- растворенных газов (кислород, углекислый газ и др.).

Наличие указанных примесей не позволяет применять без предварительной обработки исходную (сырую) воду для питания котлов и тепловых сетей, так как это приводит:

- к образованию накипи (при Ж = 4-16 мг-экв/дм³ толщина накипи в котлах - 2 см; в сетевых трубах - 0, 7 см; в конвективной части котла диаметр - d = 100 мм, через 2 года d = 20 мм);

- снижению КПД котлов;

- значительному перерасходу топливных и энергетических ресурсов;

- снижению эффективности работы оборудования;

- выходу оборудования из строя.

Достижение эффективности эксплуатации объектов коммунальной теплоэнергетики и теплофикационных систем невозможно без качественной подготовки воды. Основными путями решения этой проблемы являются:

- периодическая химическая очистка оборудования путем растворения отложений;

- обессоливание воды;

- стабилизационная обработка воды с помощью ингибиторов солеотложений, в ходе которой в подпиточную воду вводятся химикаты, препятствующие образованию накипи.

Главными показателями качества воды являются:

- прозрачность - характеризуется содержанием в ней взвешенных примесей (мг на 1 кг воды);

- сухой остаток (мг/кг) - представляет собой общее количество растворенных в воде веществ;

- щелочность - выражает количество находящихся в воде щелочных соединений (гидратов, карбонатов и бикарбонатов);

- жесткость - характеризует общее содержание в воде солей кальция и магния.

Жесткость разделяется:

- на постоянную (некарбонатную), которая обусловлена содержанием в воде сульфатов (MgSO₄, CaSO₄) и хлоридов (MgCl₂, CaCl₂), которые образуют плотный осадок - накипь;

- временную, которая определяется содержанием в воде бикарбонатов (Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂), которые выпадают в виде рыхлого осадка.

За единицу измерения жесткости воды принят мг-экв/кг, что соответствует содержанию в 1 кг воды 28 мг окиси кальция или 21 мг окиси магния.

По общей жесткости все природные воды условно можно разделить на три группы:

· мягкие (Ж_О £ 4 мг-экв/кг);

· средней жесткости (Ж_О = 4¸ 7 мг-экв/кг);

· жесткие (Ж_О > 7 мг-экв/кг).

Подпиточная вода должна удовлетворять требованиям норм, приведенным в СНиП 11-36-73. При наличии водоразбора для горячего водоснабжения должна соответствовать по всем показателям питьевой воде (ГОСТ 2874-73).

Показатели качества подпиточной питьевой воды [5]:

Жесткость (Ж₀, мг-экв/л) Ж₀ < 10.

Содержание кремнекислоты (SiO₃, мг/л) SiO₃ < 100.

Содержание растворенного кислорода (O₂, мг/л) O₂ < 30.

Содержание железа (Fe, мг/л) Fe < 35.

Содержание меди (Cu, мг/л) Cu < 20.

Содержание масла (мг/л) < 1.

Кислотность воды pH = 7¸ 8, 5.

pH позволяет судить о кислотности и щелочности воды:

pH < 7 - кислая среда;

pH = 7 - нейтральная среда;

pH > 7 - щелочная среда.

Методы водоподготовки следующие:

· механический;

· коагуляция;

· обессоливание;

· обескремнивание;

· предотвращение от коррозии.

Механическийи метод предусматривает удаление взвешенных примесей из воды путем отстаивания и фильтрования в специальных устройствах - механических (осветлительных) фильтрах. В качестве фильтрующих материалов применяют: кварцевый песок, мраморную крошку, антрацит, блок биологической загрузки ББЗ-65 (ПНД 273-79), модификации - ББЗ-65Н, ББЗ-65Х, ББЗ-65МН производства ООО «Техводполимер»(республика Башкортостан, г. Стерлитамак) [4] и др.

Коагуляция - удаление коллоидных примесей.

Коагулянты: сульфат алюминия, оксихлорид алюминия (ОХА), оксихлорид алюминия «Люкс» (производитель ЗАО «Сибресурс», г. Новосибирск) и др.

Обессоливание (умягчение) - это предотвращение образования накипи. Основной принцип обессоливания - с помощью различных механизмов осуществляется воздействие на воду и на процесс формирования кристаллов солей жесткости. Существующие методы обессоливания подразделяют на две основные группы: с изменением и без изменения агрегатного состояния воды. К первой группе методов относят дистилляцию, нагрев воды до сверхкритической температуры (350 ^оС), замораживание, газогидратный метод. Ко второй относят:

· химический;

· мембранный;

· реагентные, применение ингибиторов;

· диализные - магнитный, электромагнитный, электрохимический;

· комбинированные.

Выбор метода умягчения воды определяется ее:

- качеством исходной воды;

- химическим составом;

- требованиями к качеству обработанной воды;

- требуемой степенью умягчения;

- производительностью установки;

- технико-экономическими показателями.