Реагенты для водоподготовки водогрейных котлов

В. Мацура, к.х.н., Д. Жихарев, к.х.н. 

 

Для обеспечения надежной эксплуатации современного водогрейного жаротрубного котла необходимо поддерживать правильный водный режим, определяемый набором показателей качества контурной воды и диапазонами нормативных значений этих показателей. Требования к качеству воды для заполнения и подпитки системы отопления с водогрейными котлами регламентируются большинством производителей котельного оборудования, а также рядом специальных нормативных документов.

---

Для соблюдения норм и, соответственно, поддержания правильного водного режима котельной установки требуется специальная подготовка воды. Использование неподготовленной воды часто приводит к значительному снижению КПД котельного оборудования (вследствие образования различного рода отложений на теплообменных поверхностях), а также развитию коррозионных повреждений оборудования и трубопроводов. В общих случаях подготовка воды состоит из предварительной (докотловой) и коррекционной (внутрикотловой) стадий. Накипь (твердый слой, препятствующий эффективной теплопередаче) возникает в результате образования отложений малорастворимых соединений кальция, магния, железа и кремния на внутренних поверхностях теплопередающих элементов систем отопления. Наиболее чувствительны к образованию накипи теплообменные поверхности пучков дымогарных труб, проходящих через водную часть жаротрубных (газотрубных) водогрейных котлов. Растущее тепловое сопротивление слоя накипи вызывает увеличение температуры жаровых труб со стороны топочной части. Нарушение же теплообмена приводит к значительному перегреву трубных поверхностей, повреждению конструкционных элементов и аварийным остановкам котельного оборудования. Также накипь образуется в экономайзерах, запорно-регулирующей арматуре, циркуляционных насосах и трубопроводах.

Растворенный кислород и углекислый газ вызывают так называемую точечную коррозию элементов оборудования, образуя мелкие кратеры на поверхности металла. Некоторые из таких кратеров увеличиваются до возникновения свищей. При высоких температурах агрессивное воздействие коррозионно-активных газов увеличивается. 

Негативное воздействие на металлические поверхности в системах отопления оказывают также теплофикационная вода с низким значением pH и продукты коррозии, прежде всего, соединения железа.

Применение установок натрий-катионирования для снижения общей жесткости, перед подачей на заполнение или подпитку контура котла или тепловой сети, связано с определенными капитальными и эксплуатационными затратами. Использование деаэраторов для удаления растворенных коррозионно-активных газов из теплофикационной воды экономически неэффективно (вследствие высоких энергетических затрат).

Метод подготовки теплофикационной воды с использованием химических реагентов заключается в том, что с помощью специально подобранных компонентов предотвращается образование накипи на внутренних поверхностях конструкционных элементов систем отопления. Обычно такой процесс коррекционной подготовки воды организуют следующим образом: посредством насоса-дозатора в воду, циркулирующую в системе отопления, подается небольшое количество специальных химических соединений, препятствующих осаждению малорастворимых солей на теплопередающих поверхностях. При этом иногда общая жесткость воды в системе отопления остается равной общей жесткости исходной воды, поступающей на подпитку. 

Существует целый ряд химических реагентов (ИОМС, ОЭДФ, АФОН, ПАФ, НТФ, комплексоны на основе солей фосфорорганических кислот и др.), рекомендуемых к применению в контурах водогрейных котлов и тепловых сетей для связывания части ионов жесткости в растворимые соединения. Не вдаваясь в суть действия этих реагентов, можно сказать, что они только лишь препятствуют росту кристаллов солей жесткости на внутренних поверхностях элементов оборудования, не оказывая влияния на значение pH теплофикационной воды и содержание коррозионно-активных растворенных газов.

Широко распространенный цинковый комплекс оксиэтилидендифосфоновой кислоты (Na ₂ ZnОЭДФ) позиционировался как химический реагент, совмещающий действие пленкообразующего ингибитора коррозии и противонакипное действие. Однако появившиеся в последние годы результаты исследований показывают, что эффективность действия данного реагента не очень высока.

Широкое применение комплексонов на основе фосфонатов иногда приводит к отрицательным последствиям – забиванию проходов в пучках теплообменных трубок сетевых подогревателей карбонатами кальция и магния. Это объясняется так: концентрация активного компонента в комплексоне меняется от партии к партии, что не позволяет выдерживать эффективную дозировку реагента достаточно точно.

Подготовку воды в контурах водогрейных котлов и тепловых сетей с использованием комплексонов типа ИОМС, ОЭДФ и других следует совмещать с деаэрацией, иногда – с частичной деминерализацией исходной воды, а также дозированием дополнительных химических реагентов для корректировки pH.

Композиционные химические реагенты

Рассмотрим сравнительную характеристику композиционных химических реагентов для коррекционной подготовки воды в системах отопления. Все перечисленные ниже химические препараты относятся к реагентам комплексного действия, призванным обеспечить коррекцию теплофикационной воды сразу по нескольким параметрам: значение pH, содержание растворенного кислорода и углекислого газа, накипеобразующее действие растворенных солей.

Nalco 77385

Химический реагент Nalco 77385, выпускаемый Nalco Company (США), предназначен для предотвращения развития коррозии и образования отложений в закрытых системах тепло- и водоснабжения. В его состав входит смесь органических и неорганических ингибиторов коррозии, включая компоненты на основе молибдат- и нитрит-ионов, щелочь для коррекции pH и дисперсанты. Следует также отметить, что присутствие в составе продукта токсичных молибдат- и нитрит-ионов сильно ограничивает возможность его использования (в связи с трудностью его утилизации). Рекомендуемая дозировка реагента составляет 5000–7000 г на 1 м ³ воды в системе отопления.

Advantage K350

Продукт Advantage K350 (компания Ashland, США) – реагент комплексного действия, предназначенный для предотвращения развития коррозии и образования отложений в системах отопления с местным нагревом. Данный продукт эффективно связывает растворенный кислород даже при низких температурах, способствует коррекции уровня pH теплофикационной воды и поглощает свободную двуокись углерода. В состав реагента входят: N, N-диэтилгидроксиламин, 2-амино-2-метил-1-пропанол, гидроксид калия, смесь синтетических полимеров. Синтетические полимеры, входящие в состав реагента, предотвращают образование отложений на внутренних поверхностях котлов, труб, теплообменников, запорно-регулирующей арматуры и измерительных устройств. Данный химический реагент также предохраняет от коррозии медные и бронзовые элементы.

N, N-диэтилгидроксиламин, относящийся к классу органических аминов, способствует формированию магнетитовой пленки, предохраняющей от коррозии внутренние поверхности элементов систем отопления.

2-амино-2-метил-1-пропанол в совокупности с гидроксидом калия составляют систему, которая эффективно увеличивает и стабилизирует в оптимальном диапазоне значение pH теплофикационной воды. Стабилизация pH способствует поддержанию остальных параметров водного режима и сохранению защитной магнетитовой пленки. Отметим, что 2-амино-2-метил-1-пропанол, как pH-стабилизирующий компонент, не приводит, в отличие от гидроксидов калия и натрия, к существенному увеличению солесодержания и электропроводности оборотной воды в системе отопления.

Растворимые полимеры, входящие в состав реагента Advantage K350, синтезированы специально для использования в условиях функционирования систем отопления и имеют постоянный состав, что гарантирует постоянство качества продукции от партии к партии. Именно синтетические полимеры наиболее эффективны в предотвращении образования отложений. При сбросе части теплофикационной воды в канализацию все компоненты химического реагента полностью разлагаются до безопасных соединений. Необходимо отметить, что реагент характеризуется довольно высокой ценой.

Когда система отопления заполнена и подпитывается предварительно умягченной водой, рекомендуется использовать реагент Advantage K350A. Реагент Advantage K350B следует применять, когда необходимо существенно повысить уровень pH теплофикационной воды. Если же вода в системе отопления не проходила предварительного умягчения, применяется реагент Advantage K350D. Advantage K350A/B дозируются непосредственно в воду, циркулирующую в системе отопления, в количестве 0,2–0,4 л/м ³ .

 Hydro X

Реагент Hydro X (компания Hydro X, Дания) представляет собой жидкий товарный продукт, который используется для коррекционной подготовки теплофикационной воды в контурах водогрейных котлов и тепловых сетей. Особенностью данного реагента является присутствие гидроксида натрия в сравнительно высокой (20 г/л) концентрации, что ограничивает возможность эффективного его использования для коррекции pH. Hydro X позиционируется как универсальный реагент, который может применяться в водогрейных и паровых котлах. В его состав входят: лигнин, танин, гидроксид натрия, фосфат натрия, альгинат натрия, крахмал и гликоль. Рекомендуемая дозировка Hydro X – 1 л на 1 м ³ воды (при заполнении системы отопления) и 0,5 л на 1 м ³ (при последующей подпитке).

http://www.aqua-therm.ru/