Скорость образования отложений в водооборотных системах и их тип зависят от параметров качества исходной воды, а именно от pH, щелочности, жесткости, концентрации железа, содержания хлоридов, сульфатов, общего солесодержания, а также от рабочих характеристик системы в целом. С увеличением коэффициента упаривания в системе, все растворенные в воде соли (карбонаты, хлориды, сульфаты и т.п.) концентрируются и образуют осадки, которые, образуя отложения, ухудшают теплообмен, способствуют повышению гидравлического сопротивления и могут привезти к серьезным авариям дорогостоящего оборудования [1].

Задачи предотвращения отложений и ингибирования коррозии связаны между собой и их необходимо решать совместно с помощью внедрения реагентной обработки воды. Стрессовые тепловые нагрузки при эксплуатации водооборотных систем или сильное изменение качества воды может повлечь за собой быстрое понижение pH, что неизбежно приведет к серьезным коррозионным повреждениям. На практике для оценки склонности воды к образованию отложений и коррозии применяют индекс стабильности (насыщения) Ланжелье (LSi) и индекс Ларсона-Скольда (ИЛС) [2]. Стабильной считается вода, не склонная к образованию отложений и их растворению, обеспечивая тем самым непрерывное функционирование оборотной системы в течение длительного  периода времени. С помощью индекса Ланжелье (LSi) можно оценить склонность воды к образованию отложений солей жесткости, а с помощью индекса Ларсона-Скольда выявить склонность воды к интенсифицированию локальной коррозии. Тонкая пленка карбоната кальция на поверхности металла является надежной защитой от коррозии. Если значение индекса Ланжелье (LSi) <0 и образование карбоната кальция не происходит, вероятно, развитие коррозии металла, если LSi >0 – вода в системе склонна к образованию накипи карбоната кальция. Чем выше значение индекса Ларсона-Скольда, тем выше возможность локальной коррозии [3].

Задачи предотвращения отложений (накипи, продуктов коррозии) решаются с помощью дозирования в оборотную систему различных химических реагентов.

Механизмы предотвращения коррозии сводятся к замедлению скорости катодной и/или анодной реакций и образованию защитной пленки на металле [4-5]. Ингибирование отложений достигается за счет стабилизации карбоната кальция в пересыщенном состоянии, блокировании роста кристаллов осадка и разрушением кристаллической решетки уже имеющихся осадков (диспергированием) [6].

Широко известны различные технологии обработки воды систем охлаждения, каждая из которых имеет свои ограничения, обусловленные различным химическим составом воды, технологическими особенностями оборудования, экологическими аспектами. С 60-70-х годов в качестве антинакипинов (ингибиторов отложений) активно применяются органофосфонаты (фосфорогранические комплексоны).  Для успешного применения фосфонатов (ОЭДФ, НТФ, ФБТК) необходимо учитывать многие факторы: состав воды, теплотехнические характеристики, технологию ввода фосфоната, способ контроля, выбор оптимальной дозировки. Фосфонаты, в частности, ОЭДФ чувствительны к содержанию железа в системе [7]. Еще в 90-е годы было доказано, что фосфонаты интенсивно сорбируются на гидроксиде железа, то есть если содержание железа в воде превышает 0,5 мг/л, применение фосфонатов не рекомендуется. Кроме того, как показывают многочисленные исследования, фосфонаты способны обеспечивать стабилизацию осадков только карбоната кальция в пределах индекса Ланжелье (LSi) до +2,6 (ОЭДФ и натриевые соли ОЭДФ) [8]. Цинковый комплекс ОЭДФ применяют для ингибирования коррозии под различными торговыми марками.

Ввиду ужесточения требований к качеству сбрасываемой воды, применение цинка ограниченно из-за его токсичности. Кроме того, в случае передозировки Zn-ОЭДФ, можно не предотвратить, а усилить коррозию. Действующая концентрация комплекса Zn-ОЭДФ выше, чем его ПДК в воде примерно в 5-10 раз [7].

Исходя из ограничений в применении фосфонатов, разрабатывались различные технологии с применением синтетических полимеров [9]. Оптимизации подвергались функциональные группы, их правильное соотношение и молекулярная масса полимеров. Кроме этого, важно было  разработать такие полимеры, которые не только способствовали предотвращению отложений, но и ингибировали коррозию, что позволило бы обеспечить более широкие области применения и устойчивость к изменению качества воды.

Фосфонаты в некотором диапазоне условий достаточно эффективно ингибируют отложения карбоната кальция, но не удаляют уже образовавшиеся отложения [10]. Для того, чтобы объединить свойства ингибиторов образования отложений и диспергаторов была разработана технология обработки охлаждающей воды «all organic».

К основным особенностям технологии «all organic» на примере ингибитора отложений и коррозии Performax 3S600 (производство Solenis) относятся:

1. Отсутствие цинка и других тяжелых металлов.

2. Низкое содержание фосфора

3. Предотвращение отложений при LSi 3.3, то есть при высоких значениях pH, щелочности и содержания кальция.

4. Эффективная работа при высоком содержании железа.

5. Предотвращение одновременно коррозии и отложений

6. Позволяет предотвращать отложения в широком диапазоне условий эксплуатации,  а том числе и при стрессовых тепловых нагрузках.

В отличие от фосфонатов, ингибирование отложений с помощью технологии «All organic» происходит за счет специально синтезированных полимеров (модифицированные сополимеры акрилата натрия) по всем трем механизмам:

1. Стабилизация осадков (карбоната кальция) в пересыщенном состоянии
2. Нарушение кристаллической решетки (блокирование роста кристаллов)
3. Диспергирование

 

Более подробно все три механизма отражены на рисунках:

 

Рис. 1. Стабилизация осадков в пересыщенном состоянии

 

 

 

 

 

 

 

Рис.2. Разрушение кристаллической решетки. Диспергирование

 

Ингибирование коррозии с помощью реагента Performax 3S600 происходит за счет образования пленки на поверхности раздела фаз металл-вода. Эта пленка состоит из трехвалентного железа, карбоната кальция и полимера. Пленка аморфная, не имеет пор, не содержит воду и представляет собой очень тонкую структуру  (рис. 3). Интеграция полимера в структуру пленки улучшает сопротивление пленки против проникновения ионов хлоридов, сульфатов из воды контуров систем охлаждения к поверхности металла [11].

 

 

Рис.3. Ингибирование коррозии с помощью реагента Performax 3S600

 

Таким образом, применение технологии «All organic» в водооборотных системах с высоким индексом Ланжелье (LSi) позволяет достичь экономического эффекта, то есть снизить общепроизводственные затраты, за счет:

- снижения объема продувки;

- снижения количества используемых реагентов, поскольку реагент дозируется пропорционально продувке;

- сокращения водопотребления в целом;

Кроме того, что данная технология позволяет эксплуатировать системы оборотного водоснабжения в широких областях значений качества параметров охлаждающей воды, она полностью отвечает экологическим требованиям по отсутствию цинка и низкому содержанию фосфора.

С 2004 года специалисты компании ООО «АКВА КОМПОЗИТ» занимаются внедрением современных качественных технологий обработки воды для систем охлаждения, теплоснабжения,  обратного осмоса.

 

1. Technical Information for Cooling Towers Using Recycled Water/ San Diego County Water Authority

2. T.E. Larsonand R.V. Skold. Лабораторные исследования связи между количеством содержащихся в воде минеральных веществ и коррозией стали и образцов железа.

3. Розенфельд И.Л. Коррозия и защита металлов (локальные коррозионные процессы). – М.: Металлургия, 1969, 448 с.

4. Томашов, Н.Д. Теория коррозии и защита металлов.- М.: Изд. АН СССР, 1959. 592 с.

5. Куделин Ю. И. Защита от коррозии водоохлаждаемого оборудования. – Обзорная информация. НИИТЭХим. M. 1979.

6. Кинетика роста карбонатов кальция в накипи и в водных растворах /А.Т. Богораш. – Химия и технология воды, 1983, т. 5, №3, с. 205–209.

7. О применении цинкового комплекса ОЭДФ/ С.А. Попов, Б. Н. Дрикер.- Уральский государственный лесотехнический университет г. Екатеринбург, ФГУП "ИРЕА", г. Москва "Энергосбережение и водоподготовка", 2004, № 3, с. 57-60

8. Балабан-Ирменин Ю.В., Рудакова Г.Я., Маркович Л.М.Применение антинакипинов в энергетике низких параметров..-М.: Новости теплоснабжения, 2011. – 208с.

9. Комплексоны и их применение в народном хозяйстве // Н.М. Дятлова, З.И. Царева – Химическая промышленность, 1996, №10, с. 23–33.

10. Кабачник М.И. Оксиэтилидендифосфоновая кислота и ее применение. - Химическая промышленность, 1975, №4, с.14-18

11. Bericht Projekt AKW 3S600/ Solenis Inc, 2015

 

 

 

 

Для самостоятельного выбора решения перейти в КАТАЛОГ

Получить консультацию по подбору: КОНТАКТЫ

Заполнить ОПРОСНЫЙ ЛИСТ