Д.т.н. Ю.В. Балабан-Ирменин,
к.т.н. Г.И. Костенко, г. Москва
В 2002 г. была издана книга сотрудников Удмуртского государственного университета (УдГу) Ф.Ф. Чаусова и ГА. Раевской «Комплексонный водно-химический режим теплоэнергетических систем низких параметров. Практическое руководство» [1], вызвавшая серьезную дискуссию в журнале «Энергосбережение и водоподготовка» [2]. В данном журнале была опубликована рецензия профессора, д.т.н. Б.Н. Дрикера и главного научного сотрудника ФГУП «ИРЕА» д.х.н. Н.В. Цирульниковой, ответ на эту рецензию сотрудников УдГу, а также мнение автора данной статьи д.т.н. Ю.В. Балабан-Ирменина об этой книге. Вывод рецензентов был следующим: так как в книге допущено множество ошибок и неточностей, используются недопустимые упрощения при описании основных рассматриваемых процессов, книга бесполезна для специалистов и эксплуатационников.
В дальнейшем в 2003 г. было выпущено второе издание книги сотрудников УдГу [3], которое по мнению авторов было исправлено и дополнено. К сожалению, это издание книги изобилует теми же ошибками и неверным освещением многих ситуаций, что препятствует правильному и качественному использованию комплексонов — органофосфонатов в системах теплоснабжения.
Книга [3] методически делится на две основные части: первая — химико-технологическая, вторая — дозирование реагента.
Рассмотрены различные типы дозирующих устройств, способы дозирования, вопросы, связанные с обеспечением необходимой концентрации реагента в теплосети. Авторами достаточно подробно описаны варианты дозирующих устройств, их схемы и работоспособность. В разделе «Динамические характеристики водно-химического режима различных теплотехнических систем» приведено множество расчетов с привлечением высшей математики, занявших более 60 страниц книги. Мы знаем, что любая математика тогда надежно верна, когда она подтверждается практикой. Но, к сожалению, в книге не приведено ни одного примера проверки этих расчетов на практике. Даже в такой простой области, как системы дозирования, авторы не обошлись без некачественных рекомендаций. Так, например, на стр. 113 [1] (стр. 125 [3]) указано, что для обеспечения максимальной непрерывности дозирования необходимо устанавливать два дозирующих устройства, включающих в свой состав бачок и насос. На самом деле, проще и дешевле будет вариант с установкой двух бачков без дублирования насосов. Другой пример, на стр. 197-208 [1, 3] рассмотрен «типичный случай», когда у плунжерного (сильфонного мембранного) насоса время двойного хода плунжера составляет 0,2 ч, т.е. 12 мин.
Если говорить о химико-технологической части книги, то создается впечатление, что она написана людьми, уверенными в том, что до них в России никто не занимался антинакипинами — органофосфонатами для теплоэнергетических систем низких параметров. А ведь первые внедрения технологии обработки воды систем электростанций и заводов были произведены сотрудниками Уральского филиала ВТИ и Московского ИРЕА еще в 1974 г. (с использованием оксиэтилидендифосфоновой кислоты (ОЭДФ)) [4], а в 1975 г. — специалистами Уральского лесотехнического института (с использованием органофосфатов — реагента ИОМС) [5]. В 1978 и 1981 гг. в журнале «Прикладная химия» были опубликованы статьи, где в результате экспериментов показано, что воздействие органофосфонатов определяется избирательной адсорбцией реагентов на активных центрах образующихся кристаллов, перераспределением их в области, где возникают флуктуации плотности (зародыши кристаллов и т.д.). В 1981 г. в УралВТИ был разработан, утвержден и издан руководящий документ по обработке охлаждающей воды ТЭС ОЭДФ. Первое внедрение органофосфонатов в теплосети было произведено в Львове в 1978 г, а первая публикация на эту тему — в журнале «Энергетик» № 4 в 1990 г.
В 1978, 1983, 1984, 1989 гг. в СССР проводились Всесоюзные совещания по применению комплексонов (в основном органофосфонатов) в промышленности и энергетике, а в 1 993 г. по инициативе ВТИ проводился НТС РАО «ЕЭС России» для обсуждения технологии применения органофосфонатов в системах теплоснабжения на базе опыта систем, где были внедрены органофосфонаты [6].
В 1991 г. Б.Н. Дрикером была защищена докторская диссертация, посвященная применению органофосфонатов в системах водного хозяйства [7]. Было показано, что механизм действия фосфорсодержащих комплексонов заключается в образовании адсорбционно-химического соединения на активных центрах зародышей в твердой фазе, приводящей к прекращению роста кристаллов на той стадии, когда они настолько мелкие, что еще не могут образовывать шламы или накипи. Причем было установлено, что для полного ингибирования процесса кристаллизации достаточно экранирования только малой части поверхности микрокристаллов твердой фазы. Необходимо отметить, что этим свойством в полной мере обладают только комплексоны, являющиеся фосфорорганическими соединениями, в молекуле которых есть фосфонатная группа PO(OH)2, обычно связанная с атомом углерода.
Вышеописанный механизм их работы существенно отличается от механизма реже используемых комплексонов типа Трилона Б. Нужно отметить, что комплексонами типа Трилона Б и т.п. (см. стр. 20-21 [3]) в настоящее время на ТЭС практически не пользуются. Судя по всему «поворот» от комплексных режимов к органофосфонатам произошел в УдГу относительно недавно, о чем свидетельствует большое количество ошибок и нечетких формулировок в книге УдГу [3]. В этой книге коррозия металла в теплосети рассматривается как равномерная с катодным покрытием (стр. 32-40 [3]), в то время как в статьях сотрудников ВТИ, опубликованных в 1990-1993 гг, и в [8] показано, что в данном случае мы имеем дело с сугубо локальной, язвенной коррозией, развивающейся по совершенно иному механизму.
На стр. 33 [3] дается абсолютно неверная информация: со ссылкой на нормативные документы указано, что содержание кислорода в воде теплосети должно составлять не более 50 мг/дм3, должно быть в действительности 20 мкг/дм3. Размерность в книге — это, конечно, опечатка, а цифры — ошибка, т.к. значение 50 мг/дм3 относится не к сетевой, а к подпиточной воде. Если, как утверждают авторы, книга была бы написана на основе многолетнего опыта, полученного на реальных объектах, то такая ошибка была бы невозможна. На стр. 32 книги также напечатана неверная информация: для сетевой воды величина pH установлена в пределах 8,3-9,5, но это — не так. Для открытых систем теплоснабжения значение pH должно быть равно 8,3-9, а для закрытых — 8,3-9,5. Причем для закрытых систем возможно увеличение pH до 10,5, но с разрешения вышестоящей организации. Это «послабление» в свое время «пробил» ВТИ и добился перевода на этот режим теплосети в Москве. В результате повреждаемость трубопроводов от внутренней коррозии существенно уменьшилась [8].
Описание процесса накипеобразования в книге сделано чрезвычайно упрощенным, а ведь именно здесь «работают» органофосфонаты. Механизм действия органофосфонатов, перевод трудно растворимых осадков в форму шлама (стр. 53 [3]) представлен абсолютно непонятно. Возникает вопрос: когда, где и почему осадки преобразуются в шлам. Необходимо было сначала дать читателю подробное описание процесса накипеобразования, а на этой базе уже легко объяснить работу органофосфонатов.
Количество ошибок в книге не исчерпывается вышеприведенным перечнем. Например, на стр. 54 [3] указано, что количество труднорастворимых соединений в сетевой и подпиточной воде для закрытых сетей одинаково. Однако это не так. Если из подпиточной воды различными способами (например, Na-катионированием) удаляются труднорастворимые соединения, то в сетевой воде часто содержание солей больше, чем в подпиточной, т.к. существуют присосы водопроводной (необработанной) воды (обычно ночью). Приведенный пример еще раз показывает, что реальный опыт авторов книги в данной области очень ограничен.
Самая опасная для читателей ошибка в книге [1, 3] это созданные таблицы, где в зависимости от величины карбонатного индекса воды (Ик равно произведению кальциевой жесткости на общую щелочность в мг-экв/дм3. — Прим. авт.) и в какой-то степени от температуры рекомендуются дозировки различных органофосфонатов. И это рекомендуется в качестве руководящего пособия для ТЭС! Важное замечание: опыты проводились на обессоленной воде, что не соответствует реальным условиям.
В первом моем отзыве [2] приведен четкий пример: при внедрении органофосфонатов ИОМС в теплосети аэропорта «Кольцово» в Екатеринбурге 30-дневные промышленные испытания на котлах КВГМ показали, что при температуре 120 ОС и Ик=18,3 (мг-экв/л)2 достаточная доза ИОМС — 3 мг/л. В таблицах авторов книги [3] для таких условий рекомендуется от 9 до 15 мг/л ИОМС. Комментарии тут излишни. И такая ситуация была предсказуема. Дело в том, что таблицы естественно создавались на базе лабораторных экспериментов с использованием чистой воды, а в реальности природная вода содержит массу органических веществ. По экспериментальным данным ВТИ эти вещества, которые тоже сорбируются на поверхности образующихся кристаллов, помогают органофосфонатам. Хотя не исключено, что существуют такие вещества, которые влияют отрицательно. Эти вопросы детально рассмотрены в [8].
Литература
1. Чаусов Ф.Ф., Раевская Г.А. Комплексонный водно-химический режим теплоэнергетических систем низких параметров. Практическое руководство. Ижевск. НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2002. 246 с.
2. Обсуждение книги УдГу // Энергосбережение и водоподготовка. 2003. № 4. С. 83-91.
3. Чаусов Ф.Ф., Раевская Г.А. Комплексонный водно-химический режим теплоэнергетических систем низких параметров. Практическое руководство. Изд. 2-е. Москва- Ижевск. НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2003. 280 с.
4. Боднарь Ю.В., Маклакова В.П., Гронский Р.К. и др. Применение фосфорорганических соединений для борьбы с накипеобразованием в оборотных системах охлаждения //Теплоэнергетика. 1976. № 1. С. 70-73.
5. Михалев А.С., Дрикер Б.Н., Мазанник В.Н. Предотвращение отложений в оборотной системе охлаждения Кировоградской обогатительной фабрики. Цветные металлы. 1977. № 3. С. 13-85.
6. Федосеев Б.С., Балабан-Ирменин Ю.В. Обобщение опыта применения фосфоновых соединений для обработки подпиточной воды в тепловых сетях// Энергетик. 1994, № 5, с. 17-18.
7. Дрикер Б.Н. Предотвращение минеральных отложений и коррозии металлов в системах водного хозяйства с использованием фосфорсодержащих комплексонов. Автореферат дисс. докт. техн. наук. М., МХТИ, 1991.
8. Балабан-Ирменин Ю.В., Липовских В.М., Рубашов А.М. Защита от внутренней коррозии трубопроводов водяных тепловых сетей. М.: Энергоатомиздат, 1999. 248 с.
От редакции: Ответы на большинство проблемных вопросов, указанных в данной статье, представлены в книге Ю.В. Балабан-Ирменина, ГЯ. Рудаковой, Л.М. Марковичи «Применение антинакипинов в энергетике низких параметров», которая вышла в свет в 2011 г. в издательстве «Новости теплоснабжения».
В книгу вошли материалы по следующим разделам:
■ нормы водно-химического режима систем теплоснабжения и оборотных систем охлаждения;
■ технологические и экологические свойства органофосфонатов, влияющие на возможность их применения;
■ термолиз антинакипинов;
■ антикоррозионные характеристики органофосфонатов;
■ влияние температурных разверок в котлах и поверхностного кипения на эффективность анти- накипинов;
■ расчет времени изменения состава воды в системе;
■ определение оптимальной концентрации антинакипина;
■ влияние отложений на экологические параметры систем;
■ методика определения марки и оптимальной концентрации антинакипина.
В дальнейшем в журнале НТ планируется публикация серии статей на основе разделов этой книги, что позволит более полно рассмотреть все особенности применения комплексонов в системах теплоснабжения и системах охлаждения циркуляционной воды и представить практические рекомендации для эксплуатационного инженерно-технического персонала электростанций, котельных и предприятий тепловых сетей.