С.В. Багин, главный инженер;
Т.М. Чалышева, начальник центра химического надзора,
МУП «Волгоградское коммунальное хозяйство», г. Волгоград;
к.т.н. О.В. Гусева, начальник отдела водоподготовки
ООО «НПФ Траверс», г. Москва
МУП «Волгоградское коммунальное хозяйство» является крупнейшим предприятием города, обеспечивающим его централизованное теплоснабжение. В состав предприятия входят 124 котельные суммарной установленной мощностью 2457,5 Гкал/ч и тепловые сети протяженностью 946,5 км. Системы теплоснабжения закрытые.
В таком составе предприятие было организовано 12 лет назад из разрозненных районных тепловых сетей. Котельные малой мощности либо не имели водоподготовки, либо оснащались только установками умягчения воды. В момент объединения многие котельные и сети находились в аварийном состоянии по причинам:
■ грубейших нарушений водно-химических режимов;
■ низкой квалификации персонала;
■ полного отсутствия надлежащего химического контроля либо безграмотного его ведения.
Образованная в то время химическая служба при полной поддержке руководства неуклонно проводит политику ужесточения и усовершенствования водно-химического режима (ВХР) котельных. В решении этих задач определяющую роль сыграло применение химических реагентов, которые используются на различных этапах подготовки подпиточной воды систем теплоснабжения, как то:
1) химическое обескислороживание;
2) корректировка значений рН;
3) стабилизационная обработка подпиточной и сетевой воды с использованием ингибиторов накипеобразования;
4) восстановление обменной емкости катионитов в Na-катионитных фильтрах;
5) предотвращение углекислотной коррозии паро-конденсатных трактов паровых котлов.
Основная проблема при обеспечении требуемого ВХР состояла в предотвращении или ограничении кислородной и углекислотной коррозии котлов и тепловых сетей, которая была вызвана отсутствием деаэрационных установок или нарушением их режимов работы.
В 2004 г. на двух реконструированных котельных был внедрен коррекционный воднохимический режим водогрейных котлов с использованием реагентов для химического обескислороживания умягченной воды. В качестве реагентов были опробованы как импортные, так и отечественные реагенты различных марок, среди которых Nalko BT-14, HydroChem 140 и АМИНАТ™ КО-2. На основании сопоставления цены, качества реагентов и условий применения, которые включали консультационную и технологическую поддержку специалистов, с 2005 г. в котельных г. Волгограда стали применять реагент АМИНАТ™ КО-2. В настоящее время 36 котельных нашего предприятия работают на полном химическом обескислороживании, позволяющем выдерживать нормы качества подпиточной и сетевой воды (рис. 1, 2).
Но серьезные проблемы внутренней коррозии наблюдались и в крупных котельных, оснащенных вакуумными деаэраторами. Это было вызвано двумя основными причинами.
Во-первых, нестабильностью работы деаэраторов при повышенных нагрузках или сниженных температурных параметрах. Снижение температуры в деаэраторе до 60 ОС приводит к повышению содержания кислорода до 1500 мкг/кг Второй причиной внутренней коррозии являются: практика заполнения теплосетей в пусковые периоды умягченной недеаэрированной водой или сырой водой и аварийная подпитка умягченной и сырой водой. В этих случаях в сети поступает огромное количество кислорода, что приводит к разрушительной коррозии поверхностей котлов и теплосетей.
Именно этим было вызвано аварийное состояние трубопроводов теплосетей одного из районов города — Тракторозаводского. Поэтому в котельных этого района в 2009 г. установлены первые дозирующие установки для коррекционного химического дообескислороживания подпиточной воды после деаэратора. В настоящее время такими установками оснащены все вакуумные деаэраторы предприятия.
Кроме того, технико-экономические расчеты показали возможность значительной экономии средств (в 2 раза) при переводе котельных, имеющих паровые и водогрейные котлы, на полное химическое обескислороживание в летнем режиме с остановкой паровых котлов и атмосферных деаэраторов. Впервые эта схема была использована в 2013 г. в котельной ДОЗ им. Куйбышева, оснащенной котлами ДКВр-10/13 (в паровом и водогрейном исполнении) и Будерус F825M (таблица). В 2014 г. по такой же схеме произведено переключение котельных 494 квартала и Сельхозкадров.
Таблица. Расчет эффективности затрат на модернизацию ХВО котельной 412 квартала (замена установки умягчения воды на установку стабилизационной обработки воды комплексонами).
Следующим важным направлением нашей работы по борьбе с внутренней коррозией является повышение рН подпиточной и сетевой воды. Для повышения рН применяется самый простой и недорогой реагент — едкий натр. Из-за отсутствия отдельных дозаторов приходилось смешивать АМИНАТ™ КО-2 и едкий натр в одной емкости, что приводило к снижению реакционной способности реагентов, образованию осадка, засорению дозаторов.
Поэтому в рамках программы модернизации последних лет производится установка комплексов коррекционной обработки воды едким натром. В настоящее время у нас более 50 котельных имеют отдельные дозирующие комплексы коррекционной обработки воды едким натром.
Срок службы Na-катионитовых фильтров ФИПа во всех котельных предприятия в основном перешагнул критический рубеж. Затраты на замену и обслуживание неоправданно высоки. Ежегодно наше предприятие закупает более 2 тыс. т соли, следовательно, сбрасывает огромное количество жидких высокоминерализованных стоков. Уже одно это заставило задуматься о необходимости применения современной технологии с использованием ингибиторов накипеобразования и коррозии.
В связи с этим отдельным направлением работы предприятия является организация стабилизационной технологии обработки воды с применением ингибиторов накипеобразования. Технико-экономическое обоснование показывает значительное снижение капитальных затрат на замену и ремонт водоподготовительного оборудования.
Негативный опыт использования данной технологии в 90-х годах в котельных г. Волгограда был связан с отсутствием специалистов на этапе внедрения, надежных насосов-дозаторов (использовались капельницы-эжекторы), необходимого химического контроля.
В настоящее время стабилизационная обработка воды успешно используется в 20 котельных предприятия, оснащенных разными типами котлов (ПТВМ-50, ТВГ-8м, КВС, КВГМ-6,5, СВиБ-3м, НР-18). В качестве реагентов в настоящее время используются АМИНАТ™ А и Гилуфер-422, в качестве установок дозирования — в основном насосы-дозаторы в комплекте с ультразвуковыми счетчиками-расходомерами (рис. 3).
Рис. 3. Установки дозирования реагента в котельной.
Причем реагенты надежно обеспечивает безнакипный режим работы даже жаротрубных котлов, характеризующихся высокими температурами теплообменных поверхностей и более низкими скоростями движения сетевой воды.
Опыт использования жаротрубных котлов без водоподготовки даже при низких подпитках показывает повышенную аварийность из-за деформации жаровой трубы, «растрескивания» трубной доски и т.д. При высоких подпитках происходит монолитное заполнение межтрубного пространства накипью.
Для обеспечения водно-химического режима, предотвращения заноса котлов продуктами отмывки тепловых сетей в нашем предприятии установлен строгий химический контроль (2 раза в смену) и график продувок котлов, разработана программа оснащения котельных инерционно-гравитационными грязевиками ГИГ В силу финансовых сложностей грязевик ГИГ установлен только в одной котельной с жаротрубными котлами ВК-21 при внедрении реагентной водоподготовки после многолетней работы на сырой воде. Наличие ГИГ обеспечило эффективную отмывку системы теплоснабжения без загрязнения котлов (рис. 4).
Кроме того, в наших котельных используется реагентная обработка для удаления соединений железа с поверхности катионитов в водоподготовительных установках реагентом АМИНАТ™ ДС. В результате восстановления обменной емкости фильтроцикл катионита увеличивается на 30-40%.
В 2012 г. для защиты трубопроводов и оборудования (бойлеров, теплообменников и т.п.) пароконденсатных трактов котельных, эксплуатирующих паровые котлы и использующих конденсат для подпитки тепловых сетей, было начато внедрение реагента АМИНАТ™ ПК-1.
Много лет в котельной ДОЗ им. Куйбышева (упомянутой выше) для подпитки тепловых сетей использовался конденсат. Высокая степень коррозии трубопроводов паро-конденсатного тракта и тепловых сетей привела к аварийной остановке водогрейного котла ДКВР-10/13 из-за разрыва труб. В результате внедрения АМИНАТ™ ПК-1 содержание железа в сетевой воде в течение отопительного периода было снижено с 8-10 мг/л до нормируемых значений. Внутренняя поверхность барабанов и паровых, и водогрейных котлов полностью очищена от отложений. Сразу после испытаний коррекционный водно-химический режим паровых котлов с использованием АМИНАТ™ ПК-1 был организован в котельной Водстрой.
Планомерная работа нашего предприятия по ужесточению ВХР, широкое использование реагентов в разных направлениях водоподготовки имеет высокий экономический эффект из-за увеличения срока службы котлов, снижения объема подпитки до нормативных и более низких значений, сокращения расхода энергоресурсов.
Литература
1. Акользин П.А. Коррозия и защита металла теплоэнергетического оборудования. — М.: Энергоиздат, 1982.
2. Субботина Н.П. Водный режим и химический контроль на ТЭС. — М.: Энергоатомиздат, 1985.
3. Стерман Л.С., Покровский В.Н. Физические и химические методы обработки воды на ТЭС. — М.: Энергоатомиздат, 1991.
4. Правила эксплуатации электрических станций и сетей РФ. — М.: Омега-Л, 2004.
5. Ю.В. Балабан-Ирменин, В.М. Липовских, А. М. Рубашов. Защита от внутренней коррозии трубопроводов водяных тепловых сетей. — М.: Новости теплоснабжения, 2008.
6. Ю.В. Балабан-Ирменин, Г.Я. Рудакова, Л.М. Маркович. Применение антинакипинов в энергетике низких параметров. — М.: Новости теплоснабжения, 2011.
7. Чалышева Т. М. 10-летний опыт применения реагентов марки АМИНАТ в тепловом хозяйстве г. Волгограда // Сборник докладов VI научно-практической конференции «Современные технологии водоподготовки и защиты оборудования от коррозии и накипеобразования». 28-29 октября 2015 г.