Albert Bursik, Pierre Bezzoli, Anton Graf
Резюме
Органические химреагенты, в частности амины, вводимые в тракт промышлен-ных паровых или энергетических котлов, используются уже в течение многих лет. Объем обработки воды с использованием аминов на традиционных ЭС, работающих на ископаемом топливе, непрерывно увеличивается. Имеются также свидетельства ис-пользования аминов на относительно новых ТЭЦ. До сих пор, ни в одно из руководств по ведению водно-химических режимов не введен и не обсужден этот метод обработки воды. В результате, ни существующие, ни потенциальные пользователи не имеют, и не будут иметь адекватных руководств.
По этой причине, помимо хороших и апробированных органических добавок на рынке все еще имеются неадекватные продукты.
В статье в общем виде обсуждаются характеристики органических химреагентов с акцентом на возможности использования аминов для обработки воды. Рассматрива-ются все "за" и "против". Обсуждаются возможности их использования при непрерыв-ной обработке воды.
Введение
Органические химреагенты для использования в тракте котлов в течение многих десятилетий вызывали недоверие, а операторы, которые их применяли были предметом насмешек. Сами химреагенты пренебрежительно называли "snake oil" (змеиным мас-лом, скрытой опасностью). Неизвестно, кто первым ввел это определение, которое обычно применяли в качестве нетрадиционных и необычных добавок для растений и почвы, добавок для косметики (напр. в качестве защитных средств кожи, волос и пр.), в нетрадиционной медицине, а также во многих других областях. При подобном опреде-лении эти добавки оказались на одном уровне с мишурой.
Тем не менее, первые руководства EPRI [1] по ведению ВХР, включали в себя диаграмму зависимости концентрации морфолина от величины рН для различных кон-центраций диоксида углерода. Это свидетельствовало о том, что в момент издания этих руководств морфолин — органический химреагент для ввода в тракт котла — использо-вался по крайней мере в некоторых контурах барабанных котлов.
Эти добавки также рассматриваются в новейшей части руководства EPRI по ведению ВХР для ЭС, работающих на ископаемом топливе, переработанном издании руководства по обработке воды с использованием технологии AVT [2]б даже в некото-рых неосновных местах. В Разделе 2.2.3, напр. констатируется:
"Наиболее распространенным (общепринятым) химреагентом подщелачивания является аммиак. Наиболее распространенным (общепринятым) и удовлетворитель-ным восстановителем является гидразин. Любые альтернативные химреагенты (ами-ны и новые органически химреагенты для обработки воды) необходимо оценить в рам-ках программы мониторинга в соответствии с Разделом "Оптимизация" до промы-шленного (постоянного) применения. Они не являются предпочтительными по срав-нению с материалами на основе различных сплавов (mixed-metallurgy systems) поскольку разрушаются в контуре и непосредственно способствуют увеличению выноса медных коррозионных продуктов".
Заголовок Раздела 3.8.7 — Восстановители (Гидразин или альтернативные химреагенты (варианты).
В тексте этого Раздела повсеместно используется термин "восстановитель", а не гидра-зин.
Критическое замечание по применению заменителей аминов и гидразина включено в Раздел 6.3: Влияние химической чистоты реагентов при обработке воды на ВХР (выдержка):
… Использование нейтрализующих аминов для регулирования величины рН, а также альтернативных восстановителей, либо по запрету применения гидразина на площад-ке, либо по иным причинам, затрудняет достижение нормативов по ВХР, особенно в отношении проводимости Н-катионированной пробы в результате того, что эти химреагенты склонны к термическому разложению с образованием диоксида углерода и/или органических кислот. Поэтому, необходима особая осторожность при установ-лении предельных значений для потребителей и уровней отклонения на ЭС, работаю-щих на ископаемом топливе и использующих эти химреагенты.
Это подтверждает тот факт, что применение органических химреагентов в кон-турах котлов даже традиционных ЭС, работающих на ископаемом топливе, (а не только промышленных паровых и энергетических котлах) не такая уж редкость, как принято считать.
В действующих руководствах VGB [3], изданных в 1988 г., часто используется термин "летучие химреагенты подщелачивания", однако множественное число не озна-чает, что имеются в виду органические химреагенты (амины). Единственными упоми-нающимися в указанных руководствах летучими химреагентами подщелачивания явля-ются аммиак и гидразин.
Проблема применения органических химреагентов для обработки воды вклю-чена в вариант (версию) 2001 г. Котлонадзора Германии TRD 611: "Питательная и кот-ловая вода парогенераторов группы IV" [4]:
"При использовании химреагентов для обработки воды, содержащих органи-ческие вещества, необходимо проверять наличие спецификации согласно Приложению 1. Это требование относится также к действующим котлам".
В дополнение к обязательной спецификации на все компоненты продукта По-ставщик должен заполнить и представить специальную (техническую) анкету (опрос-ный лист) на четырех страницах. Трудно представить, чтобы какой-либо Поставщик указанных продуктов мог это сделать. Например, требуется, чтобы Поставщик указал коэффициент распределения летучих компонентов, продуктов разложения в зависимо-сти от условий эксплуатации, данных по возможному влиянию на условия теплообмена (теплопереноса), а также данные по возможной интенсификации (теплообмена) на по-верхностях нагрева при нормальных условиях, охлаждении установки, простоях и пуске. Иными словами, это официальное занесение органических химреагентов для обработки воды котлов в законодательство Германии, даже несмотря на определенные связанные с этим проблемы.
Органические химреагенты и общие вопросы ВХР
Органические химреагенты используются для различных целей, особенно в контурах промышленных паровых и/или энергетических котлов. Грубо, их можно разделить на следующие 5 групп: химреагенты подщелачивания, поглотителей раство-ренного в воде кислорода (заменителей гидразина), комплексоны, диспергирующие агенты и пленкообразующие амины. Начало применения аминов для подготовки пита-тельной воды относится к 40-м гг прошлого века. [6].
До обсуждения возможности включения вопросов обработки воды в контурах котлов с помощью органических химреагентов в концепции Дули [6], необходимо тщательно рассмотреть их поведение в контурах котлов, работающих на ископаемом топливе. Наиболее подробное обсуждение этого вопроса представлено в статье "Угле-род не всегда есть Углерод" [7]. Ниже приводятся некоторые выводы по этой публика-ции:
— Некорректно предполагать, что все органические химреагенты полностью раз-лагаются в контурах котлов, работающих на ископаемом топливе. Даже при сверх-критических параметрах при однократной циркуляции (конденсатор — котел — турбина — конденсатор) органические химреагенты разлагаются не полностью. Предположение о том, что каждый атом углерода — после прохождения всего цикла — образует одну молекулу диоксида углерода или муравьиной кислоты (НСООН) или полумолекулу уксусной кислоты (СН3СООН) просто неверно. В данном контексте, например, следует упомянуть эксперименты [8] и недавнюю статью [9].
— Считают, что все органические химреагенты разложения остаются в контуре. Это мнение также неверно. Значительная часть продуктов разложения выходит из кон-тура через конденсатор. Полярные продукты разложения остаются в фильтрах конден-сатоочистки. Некоторые продукты разложения выходят из контура через воздушники деаэратора.
— В случае барабанных котлов, некоторые слабо летучие органические соеди-нения удаляются из контура при продувках котла.
Одним из продуктов разложения органических веществ является диоксид угле-рода. Расчеты состава исходного конденсата в присутствие диоксида углерода пока-зывает, что — предполагая неадекватное подщелачивания контура с использованием ам-миака — величина рН исходного конденсата всегда остается в щелочной зоне (области) (Табл. 1 [10]).
Таблица 1. Величины рН первичного конденсата и проводимости Н-катионированной пробы и удельной проводимости конденсата на выходе (рН в контуре 9,3, аммиак),
контур загрязнен лишь диоксидом углерода.
EC исходный конденсат, 2% пара
FC конденсат на выходе
Диоксид углерода[mг/кг]
pH EC(100°С)
pH EC(25°С)
CC FC(25°С)
SC FC(25°С)
0,0
7,081
8,833
0,055
5,507
20,0
7,086
8,839
0,123
5,567
50,0
7,093
8,847
0,211
5,657
100
7,105
8,859
0,318
5,808
200
7,127
8,882
0,474
6,109
300
7,147
8,903
0,596
6,409
400
7,165
8,922
0,699
6,710
500
7,182
8,940
0,790
7,010
1000
7,251
9,012
1,149
8,510
Нейтральная pH (100°С)
6,132
Cтраницы: 1 | 2 | 3 | читать дальше>>