МАТЕРИАЛЫ II КОНФЕРЕНЦИИ ЧАСТЬ I

«СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОДОПОДГОТОВКИ И ЗАЩИТЫ ОБОРУДОВАНИЯ ОТ КОРРОЗИИ И НАКИПЕОБРАЗОВАНИЯ»

(22-24 мая 2007 года, г. Москва, ГК «Измайлово»)

	Стр
Применение фосфонатов для стабилизационной обработки воды в системах теплоснабжения . Г.Я. Рудакова, к.х.н., А.А. Кугушев, ООО «НПФ Траверс», г. Москва	2
Опыт консервации и защиты оборудования тепловых сетей от внутренней коррозии Композицией ККФ. С.А. Потапов, ООО «ИТЦ ОРГХИМ», г. Казань	13
Результаты внедрения стабилизационной обработки воды на некоторых предприятиях теплоснабжения города Москвы. Е.А. Сучкова, ООО«НПФ Траверс»; С.В. Троц ЗАО «РНПК Вектор», г. Москва	19
Информационное сообщение об использовании ингибитора «Аминат – А» на ОАО «ЗСМК». Е.Г.Краснова, ООО «Аквахим - К», г. Новокузнецк	21
Программа технологического расчета систем обратного осмоса и нанофильтрации с использованием сервисных реагентов серии АМИНАТ. А.Г. Первов, ООО «Уотерлэб», Г.Я.Рудакова Г.Я, ООО «НПФ «Траверс», г. Москва	22
Опыт применения антискалантов для предотвращения загрязнения мембранных элементов в установках обратного осмоса ОАО «ММК» Е.Н.Волкова, ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат», А.А.Волков, ООО «Химпром», г.Магнитогорск	30
Новые тенденции в применении мембранных технологий для водоподготовки. Первов А.Г., Андрианов А.П., Кондратьев В.В., Спицов Д.В. Кафедра Водоснабжения МГСУ, г.Москва.	35
О ПРАКТИЧЕСКОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ИНГИБИТОРА ОСАДКООБРАЗОВАНИЯ АМИНАТа – К М.С. Краснов, В.В.Быков, А.В. Аникеев, фирма «Экодар», г. Москва.	44
Новый взгляд на устаревшее оборудование предочистки ХВО М.А. Градусова,, И.С. Балаев., О.Б. Яковенко, ООО «ФинИнвестКом», г. Москва	49
Коррекционные водно-химические режимы паровых котлов с использованием реагентов марки АМИНАТ. О.В. Гусева; Н.Е.Ковалева, ООО «НПФ Траверс», г. Москва	53
Предотвращение углекислотной коррозии пароконденсатных трактов паровых котлов на предприятиях ОАО «Пивоваренная компания «Балтика» (г. Санкт-Петербург, г.Тула). Г.В. Черкаев, ООО «Интрэй Северо-Запад», г. Санкт-Петербург	58
Защита ОТ коррозии пароконденсатного тракта паровых котлов котельной установки № 12 Рязанской НПК. О.П. Мехина, РНПК, г.Рязань	61
Использование портативных приборов в экспресс-определении параметров химического состава водных сред С. В.Шорин, ООО «Эконикс-Эксперт», г. Москва	64
Способы снижения щелочности питательной воды в схемах водоподготовки. Е.В. Угай, «Пьюролайт Интернэшнл Лимитед», г. Москва.	66
УСЛОВИЯ ЭФФЕКТИВНОГО ПРИМЕНЕНИЯ ОТМЫВОЧНЫХ КОМПОЗИЦИЙ. Е.А. Сипилина, В.Е.Ларченко, ООО «НПФ Траверс», г.Москва	71
Оборудование и реагенты производства BWT для мойки теплообменного оборудования. М.Р. Петров, ООО «BWT – сервис», г.Москва	73
Отличительный механизм антинакипного действия и практика использования электрохимического способа водоподготовки Е.К. Казимиров, О.Е.Казимиров, ООО «Азов», г. Дзержинск	77
Подготовка воды методом витализации приборами biobird@фирмы WEITZWASSERWELT В.В.Шваб, ООО «Экотерм», г.Мытищи.	86
Внедрение магнитных шламоотводителей OISm и MOS – эффективный метод совершенствования и модернизации систем теплоснабжения Е.Л. Апарин, «НПФ «РАСКО», г. Москва.	91
СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К РЕКОНСТРУКЦИИ СУЩЕСТВУЮЩИХ ХИМИЧЕСКИХ ЦЕХОВ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИХ РАБОТЫ А.Г. Салов, СамГТУ, г. Самара	96

Применение фосфонатов для стабилизационной обработки воды в системах теплоснабжения

Г.Я. Рудакова, к.х.н., А.А. Кугушев, ООО «НПФ Траверс», г. Москва

Борьба с накипеобразованем – основная задача, решаемая в процессе водоподготовки на различных энергообъектах, так как загрязнение поверхностей теплообменного оборудования отложениями минеральных солей приводит к снижению эффективности работы оборудования, а зачастую и выходу его из строя.

Для снижения тенденции образования накипи на поверхности теплообмена обычно прибегают к обессоливанию воды с помощью ионообменных установок. Недостатками умягчения воды ионным обменом является значительное количество высокоминерализованных сточных вод и большой расход свежей воды на собственные нужды химводоочистки.

В настоящее время все большее распространение получает так называемый «комплексонный» стабилизационный метод водоподготовки, при котором для борьбы с процессом солеотложений в подпиточную воду, прошедшую стадию предочистки, добавляют незначительное количство (2,5 – 20 мл/м3) подобранного для данного объекта ингибитора солеотложений, который не умягчает обрабатываемую воду, не выводит соли жесткости, а препятствует образованию накипи на теплопередающих поверхностях.

В данном случае ингибирование процесса солеотложений основано на явлении порогового или субстехиометрического эффекта.

Явление порогового эффекта было открыто в середине 30-ых годов прошлого столетия, когда было найдено, что гексаметафосфат в дозах порядка 1- 10 миллионных долей способен задерживать или ингибировать выделение твердой фазы из пересыщенных растворов карбоната кальция. С этого времени полифосфаты широко используют в качестве ингибиторов Недостатками применения полифосфатов в качестве ингибиторов процесса солеотложений является подверженность их к гидролизу, образование фосфатного шлама, низкий уровень карбонатной жесткости обрабатываемой воды.

Позже обнаружили, что способностью ингибировать процесс осадкообразования обладают и фосфорорганические соединения-фосфонаты. При этом следует отметить, что фосфонаты более устойчивы к гидролизу и эффективность их как ингибиторов процесса солеотложений в 5-10 раз выше, чем при применении неорганических солей.

Собственно пороговым эффектом называют предотвращение осадкообразования в пересыщенных растворах неорганических солей субстехиометрическими количествами ингибитора. Например, при сливании раствора хлорида кальция и карбоната/бикарбоната натрия в присутствии 10-4 % оксиэтилидендифосфоновой кислоты при рН 8.5 осаждение 0,16% карбоната кальция полностью ингибируется не меньше, чем на 7 дней при комнатной температуре. Заметим, что в данных условиях, но при отсутствии фосфоната, растворимость карбоната кальция составляет 0.06%.

Стабилизации при комнатной температуре 0,16%-ного раствора карбоната кальция достигается при мольном соотношении [карбонат кальция:ОЭДФ] ~ 3300:1, что лежит далеко за пределами стехиометрического соотношения 1:1. (Заметим, что при применения Трилона Б предотвращение выпадения карбоната кальция из раствора при тех же условиях осуществляется при мольном сооношении [карбонат кальция : Трилон Б] ~ 1:1).

Величина порогового эффекта зависит от природы ингибируемой воды и состава ингибитора.

Влияние мольного соотношения ингибитор/кальций на процесс ингибирования носит немонотонный характер (рис.1). При слишком малых количествах фосфонат не в состоянии замедлить кристаллизацию, и в системе образуется осадки. Далее, по мере относительного увеличения содержания ингибитора наблюдается область А субстехиометрического ингибирования, т.е. область образования устойчивых коллоидных систем. При дальнейшем увеличении концентрации ингибитора вновь образуется зона «неоднородности В», что, по-видимому, связано с нарушением устойчивости коллоидов. Эта область наименее изучена. Наконец, при превышении соотношения [ИНГИБИТОР : Са ] больше 1 система переходит в область истинных растворов в результате стехиометрического комплексообразования. В этой области кальций уже не определяется обычным титрованием.

Использование фосфорорганических комплексонов для стабилизационной обработки воды начато ИРЕА совместно с Урал ВТИ, ВОДГЕО, ВТИ, МЭИ в 1970г.

В последние десятилетия антинакипины на основе органофосфонатов широко внедряются в практику при эксплуатации водооборотных систем охлаждения и теплоснабжения.

Применение комплексонов в теплоэнергетике.

Для комплексонного водно-химического режима теплоэнергетических систем промышленного и жилищно-коммунального назначения в качестве антинакипинов-ингибиторов солеотложений применяются соединения, содержащие фосфоновые группы - РО3(ОН)2, такие как ОЭДФ, НТФ, ИОМС, АМИНАТ марок А, К, ОД и др.

При этом фосфонаты в зависимости от условий применения могут снижать интенсивность коррозии стали в водной среде в несколько раз при прочих равных условиях.

Антинакипное действие фосфонатов-антинакипинов определяется их адсорбцией на активных центрах микрозародышей кристаллов, тормозящей или предотвращающей образование кристаллов в пересыщенном растворе. В результате раствор находится в пересыщенном ( возможно коллоидном ) состоянии без образования накипи. Это позволяет во многих случаях применять для теплосети природную (желательно деаэрированную) воду.

Исключение ХВО приносит высокий экономический эффект, что определяет интенсивное внедрение антинакипинов на энергообъектах. В то же время нередки случаи, когда внедрение антинакипинов с отключением ХВО приводит к отрицательным результатам.

На основании анализа причины неэффективности применения технологии стабилизационной обработки воды ингибиторами солеотложений на ряде объектов можно сделать вывод о том, что во всех этих случаев не были проведены грамотные исследования по подбору эффективного для каждой системы состава ингибитора, не проводился в полной мере контроль над процессом стабилизационной обработки воды в период внедрения, не учитывались теплотехнические характеристики объекта.

В некоторых случаях определенную роль может играть и нечеткое представление о физико-химических процессах, протекающих при накипеобразовании и применении фосфонатов.

Например, адсорбционный механизм воздействия антинакипинов позволяет предположить, что доза ингибитора в обрабатываемой воде должна быть в определенной степени пропорциональна количеству образовавшейся накипи. В свою очередь упрощенные представления о накипеобразовании дают возможность считать, что количество образующейся накипи будет зависеть от карбонатного индекса (Ик) воды и температуры. В результате таких представлений появляются рекомендации поддерживать определенную дозу антинакипинов в зависимости от Ик и температуры сетевой воды. При этом не учитываются остальные параметры обрабатываемой воды.

Для оценки правильности этих рекомендаций нами проведено сравнение их с результатами, полученными нами при внедрении на объектах стабилизационной обработки воды с помощью фосфонатов-антинакипинов

В итоге оказалось, что установить прямую зависимость между величиной Ик и дозой антинакипина невозможно. Это связано с тем, что на накипеобразующие свойства воды оказывает не только величина Ик, но и соотношение между содержанием кальция и магния в ней, общий солевой состав, природа находящихся в воде органических соединений.

При использовании антинакипинов в системе теплоснабжения необходимо экспериментальное определение марки и эффективной дозы ингибитора на воде конкретного объекта.

При отработке технологии применения фосфонатов принципиальное значение имеет также воспроизведение в опытах реальных условий работы теплообменного оборудования, поэтому исследования проводятся в автоклавах на реальных образцах подпиточной воды объекта при давлении ~2 атм и температуре 1200С.

Эффективность антинакипина определяют по изменению содержания кальция или величины общей жесткости, процент ингибирования рассчитывается по формуле:

Z % = (Ж кон / Жисх )·100.

Примеры по выбору эффективной марки ингибитора представлены в таблице 1

Результаты экспериментального выбора антинакипина

При внедрении стабилизационной обработки воды на объекте помимо изменения величины обжей жесткости необходимо следить за постоянством содержания ингибитора в обрабатываемой воде.

Таким образом, основными условиями получения положительного результата при введении стабилизационного комплексонного метода водоподготовки являются:

- грамотно подобраные для данного объекта состав ингибитора и его рабочая доза;

- регулярный химический контроль над параметрами отработанного в период запуска режима и его эффективностью.

При соблюдении заданных для данного объекта технологических параметров (химический состав питательной воды, состав и концентрация ингибитора накипеобразования, температурный. режим) способ обеспечивает полное предотвращение отложений малорастворимых солей кальция и магния на поверхностях теплопередающих поверхностях энергетического оборудования.

При этом следует отметить, что при внедрении технологии стабилизационной обработки воды фосфонатами – ингибиторами солеотложений не исключаются предусмотренные для данного объекта антикоррозионные мероприятия в том числе деаэрация подпиточной воды.

Необходимость совместного использования технологии стабилизационной обработки воды и химического обескислороживания зависит от величины подпитки и объема контура теплосети. При незначительных величинах подпиточной воды влияние растворенного кислорода на скорость коррозионного процесса ограничивается в присутствии реагентов на основе фосфорорганических соединений. Вопрос о необходимости химического обескислороживания должно решаться на каждом объекте на основании результатов применяемого на объекте водно-химического режима (определение величины рН, содержания железа и кислорода в сетевой воде). Для оценки интенсивности процессов внутренней коррозии необходимо устанавливать индикаторы скорости коррозии в наиболее характерных участках тепловой сети.

Технология применения ингибиторов в системах теплоснабжения не допускает местный перегрев воды свыше 2000С и местное кипение воды. Невыполнение этих ограничений приводит к интенсивному выделению солевых отложений в зонах перегрева и кипения. В связи с этим необходимо ограничение общей температуры воды в водогрейных котлах в пределах 110 – 1200С и в бойлерах до 1500С.

Основными ограничениями применения фосфонатов в качестве ингибиторов солеотложений в системах теплоснабжения по составу подпитчной воды являются величина общей щелочности не более 7мг-экв/л и значение рН не более 8.5.

Содержание железа (Fе2+ и Fе3+) в исходной воде системы, не должно превышать 0,5 мг/л. Завышенное содержание железа приводит к увеличению расхода фосфоната на комлексообразование с ним.

Дозирование реагентов для стабилизационной обработки воды

Для дозирования реагентов, применяемых для стабилизационной обработки воды в системах теплоснабжения в настоящее время применяются установки и приспособления нескольких разновидностей.

Существуют различные способы подачи реагентов в воду.

Один из самых доступных способов – это ручной ввод реагента в трубопроводы с помощью устройства, состоящего из герметичной емкости 1, соединенной трубками 3 и 6, введенными в напорный трубопровод. Емкость оборудована воздушником с вентилем 7, трубопроводом для ввода реагента с вентилем 8 и трубопроводом для опорожнении емкости с вентилем 2. Трубопроводы, соединяющие емкость 1 с трубками 3 и 6,снабжены вентилями 4 и 5. Трубки 3 и 6 имеют косые срезы, один из которых установлен навстречу потоку жидкости, другой – по направлению ее движения. Заправка реагентом производится на основании суточного объема подпитки. Этот способ дозирования удобен для небольших котельных с незначительными объемами подпиток.

Для пропорционального, точного и равномерного дозирования реагентов (ингибиторов, реагентов для коррекционной обработки воды и пр.) в воду используются станции дозирования

Рисунок – 1 Рисунок – 2

Под станциями дозирования надо понимать стандартный набор оборудования состоящий из:

- дозирующего насоса с обвязкой,

- счетчика воды с импульсным выходом и комплектом присоединителей,

- датчика уровня,

- емкости для реагента.

Основа любой установки дозирования реагентов это насос-дозатор.От него зависит точность дозирования, следовательно, правильность соблюдения технологий, а это значит достижение поставленных задач.

На сегодняшний день на Российском рынке представлено большое количество насосов различных производителей.

Среди Российских производителей наиболее широкое распространение получила установка дозирования реагентов «Комплексон 6» производимая в г. Твери, дозирование в которой осуществляется насосом с нерегулируемой производительностью, что очень неудобно с точки зрения точности дозирования. И чтобы обеспечить хоть какое-то соответствие рассчитанным дозировкам приходится «мучиться» с разбавлением реагента, хотя далеко не все реагенты безболезненно переживают разбавление. Да и стоимость этой установки не уступает установкам, комплектуемым импортными насосами.

В отличие от этой установки, сегодня многие фирмы комплектуют свои установки дозирования насосами производства Германии или Италии. И можно увидеть на насосах зарубежных фирм логотипы отечественных инжиниринговых компаний и торгующих организаций. Это связано с тем, что производители насосов за относительно небольшие деньги размещают на своей продукции логотипы других фирм.

Немецкие насосы представлены такими фирмами как ProMinent, Alldos, Grundfos.

Рисунок – 3 Рисунок – 4 Рисунок – 5

Огромным преимуществом насосов дозаторов этих фирм, является высокая точность дозирования. Это необходимо при дозировании реагентов, где требуется соблюдать дозировку в пределах ПДК, и быть приближенным к его максимальным значениям, например дозирование в системы горячего водоснабжения. А увеличить точность получения планируемой концентрации за счет разведения реагента не всегда возможно. Стоимость этих насосов довольно высокая.

Среди насосов произведенных в Италии наиболее широкое распространение получили насосы таких фирм как SEKO и ETATRON.

Насосы этих марок получили такое широкое распространение из-за оптимального соотношения цена-качество.

Рисунок – 6 Рисунок – 7

На сегодняшний день эти насосы наиболее часто используются в станциях дозирования реагентов. И применяются во всех вышеперечисленных способах водоподготовки.

Модель	Противодавление	Производите-льность	Объем хода, мл	Число ходов / мин. Max.	Вес
	бар	л/час			кг
SEKO DPZ601	12	2.5	0.10	400	1.7
	10	3	013
ProMinent Gamma / L 1602	16	2.1	0.19	180	2.9
	8	2.5	0.24

Как правило, у всех импортных производителей, части насосов, которые находятся в контакте с жидкостью, выполнены из материалов, которые обладают высокой стойкостью к большинству используемым химическим реагентам.

Второй составляющей станции дозирования является импульсный водосчетчик. Сигнал от которого поступает на насос дозатор.

Производителей таких счетчиков воды довольно-таки не много и стоимость счетчиков практически одинаковая, разве что отечественные немного дешевле.

Монтаж счетчика осуществляется на линии подпитки, желательно на байпасе, что позволит производить его обслуживание без каких либо затруднений.

Как и для счетчика, место ввода реагента желательно выбирать на линии подпитки.

Существуют варианты, в которых разумнее выбирать место ввода реагента в оборотную линию. Например, в случае дозирования антинакипинов для систем теплоснабжения, когда подпитка незначительная или в определенный период времени отсутствует совсем. Т.е. в режиме пропорционального дозирования не осуществляется ввод реагента в систему, тогда для поддержания его необходимой концентрации требуется осуществлять дозирование в ручном режиме. В случаях с незначительной или отсутствующей подпиткой не рекомендуется устанавливать счетчики т.н. «мокроходы», т.к из-за отсутствия потока они «зарастают» и снимать показания становится практически невозможно.

Также может отличатся и схема монтажа самого насоса, как правило это схемы с креплением насоса на стене (Рисунок – 9 ) или на дозировочном контейнере (Рисунок – 10 ). Но существуют и другие варианты, крепление на водомере (Рисунок – 11.) или ниже уровня реагента (с самозаполнением) (Рисунок – 12.)

Настенное крепление

(Рисунок – 9)

Крепление на емкости

(Рисунок – 10)

Крепление на счетчике воды

(Рисунок – 11)

Крепление с самозаполнением

(Рисунок – 12)

Еще одним немаловажной деталью станции дозирования является дозировочный контейнер, (Рисунок – 13) хотя, в принципе, можно дозировать и из транспортировочной тары.

(Рисунок – 13)

Но как и все специализированные вещи он обладает рядом преимуществ, во первых, и пожалуй самым значимым преимуществом является то, что дозировочная емкость герметична. А это очень важно при дозировании легколетучих реагентов, реагентов для обескислороживания, да и просто чтобы избежать испарения или высыхания химических продуктов. Во вторых емкости изготавливаются со специальными площадками, для удобства монтажа насосов-дозаторов, миксеров. Также для удобства у них имеется нижний слив.

Ну и последний компонент станции это датчик уровня реагента. Конечно если за уровнем реагента в емкости следит кто-то из персонала, то можно комплектовать станцию и без датчика. Но дабы исключить человеческий фактор, его рекомендуется устанавливать. Возможны несколько вариантов использования сигнала об окончании реагента в емкости. Отключение насоса, для избегания его нежелательной работы «в сухую», либо световая сигнализация.

Так же, его применение целесообразно в том случае если системы выведены на диспетчерский пульт. В этом случае датчик можно закрепить выше уровня всасывания реагента, и диспетчер заблаговременно будет знать о необходимости дозаправки реагентом.

В этом докладе можно упомянуть, что дозирование возможно не только пропорционально потоку воды, но и по другим водным параметрам, например по значениям рН, электропроводности, окислительно- восстановительному потенциалу и др. В этих случаях в потоках устанавливаются соответствующие датчики, и дозирование происходит в соответствии с этими изменяемыми показателями.

Опыт консервации и защиты оборудования тепловых сетей от внутренней коррозии Композицией ККФ.

С.А. Потапов, ООО «ИТЦ ОРГХИМ», г. Казань

Вхождение нашей страны в очередной отопительный период напоминает боевик в лучших голливудских традициях. Как вести с фронта звучат сообщения о возникающих авариях в системах теплоснабжения, вплоть до полного замерзания поселков и микрорайонов городов.

Рост числа аварийности обусловлен крайней изношенностью тепловых сетей, в целом по стране сотни километров трубопроводов из-за интенсивной кислородной, углекислотной и подшламовой коррозии требуют преждевременной замены. Все это является следствием того, что существующие в настоящее время методы обработки воды для снижения скорости коррозии из-за своего технического и технологического несовершенства не всегда обеспечивают должную защиту оборудования. Не последнюю роль в росте аварийности играет низкий уровень технической эксплуатации. В частности, согласно Правилам технической эксплуатации электрических станций и сетей РФ (ПТЭ) при выводе оборудования в резерв или ремонт должны быть приняты меры по его консервации. Тем не менее в подавляющем большинстве котельных коммунальной теплоэнергетики консервация оборудования не проводится.

Основным отличием отопительных котельных является чередование режимов работы и длительного холодного простоя в течении 5 – 6 месяцев. При этом теплотехническое оборудование, находящееся в длительном простое, подвергается стояночной (атмосферной) коррозии.

В мировой практике для защиты металлов оборудования от стояночной коррозии разработаны различные методы (технологии), а выбор их зависит от сроков простоя (от нескольких дней до года и более) и вида останова (в резерв, в ремонт). Однако все способы характеризуются наличием тех или иных существенных недостатков, в первую очередь необходимостью предварительной очистки защищаемых поверхностей от отложений и продуктов коррозии.

В последние годы в системах теплоснабжения находят применение цинковые комплексы фосфоновых кислот, которые при определенных условиях (как правило при концентрации свыше 30 мг/л) проявляют свойства ингибиторов коррозии.

Фундаментальные исследования цинкового комплекса ОЭДФ как ингибитора коррозии выполнены в Институте физической химии РАН. В частности, результаты защиты низкоуглеродистой стали в неподвижном растворе представлены в табл.1 [1]

Таблица 1

Зависимость скорости коррозии Ст. 3. в неподвижном растворе (г/м2.ч), содержащем 30 мг/л NaCl и 70 мг/л Na2SO4, в зависимости от концентрации ОЭДФ Zn

Концентрация ингибитора, мг/л	Значение pH раствора
	6,0	7,0	8,0	9,0
0	0,2	0,19	0,2	0,21
50	0,03	0,05	0,08	0,1
100	0,007	0,01	0,06	0,08
200	0,001	0,002	0,01	0,03

Как следует из таблицы, наилучшие результаты создаются при рН 5-6, а приемлемый уровень снижения скорости коррозии обеспечивается при концентрации ингибитора 50 мг/л и выше. При увеличении значения рН эффективность ингибитора резко падает, причем, если при значении рН раствора равном 8 скорость коррозии 0,08 г/м2.ч соответствует концентрации реагента 50 мг/л, то при рН = 9 концентрации 100 мг/л. Кроме того, при низкой концентрации реагента и температуре 20оС в мягкой воде, содержащей умеренное количество агрессивных ионов (Cl- + SO42-) коррозия приобретает наиболее опасный вид локальной коррозии, а в жесткой воде при повышенном содержания хлоридов и сульфатов цинковый комплекс ОЭДФ может стимулировать коррозию [2].

В этой связи становится актуальным поиск и внедрение перспективных методов и средств консервации теплотехнического оборудования. С учетом

cпецифических особенностей работы предприятий теплоэнергетики (изношенность оборудования, ограниченность средств и т.д.) метод консервации должен отвечать следующим требованиям:

- удовлетворять действующим нормативным документам,

- быть экономически доступным,

- обеспечивать надежную защиту оборудования в течении 5 – 6 месяцев,

- разрушать имеющиеся отложения,

- экологической безопасности при расконсервации оборудования.

В 1994 году на основе цинкового комплекса ОЭДФ и синергетических добавок неорганических и органических веществ специалистами ООО «ИТЦ ОРГХИМ» создан ингибитор накипеобразования и коррозии «Композиция ККФ», предназначенный для систем холодного, горячего и оборотного водоснабжения, открытых и закрытых систем теплоснабжения и пароснабжения.

Применение Композиции ККФ для стабилизации жесткой недеаэрированной подпиточной и сетевой воды систем теплоснабжения согласовано РАО «ЕЭС России» (№02-3к/07-763 от 27.06.03).

Исследования эффективности ингибирования коррозии Композицией ККФ в действующих системах теплоснабжения проводятся с 1999 г. [3,4,5]. Установлено, что Композиция ККФ является ингибитором коррозии смешанного действия, т.е. одновременно тормозит анодную и катодную реакции за счет адсорбции и комплексообразования в поверхностном слое, формируя на поверхности металла защитную цинк-железо-фосфонатную пленку сложного химического состава полимолекулярной толщины. Цвет защитной пленки в зависимости от конкретных условий работы системы теплоснабжения меняется от светло-кирпичного до черного с матовым или стальным отливом. Строение пленки с момента образования постепенно изменяется от мазеобразного налета до плотной, прочно сцепленной с поверхностью металла структуры. Одновременно изменяется химический состав пленки : массовое содержание цинка снижается, а фосфора увеличивается.

Известно, что характер коррозии в системе теплоснабжения изменяется не только в течении отопительного сезона (то есть во времени), но и по мере удаления от источника тепла. Поэтому коррозионные процессы контролировались в трех точках системы: до котла, после котла и в обратном сетевом трубопроводе до врезки подпиточного трубопровода.

Результаты исследований коррозионных процессов в различных системах теплоснабжения и горячего водоснабжения, при подпитке артезианской недеаэрированной водой представлены на рис.1, а при подпитке речной недеаэрированной водой – на рис.2.

Рис. 1. Скорость коррозии контрольных образцов в артезианской недеаэрированной воде (значение рН 6,7-7,8; жесткость 6,0-13,0 мг-экв/кг; щелочность 3,0-6,0 мг-экв/кг; железо 0,2-1,8 мг/кг; хлориды 30-60 мг/кг; сульфаты 60-400 мг/кг).

Рис.2. Скорость коррозии контрольных образцов в речной недеаэрированной воде ( рН - 7-8, жесткость - 1,2 мг-экв/кг, щелочность - 1,2 мг-экв/кг, хлориды - 10 мг/кг, сульфаты - 40 мг/кг, железо общее - 1,0 мг/кг, кислород - 6 мг/кг, свободная углекислота - 15 мг/кг).

Из рис.1 и 2 следует, что, несмотря на значительное отличие исследованных систем и различия в механизме формирования защитной пленки, скорость коррозии в недеаэрированной как артезианской, так и речной воде устанавливается на уровне 0,0001 – 0,018 мм/год, соответствующем ее практическому отсутствию. Причем низкое значение рН отрабатываемой воды и присутствие в ней агрессивных депассиваторов (сульфатов и хлоридов) не оказывают заметного влияния на эффективность ингибирования коррозии.

Для всех без исключения систем скорость коррозии на выходе из котла, т.е. в области максимальных температур нагрева за счет ускоренного формирования защитной пленки значительно ниже, чем на других участках системы.

Исследование коррозионных процессов осуществлялось гравиметрическим методом по потере массы контрольных образцов. Гравиметрический метод считается одним из наиболее достоверных по получаемой информации, однако коррозия контрольных образцов протекает на поверхности, предварительно очищенной до чистого металла, а коррозия трубопроводов – при наличии на поверхности оксидных пленок и сформировавшихся отложений. В эксплуатационных условиях трубопровод подвергается совместному воздействию коррозионной среды и механических напряжений, разрушающих защитные оксидные пленки. По месту разрушений начинает протекать локальная коррозия, поэтому для контроля за фактическим состоянием трубопроводов в них вваривались контрольные участки из новой трубы.

На рис.3 и 4 показан внешний вид контрольных образцов и вырезки из контрольного участка трубопровода после удаления защитной пленки.

Рис.3. Внешний вид контрольных образцов при подпитке системы недеаэрированной артезианской водой (значение рН 7,1-7,3; жесткость 12,0-13,0 мг-экв/кг; щелочность 4,2- 4,6 мг-экв/кг; железо 1,2-1,8 мг/кг; хлориды 10-40 мг/кг; сульфаты 360-400 мг/кг).

Рис.4. Внешний вид контрольного образца при подпитке системы недеаэрированной речной водой ( рН - 7-8, жесткость - 1,2 мг-экв/кг, щелочность - 1,2 мг-экв/кг, хлориды - 10 мг/кг, сульфаты - 40 мг/кг, железо общее - 1,0 мг/кг, кислород - 6 мг/кг, свободная углекислота - 15 мг/кг).

Очень важно, что во всех рассмотренных системах коррозия имеет равномерный характер, все образцы и трубопровод сохранили совершенно чистую поверхность без каких-либо следов язвенных поражений.

Учитывая способность Композиции ККФ формировать на поверхности различных металлов защитную пленку и способность эффективно разрушать все виды имеющихся в системе отложений, уместно было предположить, что она окажется эффективным ингибитором стояночной коррозии.

Испытание Композиции ККФ в качестве ингибитора стояночной коррозии проводилось в межотопительный период 2006 г. с мая по сентябрь на котлах ДКВР-10, переведенных на водогрейный режим и ПТВМ-30 (Бугульминское ПТС), а также на котлах ТВГ-8 (Зеленодольское ПТС).

В связи с тем, что котлы выводились в резерв на срок свыше 5 месяцев для консервации было разработано специальное техническое решение с учетом конкретных условий (тип котла, имеющееся оборудование для консервации, загрязненность внутренних поверхностей нагрева и т.д.). Для приготовления раствора регента использовалась умягченная недеаэрированная вода с суммарным содержанием хлоридов и сульфатов 80 мг/л в Бугульме и 410 мг/л в Зеленодольске.

До консервации в барабанах котлов ДКВР-10 имелись преимущественно бугристые отложения продуктов коррозии, а в трубах конвективного пучка смешанные отложения. По окончании консервации внутренние поверхности котла были полностью очищены от отложений в том числе от продуктов коррозии, покрывающих полость язвенных углублений, а поверхность металла покрыта равномерной ровной пленкой черного цвета.

Результаты измерения скорости коррозии контрольных образцов, установленных в котлах ТВГ-8 приведены в табл.2.

Таблица 2.

Скорость коррозии контрольных образцов

Номер котельной	Квартал 12	29/31	86
Продолжительность экспозиции, час. Скорость коррозии, мм/год	3384 0,016	3624 0,013	3384 0,012

Как следует из табл.2 скорость коррозии законсервированных на 5 месяцев поверхностей нагрева на всех котлах, несмотря на высокое содержание в консервирующем растворе агрессивных ионов (хлориды 10 мг/л и сульфаты 400 мг/л), соответствует повышенной устойчивости металла (3 балла) по десятибалльной шкале оценки коррозионной устойчивости металлов и коррозионной активности сред. На рис.5 показан внешний вид контрольных образцов.

Рис.5. Внешний вид контрольных образцов при консервации котлов.

Визуальная оценка состояния индикаторов показывает, что их поверхность покрыта защитной пленкой светло-бурого цвета, под слоем пленки язвенное разрушение металла не выявлено.

Таким образом, можно уверенно сказать, что Композиция ККФ является эффективным ингибитором стояночной коррозии.

Наряду с высокой эффективностью защиты от коррозии этот способ консервации имеет ряд сопутствующих положительных свойств:

- в процессе консервации и расконсервации происходит удаление с защищаемых поверхностей всех видов отложений и, что весьма важно, пассивации язв за счет удаления продуктов коррозии, покрывающих полость язвенных углублений, а по мере формирования защитной пленки – к прекращению дальнейшего их развития;

- удаление бугристых отложений с внутренней поверхности трубопроводов приводит к снижению гидравлического сопротивления и, как следствие, к экономии затрат электроэнергии на транспорт теплоносителя;

- отсутствует необходимость проведения перед консервацией химической очистки подлежащих защите поверхностей;

- расконсервация не требует выполнения специальных экологических мероприятий и происходит попутно с пуском оборудования. При этом резко сокращается время достижения нормативных значений примесей в сетевой воде (так называемое время восстановления водно-химического режима);

- узел приготовления и дозирования водного раствора реагента прост в изготовлении и доступен любому предприятию.

В заключение хотелось бы остановиться на некоторых аспектах практического применения реагентных методов стабилизации воды. При первом ознакомлении с технологиями стабилизационной обработки воды и консервации оборудования реагентами все представляется предельно простым: добавил в воду препарат и получил значительный экономический эффект при предельном упрощении схемы водоподготовки, однако это далеко не так. Следует отметить, что как ингибирование накипеобразования и коррозии, так и разрушение отложений – во многом схожие, но довольно сложные многостадийные гетерогенные процессы, полное термодинамическое описание которых в настоящее время практически не возможно. Например, для теоретического определения скорости коррозии необходимо знать 34 параметра [6]. Учесть влияние разнонаправленных факторов и выбрать оптимальные технологические параметры в каждом конкретном случае можно лишь по результатам специальных лабораторно-стендовых испытаний, которые должны выполняться строго индивидуально организацией, имеющей стендовое оборудование и опыт проведения наладочных работ.

Выводы :

1.Успешно применяемый более 10 лет в ряде реагент Композиция ККФ, представляет собой перспективную экономически эффективную и экологически безопасную альтернативу традиционным водно-химическим режимам, применяемых в теплоэнергетике. Преимуществом данного реагента является его универсальность как для стабилизации жесткой недеаэрированной подпиточной и сетевой воды, так и для консервации всех элементов оборудования тепловой схемы котельной, включая котел, вспомогательное оборудование и трубопроводы.

2.Метод имеет большое будущее, так как одновременно с консервацией происходит удаление отложений и не требуется применение дополнительных методов очистки оборудования.

Список литературы

1. Кузнецов Ю.И., Трунов Е.А., Исаев В.А. // Защита металлов. 1987. т. 23. № 1, с. 86-92.

2.Кузнецов Ю.И., Исаев В.А., Старобинская И.В., Бардашева Т.И. // Защита металлов. 1990. т. 26. № 6, с. 965-969.

3. С. А. Потапов //Новости теплоснабжения. 2002.№ 3(19), с. 40-43.

4. С. А. Потапов, Г. М. Егоров, С. М. Лесной, А. М. Меламед //Новости теплоснабжения. 2003. № 10 (38), с. 50-53.

5.С.А.Потапов, А.Ю.Ежов, И.А.Мартынова //Коррозия:материалы,защита. 2006, №12, с.28-31.

6.Кузнецов Н.П., Пономаренко В.А., Салтыков А.И., Бухтилов Е.В. Технико-экономические аспекты городского централизованного водоснабжения. РХД. 2006, 480 с.

Справка об авторах.

Потапов Сергей Александрович, к.т.н., директор ООО "Инженерно-технологический

центр ОРГХИМ"

420036, г.Казань ул.Белинского д.8А кв.10, тел.: (843) 510-06-62

Результаты внедрения стабилизационной обработки воды на некоторых предприятиях теплоснабжения города Москвы.

Е.А. Сучкова, ООО«НПФ Траверс»; С.В. Троц ЗАО «РНПК Вектор», г. Москва

В данной работе представлены результаты внедрения стабилизационной обработки воды на 10 котельных района Куркино.

Целью стабилизационной обработки воды комплексонами является предотвращение образования отложений минеральных солей на поверхностях теплообмена введением в подпиточную воду ингибитора и поддержанием постоянной эффективной для конкретного объекта концентрации его в сетевой воде в пределах от 2 до 6 мг/л по иону РО43-.

Механизм действия фосфорорганических комплексонов заключается в обеспечении стабильности пересыщенных растворов малорастворимых соединений, поэтому постоянство значений величины жесткости до и после эксперимента свидетельствуют о полном подавлении процесса отложения минеральных солей на теплопередающих поверхностях.

Химический контроль за стабилизационной обработкой воды включает:

1. Контроль над дозированием ингибитора в систему по содержанию комплексона в обрабатываемой воде.Допустимое отклонение от заданной концентрации:

±2 мл/ м3 (± 0,5 мг/л по иону РО43-).

2. Определение показателя глубины распада жесткости с выполнением химического анализа добавочной и оборотной воды. При этом рассчитывается глубина распада жесткости по формуле:

Ж= (Жсеть - Жподп) [мг-экв/л]

Стабилизационную обработку воды можно считать удовлетворительной при условии, что величина глубины распада жесткости Ж<0,3 мг-экв/л.

Одним из условий эффективной стабилизационной обработки воды – является правильный выбор состава ингибитора.

При исследованиях по поводу по подбору ингибитора было установлено, что для всех объектов ЗАО РНПК «Вектор» эффективным является реагент АМИНАТ марки А с концентрацией от 3 до 6 мг/л по иону РО43-. Ранее внедряющей организацией был предложен к применению ингибитор Zn-ОЭДФ. При проведении лабораторных исследований он оказался менее эффективным, (процент ингибирования менее 80%), поэтому было решено провести замену Zn-ОЭДФ на АМИНАТ – А.

Первоначальный запуск комплексонного метода водоподготовки проводился без участия сотрудников НТФ «Траверс».

При запуске стабилизационной обработки воды на объекте, для более полного контроля над процессами, происходящими в системах при дозировании ингибитора, обычно выполняется химический анализ подпиточной и сетевой воды по таким показателям, как общая {жесткость} щелочность, рН и содержание общего железа.

Сравнивая величины этих показателей, можно было выявить наличие тех или иных явлений в обрабатываемых системах и, в случае необходимости, откорректировать их.

Данные по химическому контролю над технологией (разница в составах подпиточной и сетевой воды, содержание ингибитора в сетевой воде) и величинам подпитки на объектах отсутствовали.

Проведенный нами начальный анализ подпиточной и сетевой воды показал, что ни на одном из объектов не проводилась отладка технологии стабилизационной обработки воды, не была определена оптимальная концентрация ингибитора для каждого из объектов. Содержание ингибитора в сетях колебалась от 0 до 270 мг/л по иону РО43-. В результате при малых концентрациях фосфоната [Рис 1] (менее 2 мг/л) наблюдался значительный распад жесткости, свидетельствовавший о выпадении солей кальция и магния в осадок (сульфаты, карбонаты).

При существенном превышении концентрации комплексона [Рис 2] (более 10 мг/л по иону РО43-), было замечено следующее: сначала – резко возрастало количество железа в сетевой воде. При этом содержание фосфоната снижалось, несмотря на незначительный объем подпитки. Всё это свидетельствовало о проходящей в системе неконтролируемой отмывке поверхностей теплообмена от старых отложений продуктов коррозии материалов трубопроводов.

При дальнейшей эксплуатации системы происходило постепенное выравнивание концентраций железа в подпиточной и сетевой воде, содержание ингибитора стабилизировалось. Это давало возможность проведения наладки безнакипного комплексонного водно-химического режима.

При наладке комплексонного водно-химического режима оказалось, что из-за засорения водосчетчиков, установленных на линии подпиточной воды, не всегда было возможно определить объем подпитки, чтобы рассчитать необходимое для добавления количество ингибитора. Но несмотря на это к середине декабря 2006 года удалось наладить безнакипный комплексонный водно-химический режим на 8 из 10 обслуженных котельных при концентрации ингибитора от 3 до 6 мг/л по иону РО43-.

Информационное сообщение об использовании ингибитора «Аминат – А» на ОАО «ЗСМК».

Е.Г.Краснова, ООО «Аквахим - К», г. Новокузнецк

Ингибитор солеотложений и коррозии «Аминат – А» успешно применяется на ОАО «ЗСМК» г. Новокузнецка Кемеровской области в течение 2-х лет в нескольких системах водоснабжения, в том числе:

- «Чистый» оборотный цикл водоснабжения закрытых контуров слябовой МНЛЗ производительностью 2100 м3/час;

- «Чистый» внешний оборотный цикл охлаждающей воды (открытый) слябовой МНЛЗ производительностью 2200 м3/час;

- «Грязный» оборотный цикл водоснабжения слябовой МНЛЗ производительностью 900 м3/час;

- «Чистый» оборотный цикл водоснабжения сортовой МНЛЗ производительностью 1600 м3/час;

«Чистый» оборотный цикл водоснабжения закрытых контуров предназначен для охлаждения кристаллизаторов и оборудования МНЛЗ умягченной водой. Для подавления процессов коррозии и накипеобразования в оборотной воде поддерживается доза Амината (по ортофосфату) – 10 мг/л. Концентрация растворенного железа поддерживается постоянной в пределах 0,4 – 0,6 мг/л путём организованной продувки в размере около 0,15% от производительности оборотного цикла.

Продувочные воды закрытых контуров сбрасываются в «грязный» оборотный цикл водоснабжения МНЛЗ.

Дозы Амината в «чистых» и «грязном» оборотных циклах поддерживаются 1,0 – 1,2 и 1,5 – 2,0 соответственно.

Концентрация растворенного железа в воде всех оборотных циклов не превышает 0,3 – 0,5 мг/л.

Скорости коррозии и образования отложений в системах не превышают нормативных значений.

По своим качествам универсальный ингибитор «Аминат – А» превосходит пять наименований ранее опробованных в данных оборотных системах реагентов фосфонового ряда, выпускаемых отечественными предприятиями.

В тёплые периоды года, по необходимости проводиться биоцидная обработка воды оборотных циклов окисляющими и неокисляющими биоцидами.

Все указанные работы в порядке сервисного обслуживания водно – химического режима работы указанных оборотных циклов выполняется ООО «Аквахим – К» г.Новокузнецка, являющееся деловым партнером НПФ «Траверс».

В продолжение делового сотрудничества в текущем году запланированы работы с использованием ещё несколько марок «Амината» для очистки энергетического оборудования ОАО «ЗСМК».

Программа технологического расчета систем обратного

осмоса и нанофильтрации с использованием сервисных

реагентов серии АМИНАТ.

А.Г. Первов, ООО «Уотерлэб», Г.Я.Рудакова Г.Я, ООО «НПФ «Траверс», г. Москва

Обратный осмос – известный процесс, эффективно применяющийся в технологиях водоподготовки для пищевой промышленности, энергетики, в медицине, при опреснении воды. Благодаря своей уникальности в очистке воды от ионов железа, жесткости, фтора, органических соединений, применение процесса обратного осмоса (нанофильтрации) чрезвычайно перспективно не только в промышленной водоподготовке, но и в питьевом водоснабжении.

Наиболее «существенной» проблемой эксплуатации систем обратного осмоса является образование на мембранах различных отложений (в первую очередь карбоната кальция, а также сульфата кальция, гидроокиси железа, коллоидных и органических веществ). Проблема эксплуатации установок обратного осмоса решается с одновременным использованием двух типов реагентов:

– с помощью дозирования в исходную воду ингибиторов (антискалянтов). Роль их сводится к замедлению скорости образования осадков карбоната и сульфата кальция;

– с помощью проведения регулярных химических промывок для растворения и удаления осадков карбоната кальция, гидроокиси железа, коллоидных и бактериальных отложений.

Уже накоплен и производственный опыт, и лабораторный опыт оценки эффективности действия ингибиторов. Выявлены свойства ингибиторов – различных веществ, способных к ингибирующему действию, и намечены пути их синтеза и производства.

В водоподготовке наибольшее распространение получили такие классы ингибирующих веществ, как акрилаты и фосфонаты и их производные. Поэтому с точки зрения поиска новых эффективных соединений такая работа вряд ли актуальна. Для производства ингибиторов важным является их потребительская ценность – эффективность и «удобство» использования, т.е.

– приготовление растворов (обычно поставляется в жидком виде, 25-30% водные растворы). Например, ГМФН или ТПФН тоже эффективны, но плохо растворимы;

– химическая стойкость;

– гидролитическая стойкость;

– биологическая стойкость (долго хранящиеся растворы покрываются пленкой бактерий, кроме того, ингибиторы могут являться источником питания для бактерий биопленки).

Важна экспериментальная оценка ингибиторов в реальных условиях работы (реальные пересыщения и время работы) в аппаратах обратного осмоса. Здесь важны методики оценки эффективности, моделирующие условия в аппаратах. Почему важно уметь прогнозировать? Накопление осадка в аппаратах идет не линейно. Более того, количество осадка не пропорционально времени работы и снижению производительности. Фирмы рекомендуют мыть аппараты, когда снижение производительности заметно на 15%, обычно к этому времени осадкообразование уже завершено. Программы дают информацию о том, что процесс может пойти, а не о том, как, с какой скоростью он пойдет и какие вызовет последствия.

Методики испытаний эффективности действия ингибиторов должны отражать реальные условия кристаллизации, которые имеют место в аппаратах обратного осмоса. Необходимо знать величину пересыщения раствора, время кристаллизации.

Исследования механизма осадкообразования в аппаратах обратного осмоса показали, что процесс достаточно сложен для его моделирования. В аппаратах имеют место застойные зоны, величина пересыщения в которых достигает 10-ти и 20-ти кратных значений (рис. 1). Особенности испытаний эффективности действия ингибиторов состоят не только в определении скорости осадкообразования, но и в определении времени работы аппаратов до заметного снижения производительности мембранных аппаратов вследствие осадкообразования. Моделирование накопления осадка – чрезвычайно сложный и длительный процесс.

Рис. 1. Иллюстрация влияния конструктивных причин на образование кристаллических осадков в рулонных мембранных аппаратах.

Ряд исследователей для определения эффективности работы ингибиторов используют работу модельных установок на пересыщенных по сульфату и карбонату кальция растворах, что дает быстрое снижение производительности, но не соответствует реальным условиям.

Важно знать, как будет вести себя установка в процессе работы:

– как будет снижаться производительность;

– как влияют величины выхода фильтрата, давления, тип мембран на работу установки;

– как выбрать режим эксплуатации: через какое время назначать промывку, сколько взять моющего раствора, определить режим промывки.

Все это должно быть произведено на научной основе.

Чем больше информации мы даем Заказчику, тем эффективнее работа установки. К сожалению, химикаты и программы по их использованию не всегда дают исчерпывающую информацию. Эффективность часто ограничивается допустимыми пределами растворимости солей и требованиями не превышать эти пределы. А рекомендации по промывкам носят общий характер, не будучи точно «привязаны» к каждому конкретному случаю.

В настоящей работе представлены пути обоснования выбора доз и расходов реагентов серии АМИНАТ для ингибирования и промывки установок обратного осмоса и нанофильтрации. Все значения получены на основании опытных данных.

Экспериментальная процедура позволяет на основе массового баланса определить количество и скорость образования осадка CaCO3 в зависимости от состава исходной воды, наличия ингибитора и параметров установки: типа мембран, величин рабочего давления, выхода фильтрата, температуры. Технологическая схема экспериментальной установки показана на рис. 2.

Рис. 2. Схема лабораторной мембранной установки: 1 – бак исходной воды, 2 – насос, 3 – нанофильтрационный аппарат, 4 – бак сбора фильтрата, 5 – вентиль регулировки давления.

Сначала определяется количество образованного осадка в зависимости от времени и величины выхода фильтрата. Скорость осадкообразования определяется как производная функции зависимости количества осадка от времени. Скорость осадкообразования наглядно представляется в виде зависимости от величины выхода фильтрата (рис. 3 а,б,в,г, рис. 4).

a

Рис. 3. Стадии определения скоростей осадкообразования на мембранах ОПМН-К при различных составах исходной воды: а) концентрация кальция в циркуляционном растворе; б) масса осадка, накопленного на мембране, в зависимости от кратности концентрирования и в) от времени; в) скорость роста осадка в зависимости от кратности концентрирования.

Рис. 4. Пример определения зависимостей скоростей осадкообразования от кратности концентрирования в виде полиномов.

Эффективность действия ингибитора определяется снижением скоростей осадкообразования для заданных условий (рис. 5).

Рис. 5. Результаты ресурсных испытаний нанофильтрационного и обратноосмотического аппарата на воде московского водопровода: а) снижение производительности со временем; б) увеличение электропроводности фильтрата.

Для эксплуатации установки важно уметь составлять прогноз снижения производительности и селективности мембран в процессе накопления осадка (рис. 6 а,б).

Рис. 6. Результаты сравнительных испытаний эффективности различных ингибиторов: 1 – московская водопроводная вода (без ингибитора); 2 – ингибитор Flocon (Biolab); 3 – добавление ингибитора Permatreat 191 (Houseman, Великобритания), давление 12 бар; 4 – добавление ингибитора Аминат-К, 2 мг/л, давление 12 бар.

Накапливая осадок в аппаратах, определяются скорости осадкообразования в зависимости от количества уже образовавшегося осадка (рис. 7 а,б).

Рис. 7. Изменение скоростей накопления осадка в процессе ресурсных испытаний нанофильтрационного аппарата: а) результаты определения скоростей осадкообразования на разных стадиях работы мембранного аппарата; б) снижение скорости накопления осадка со временем.

Интегрирование полученной зависимости дает зависимость количества осадка от времени работы аппарата для заданных условий (рис. 8).

Рис. 8. Прогнозирование количества осадка от времени (для случая работы на водопроводной воде при К = 2).

Выбор времени, когда установку останавливают на промывку, зависит от количества накопленного осадка (рис. 9 а,б).

Рис. 9. Прогнозирование снижения производительности нанофильтрационных мембран: а) изменение производительности и скоростей осадкообразования с течением времени (экспериментальные данные); б) построение зависимости количества накопленного осадка от времени; в) соответствие производительности и количества накопленного осадка; г) зависимость производительности от времени.

Требуемое количество промывочного раствора и режим промывки подбираются на основе оптимизационных расчетов (рис. 10 и 11).

Рис. 10. Методика прогнозирования кривых растворения отложений при одностадийной и двухстадийной промывке аппарата: 1 – линия отмывки аппарата в один прием (V = 330 л); 2, 2’ – линии отмывки аппарата в два приема (V = 100 л).

Рис. 11. Методика расчета объема раствора для промывки и времени растворения отложений (по экспериментальным данным).

ОБЪЕМ РАСТВОРА ДЛЯ ПРОМЫВКИ - конц., мг-экв/л Мос - кол-во осадка, мг-экв

ЛИНИИ РАСТВОРЕНИЯ ОТЛОЖЕНИЙ 1’-8’ где

Технологический расчет позволяет определить в зависимости от параметров установки (производительность, тип мембран, рабочее давление, выход фильтрата) и состава исходной воды определить:

– виды и марки необходимых реагентов;

– дозы реагентов и их расходы;

– снижение производительности установки с течением времени и рекомендуемое время работы установки до промывки;

– инструкцию по эксплуатации и промывке.

Виды моющих растворов подбираются в зависимости от происхождения и состава исходной воды и наличия в ней потенциальных осадкообразующих веществ. Например, для подземной воды – ожидается образования карбоната кальция, железистых отложений. Реже - другие малорастворимые соли – сульфат кальция, силикат кальция. Для поверхностной воды - наряду с карбонатом кальция – имеют место органические осадки, биологические обрастания. Скорости их образования исследованы по той же методике. Аналогичным образом исследуются и другие свойства ингибиторов, например, скорость поглощения его биопленкой.

Специально разработанная нашими специалистами компьютерная программа позволяет, в зависимости от состава исходной воды, для любого типа установки, используемой заказчиком:

– Подобрать реагенты (определить наиболее эффективный из предложенных реагентов);

– Определить технологию их применения:

• дозы, годовую потребность;

• технологии промывки, расходы, инструкцию по промывкам, параметры установки - моющего блока.

–Получить прогноз работы установки.

Технологический расчет установки предполагает: представить технологическую схему установки, определить узлы, входящие в схему, материалы, реагенты, виды оборудования, расходные материалы, методы их применения.

В приведенных таблицах представлены результаты обработки исходных данных (состава исходной воды и заданных параметров работы установки) и составления рекомендаций по выбору и применению реагентов (рис. 12).

a)	б)
в)	г)