Водно-химический режим любой теплоэнергетической системы должен предотвращать или снижать интенсивность накипеобразования и коррозии, обеспечивая надёжную и безаварийную работу оборудования. Для правильного выбора метода подготовки воды необходимо знать основные физико-химические закономерности указанных процессов, а также влияние корректирующих добавок на эти процессы.
Образование накипи происходит на наиболее теплонапряженных участках оборудования теплоснабжения, т.е. на поверхностях нагрева. При повышении температуры воды снижается растворимость соединений щелочноземельных металлов кальция и магния – CaSO4 (сульфат кальция), CaCO3 (карбонат кальция), Mg(HCO3)2 (бикарбонат магния) и других и они переходят в твёрдую фазу. Для предотвращения накипеобразования необходимо снижать содержание указанных веществ в воде путём ионного обмена до нормируемой величины или путём перевода их в хорошо растворимые комплексонные соединения, без удаления из воды.
Коррозия стали (основной материал оборудования теплоснабжения) в водной среде, это электрохимический процесс разрушения металла при взаимодействии железа с кислородом воздуха и ионами, образующимися в воде, при электролитической диссоциации растворённых веществ. В кислых водных средах протекает процесс водородной деполяризации и скорость коррозии выше, чем в нейтральных и щелочных водах, в связи с этим нормируется рН = 8,3 – 9,5 для воды теплосети. В щелочной среде коррозия определяется скоростью диффузии растворённых кислорода и углекислого газов на поверхности металла, следовательно необходимо уменьшать концентрацию газов до установленной нормы: кислород О2 = 50 мкг/дм3, углекислый газ СО2 = 0 путём деаэрации воды.
Научно-технический совет РАО «ЕЭС России» 22.11.1993 г. и «Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей» РК, 30.03.2015 г. предусматривают применение комплексонных методов обработки подпиточной воды тепловых сетей. Комплексонами называются соединения, молекулы которых содержат большое количество реакционных центров, образующих прочные соединения – комплексонаты, которые предотвращают или снижают интенсивность коррозии и накипеобразования.
В настоящее время применяются следующие комплексоны:
1. ОЭДФК – оксиэтилидендифасфоновая кислота (порошок);
2. АФОН 200-60А – 1-гидроксиэтилидендифасфоновая кислота (раствор);
3. АФОН 230-23А – цинковый комплекс динатриевой соли ОЭДФК (раствор);
4. ПАВ-13А – натриевые соли полиаминометиленфосфоновых кислот (раствор);
5. ИОМС-1 – ингибитор отложения минеральных солей, натриевые соли аминометиленфосфоновых кислот (раствор);
6. СК-110 – натриевые соли ОЭДФК и полимеры акриловой кислоты (раствор);
7. или другие аналоги – органические вещества, содержащие фосфоновые группы (фосфонаты).
Антинакипинное действие фосфонатов определяется их адсорбцией на активных центрах микрозародышей кристаллов солей и предотвращение их дальнейшего образования. Применение фосфонатов в системах теплоснабжения открытого типа и горячего водоснабжения ограничивается их санитарно-гигиеническими свойствами:
- ОЭДФК, АФОН 200-60А
– 0,6 мг/дм3;
- СК-110
– 2,0 мг/ дм3;
- ИОМС-1
- 4,0 мг/дм3;
- ПАФ-13А, АФОН 230-23А – 5,0 мг/дм3.
Длительное воздействие фосфонатов на отложения содержащие соединения кальция и магния приводят к изменению их структуры и разрушению, т.е. удалению с поверхности металла.
Определение оптимальной концентрации фосфоната производится специализированной организацией на основании лабораторных и опытно-промышленных испытаний, которые учитывают:
- качество обрабатываемой воды: карбонатный индекс, рН, солесодержание, содержание сульфатов и хлоридов, органики и растворённого кислорода;
- температуры подогрева воды в летний и зимний периоды (с учётом температурной разверстки, т.е. температуры воды и температуры теплопередающей поверхности металла, для подогревателей + 10оС, для водогрейных котлов + 20оС); при высоких температурах подогрева воды зимой, могут использоваться дополнительные методы обработки воды;
- конструкцию схемы дозирования рабочего раствора реагента, которая должна обеспечивать перемешивание и зону реакции;
- эксплуатационный химический контроль воды и технологический контроль теплонапряженных участков трубопроводов (отложения, коррозия); по результатам анализов планируются ремонтно- восстановительные работы и возможны корректировки водно-химического режима;
- условия доставки, хранения реагента и приготовления рабочего раствора;
- соблюдение правил техники безопасности и охраны труда при работе с реагентом.
Развитие комплексонного метода обработки воды теплосети обусловлено его простотой, низкими эксплуатационными затратами и возможностью совершенствовать водно-химический режим с появлением научных разработок новых более совершенных реагентов, обеспечивающих надёжную работу оборудования. Появляются возможности увеличения температуры подогрева теплоносителя без увеличения его расхода на новостройки или монтировать новые, полностью автоматизированные установки.