Проблема образования отложений в технологическом и теплообменном оборудований и трубопроводах

Введение.

Во всём мире проблема образования отложений в технологическом и теплообменном оборудований и трубопроводах не теряет актуальности. Например, страны Евросоюза ежегодно на борьбу с этим явлением выделяют около 2 млрд. евро – до 14% годового бюджета организации.

В отечественной теплоэнергетике для предотвращения различного рода отложений и коррозии подготовка подпиточной воды систем теплоснабжения в общем случае включает следующие ресурсо- и энергоёмкие стадии обработки воды:

а) удаление из воды катионов накипеобразователей умягчением или частичным обессоливанием воды для предотвращения накипеобразования;

б) удаление из воды агрессивных газов O₂ и CO₂ атмосферной, вакуумной или химической деаэрацией для предотвращения коррозии.

Для обоих стадий обработки воды характерно значительное и чрезвычайно неэффективное ресурсо- и энергопотребление. В последние годы для предотвращения образования отложений широко применяются фосфоновые кислоты и соединения на их основе (фосфонаты). Это, прежде всего, 1-гидроксиэтилиден-1.1-дифосфоновая кислота, в русскоязычных источниках она сокращенно обозначается как ОЭДФ, нитрилотриметилфосфоновая кислота (НТФ), ингибитор отложения минеральных солей (ИОМС-1), их цинковые комплексы и другие реагенты. Затраты на обработку воды фосфонатами в 10-20 раз ниже, чем при традиционном умягчений воды.

В технической литературе эти реагенты встречаются под названием: антинакипины, комплексоны, органофосфонаты, фосфонаты и т.д.

При принятии решения о практическом применении того или иного ингибитора необходимо четко представлять, что в настоящее время универсального реагента, позволяющего решить проблемы накипеобразования и (или) коррозии в любых условиях, не существует. Область эффективного применения фосфонатов в значительной степени ограничена действием целого ряда разнонаправленных факторов.

Не случайно в последние десятилетия усилия специалистов направлены на поиск и разработку новых, экологически чистых и более эффективных ингибиторов:

1) целенаправленное изменение химической структуры фосфоновой кислоты для придания ей или её комплексам с нетоксичными металлами высокой защитной способности;

2) создание реагентов и композиций многоцелевого назначения для одновременного подавления отложения соли, кислородной и электрохимической коррозии и биологических обрастаний в системах охлаждения и теплоснабжения;

Знание и понимание механизмов ингибирования, влияния отдельных факторов на характеристики протекающих в водных средах процессов обуславливают и успешность применения ингибиторов в целом. А пренебрежение основополагающими и фундаментальными закономерностями в этой области (или простое незнание) закономерно ведёт к повреждению оборудования.

Общие положения.

В процессе эксплуатации систем оборотных систем охлаждения, дистилляционных опреснительных установок и испарителей, паровых котлов низкого давления при нагреве воды может достигаться пересыщение воды солями жесткости, что приводит к образованию накипи на теплообменных поверхностях. При высокой коррозионной агрессивности воды происходит коррозионное разрушение металла технологического оборудования и трубопроводов, накопление продуктов коррозии в воде приводит к образованию на теплообменных поверхностях железоокисных отложений. Наличие накипи и отложений затрудняет теплообмен, снижает эффективность работы оборудования и может привести к аварийному повреждению оборудования.

В соответствии с ПТЭ ЭС и С (п. 4.2.1.) и ПБ 10-574-03 (статья 8.1.1.) водно-химический режим (ВХР) должен обеспечить работу оборудования без повреждений его элементов и снижения экономичности, вызванных коррозией внутренних поверхностей, а также без образования накипи и шлама.

В соответствии с ПБ 10-574-03 допускается применение новых эффективных способов обработки воды, гарантирующих выполнение требований статьи 8.1.1.

В соответствии с указанием статьи 8.2.3 ПБ 10-574-03 и пункта 4.8.3 ПТЭ ЭС и С согласование применения новых методов водоподготовки и ВХР возложено на РАО «ЕЭС России».

Технология стабилизации воды Композицией ККФ является альтернативой традиционного умягчения воды и последующей её деаэрации и обеспечивает:

1) предельное упрощение технологической схемы водоподготовительной установки (ВПУ), исключение загрязнения водоёмов стоками от замещаемых ВПУ, значительное сокращение эксплуатационных затрат на обработку воды;

2) предотвращение накопления соединений железа  воде и образование железоокислых отложений;

3) значительное уменьшение повреждаемости оборудования и трубопроводов от внутренней коррозии;

4) предотвратить загрязнение водоёмов стоками от замещаемых установок химводообработки;

5) значительно сократить эксплуатационные затраты на подготовку подпиточной воды;

6) восстановить пропускную способность трубопроводов за счёт разрушения имеющихся в системах отложений.