Предотвращение образования и удаление отложений, обусловленных жесткой водой или коррозионными процессами является актуальной задачей, что обусловлено следующими соображениями:
1. Наличие отложений значительно ухудшает теплообмен в отопительных приборах зданий, в бойлерах центральных тепловых пунктов и водогрейных котлах, снижает пропускную способность трубопроводов. Теплопроводность отложений в зависимости от их состава в два и более раз меньше, чем теплопроводность конструкционных материалов;
2. Коррозионные повреждения поверхностей оборудования, в т.ч. запорно-регулирующей арматуры, существенно снижают их надежность работы и срок службы.
Решения по предотврашению образования отложений в:
В качестве альтернативы химической промывке компанией Ashland – Hercules разработана новая высокоэффективная технология, которая основывается на введении в теплоноситель специальных реагентов, предотвращающих образование отложений любой природы.
Технология базируется на использовании смеси специально синтезированных органических поверхностно-активных веществ - Perfromax.
Perfromax® вводят в водный раствор реакционные группы, которые взаимодействуют с поверхностью растущих кристаллов отложений, а также суспензий, предотвращая их рост.
Механизмы предотвращения образования отложений
Механизм предотвращения образования отложений определяется отношением скорости протекания зародышеобразования кристаллов и ростом кристаллов. Термин «образование центров кристализации» относится к спонтанному формированию микроскопических частиц (микрокристаллитов) из растворенных ионов, например, кристаллитов карбоната кальция из растворенного кальция и карбонатных ионов. Эти крошечные кристаллы могут спонтанно распадаться или продолжать расти до определенного сверхкритического размера. При достижении этого размера они становятся макрокристаллами и переходят в устойчивое состояние. Распад прекращается, и постепенно формируются крупные кристаллические структуры, которые называют «отложениями». Для описания механизмов предотвращения образования отложений часто применяются следующие термины:
•Пороговый эффект;
•Ингибирование (подавление) / разрушение кристаллической структуры / стабилизация
•Диспергирование.
Коммерчески доступные продукты позволяют обеспечить эти эффекты в большей или меньшей степени, в то время как основным определяющим фактором остаются химические свойства продуктов. Например, составы на основе полиакрилата демонстрируют незначительные возможности стабилизации, но обеспечивают очень хороший дисперсионный эффект. Продукты с высоким содержанием фосфонатов обеспечивают эффективную стабилизацию, но очень слабую дисперсию. В отличие от них сополимеры акрилата сульфокислоты демонстрируют очень высокий уровень эффективности по обеим параметрам. Действие реагента можно оптимизировать посредством его модификации, например, изменения коэффициента сополимеризации мономеров
Практическое применение
Для того чтобы предметно и систематически решать проблемы, связанные с образованием отложений, рекомендуется придерживаться следующей процедуры:
Этап 1. Определить место образования отложений
Наиболее распространенные места образования отложений в установках для очистки сточных вод включают центрифуги и трубопроводы очищенной жидкости центрифуг, а также насосы, загустители, теплообменники и колонны анаэробного сбраживания (в зависимости от условий технологического процесса).
Этап 2. Определить тип отложений
Тип первичной очистки, выбор и дозирование продуктов зависят от типа отложений. Тип отложений может быть с достаточной степенью уверенности определен на месте с помощью несложных способов.
Соли углекислоты: образуются газовые пузырьки при обработке уксусной кислотой или лимонной кислотой.
Фосфаты: медленно растворяются в среднеконцентрированных неорганических кислотах или щелочах без образования пузырьков.
Окислы железа: определяются визуально, выглядят, как ржавчина. Более точное определение состава отложений возможно только в лабораторных условиях.
Этап 3. Выбрать оптимальный реагент
Оптимальный ингибитор образования отложений мощно выбрать с помощью прибора P-MAC, используя для моделирования процесса образования отложений образец воды, взятый из места предполагаемого применения реагента. Вместе с тем, на практике было подтверждено, что ингибитор отложений Perfromax® KWS можно успешно применять для борьбы почти со всеми типами отложений и, в частности, с карбонатами. В случае очень высокого содержания железа в сточных водах достаточно эффективное ингибирование образования отложений может быть обеспечено применением полиакрилатов. В таких случаях рекомендуется использовать ингибитор образования отложений Perfromax NOW.
Этап 4. Определить точку ввода реагента
Общее правило:
Точка ввода реагента должно находиться как можно ближе к месту образования отложений, но при этом должен быть обеспечении равномерный ввод в смесь. С учетом химической природы ингибиторов образования отложений Perfromax® их эффективность может быть ослаблена под воздействием другими веществ, содержащихся в воде. По этой причине не следует применять реагенты в жидкой фазе на большом удалении от места их непосредственного действия.
Этап 5. Выполнить первичную очистку
Типы реагентов Perfromax, используемые для противодействия образованию минеральных отложений, не способны удалить отложения, которые уже присутствует. Поэтому перед началом использования реагента Perfromax необходимо выполнить первичную очистку, для чего при необходимости можно привлечь квалифицированных специалистов специализированной организации.
Этап 6. Обеспечить дозирование и оперативный контроль
Определение доз продуктов для дозирования с помощью дозировочных насосов основывается на эмпирическом подборе или лабораторных рекомендациях. В большинстве случаев исходная доза соответствует концентрации 30 ppm. В случае очень интенсивного образования отложений дозу можно увеличить соответственно концентрации 40 - 50 ppm. Эффективность действия реагента может быть проверена визуально, например, осмотром внутренней поверхности подверженных образованию отложений труб или отдельного трубопровода специально установленного в контрольных целях.
В другом варианте можно контролировать изменение давления в системе трубопроводов за определенный период: На рисунке показаны графики изменения давления, полученные по двум датчикам измерения давления, установленным в трубопроводах фильтрата центрифуги двух центрифуг, работающих одновременно. В одну из установок вводится ингибитор отложений Perfromax®, другая установка работает без реагента. Периодичность измерений зависит выявленных ранее темпов образования отложений.
Химическая очистка имеет ряд недостатков, основными из которых являются:
1. Используемые реагенты имеют высокую токсичность, обладают высокой коррозионной активностью и являются едкими веществами;
2. Необходимость утилизации больших объемов отработанных реагентов и их растворов. Расход моющих растворов составляет до 10% от объема теплоносителя – то есть примерно 1 м3 на 10м3 промываемого объема. Объем кислого раствора, который необходимо утилизировать в этом случае – 10 м3;
3. Высокая вероятность повреждения конструкционных материалов оборудования вследствие высокой коррозионной активности промывочных растворов. Особенно это относится к таким конструкционным материалам как алюминий, бронзы, черный металл
4. Вероятность попадания агрессивных токсичных жидкостей в жилые и производственные помещения случае появления течей;
5. Необходимость отключения системы отопления при проведении промывки;
6. Необходимость проведения дополнительных мероприятий по предотвращению коррозии оборудования после проведения промывки.
Очень часто в установках, связанных с транспортировкой жидкостей по трубопроводу, снижается скорость воды, а также ее качество по причине появления твердого налета на внутренних поверхностях. В первую очередь подобные отложения в трубах негативно влияют на показатели теплопроводности, создавая термическое сопротивление проходящему потоку, а также способствуют прогрессирующему ослаблению напора. В дальнейшей перспективе разрастание наслоений может грозить тотальной закупоркой труб и поломкой оборудования.
Неочищенная вода, служащая источником донных отложений, может иметь в своем составе примеси неорганического и органического происхождения. Наиболее характерные отложения в трубах проявляются в виде загнивания, нарастания известкового слоя и коррозии. Присутствие в водном растворе солей кальция и магния приводят к образованию накипи. Жесткая вода является одним из ключевых условий для ее развития. К процессу формирования известковых наслоений присоединяется внедрение в них коррозийных элементов. При постоянном контакте с металлом труб взвеси минеральных частиц способствуют уплотнению налета с постепенным его цементированием.
Применение реагентов, выполняющих роль ингибиторов образования отложений, регулярное умягчение воды, а также настройка оптимальных показателей гидродинамики в водопроводных системах призваны предупреждать появление нежелательного налета на поверхностях труб.
