Минеральные отложения

Растворенные в воде соли жесткости при постоянном воздействии температуры способствуют выпадению их осадка и образованию плотного и трудноудаляемого слоя накипи на стенках теплообменного оборудования, вследствие чего уменьшается его пропускная способность, снижается эффективность производственных процессов и увеличивается скорость износа систем и количество внеплановых остановок предприятий.

Зарастание теплообменников твердыми отложениями со стороны охлаждающей воды происходит по трём основным причинам:

1. содержание растворенных в воде солей жесткости (кальция и магния), имеющих инверсную растворимость и, как следствие, отложения на поверхностях теплообмена веществ в виде карбонатов кальция СаСО₃, окислов железа как продуктов коррозии и других труднорастворимых соединений;
2. загрязненность оборотных вод нефтепродуктами, высокие температуры воды на границе теплообмена, малые скорости воды в системах;
3. отложения продуктов жизнедеятельности микроорганизмов.

Система оборотного охлаждения Волжской ТЭЦ-2 включает башенные градирни с пленочными оросителями, на которых в результате испарения происходило охлаждение циркуляционной воды с одновременным концентрированием растворенных в ней солей, что и приводило к постепенному осаждению солей и образованию плотной накипи кальция толщиной 0,4-0,6 мм в трубках конденсаторов.

Обработка воды реагентом ЭПМ-12, разработанным НИИЭПМ, позволила вести эксплуатацию водооборотных систем охлаждения в безотмывочном режиме, сокращая расход топлива, воды, количества сточных вод, создавая тем самым условия для перехода на бессточные водооборотные системы, в результате чего были достигнуты следующие результаты:

1. Процессы образования новых отложений минеральных солей в теплообменной аппаратуре технологических установок подавлены полностью - образование новых отложений не зафиксировано.
2. Со стороны выхода конденсатора в верхних отделах были выявлены рыхлые карбонатные отложения толщиной 0,1-0,3 мм, легко удаляющиеся с поверхности при плановом ремонте.
3. За период осуществления технологии реагентной обработки не зарегистрировано аварийных остановок производства, связанных с зарастанием водоводов отложениями минеральных солей.
4. В нижней части конденсатора обнаружено полное отсутствие отложений, они были вымыты потоками воды.
5. Внедрение реагентной обработки позволило предприятию полностью прекратить продувку и снизить количество подпиточной воды систем оборотного водоснабжения.
6. Коэффициент упаривания по жесткости в среднем вырос в два раза с 1,6 до 3,2. Увеличение коэффициента упаривания свидетельствует о повышении концентрации солей в оборотной воде, а следовательно об уменьшении забора свежей воды и снижении затрат предприятия на водоснабжение. Причем, в присутствии реагента ЭПМ-12 соли находятся в растворенной форме, а не осаждаются на стенках теплонесущих поверхностей, что не снижает коэффициент теплопередачи.

Стоимость программы составила 697 тыс. руб./год, а экономический эффект от ее использования 2 204 тыс. руб/год.

На кислородном производстве ОАО «Новолипецкого металлургического комбината» (г. Липецк) была применена противонакипная программа НИИЭПМ, включавшая непрерывное дозирование реагента ЭПМ-12. Постоянный мониторинг системы работниками кислородного производства и периодические консультации специалистов НИИЭПМ касательно подготовки воды и состояния системы должны были обеспечить успешное внедрение и стабильную работу технологии.

Вследствие того, что подпиточная вода не подвергалась никакой предварительной обработке основной технической проблемой эксплуатации ВОЦ КЦ-1 являлась значительная загрязненность подпиточной воды механическими примесями (частицы глинозема, ил, ракушки) и высокие значения карбонатной жесткости. Эти два фактора вызывали отложения в виде карбоната кальция со спекшимися механическими примесями воды в трубках промежуточных и концевых газоохладителей компрессоров ухудшающие теплообмен и, соответственно, экономические показатели работы агрегата.

После выполнения программы, разработанной НИИЭПМ, в газоохладителях компрессоров перестали полностью образовываться плотные карбонатные отложения на стенках трубок. Количество имеющихся минеральных отложений значительно уменьшилось, а их характер изменился с плотного на рыхлый, легко вымываемый потоком воды.

Зона равновесия по индексу стабильности расширилась, что обеспечило нормальную эксплуатацию при жесткости воды до 19 ммоль/л без применения продувки.

Наблюдается адгезия частичек ила и других механических примесей на поверхностях аппаратов из-за которой формируются незначительные мягкие отложения толщиной 0,5-0,7 мм. Эти отложения удаляются механической чисткой во время ремонтов оборудования.

Стоимость программы составила 1 300 тыс. руб. за год. В результате ее применения, разработанной НИИЭПМ экономия на ремонтах, заменах и продувках составила 1 100 тыс. руб./год. В расчет экономии не включена экономия электроэнергии в результате бесперебойной работы компрессоров, а также увеличение производительности компрессоров на 26%.

В результате дозирования реагента ЭПМ-12 на ТЭЦ ПВС металлургического комбината ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат» (г. Липецк) была стабилизирована работа турбин ТЭЦ, на которых был снижен КПД из-за зарастания внутренних поверхностей охлаждающих элементов конденсаторов карбонатными и илистыми отложениями. До применения программы реагентной обработки воды средний период времени работы конденсаторов турбин составлял 1-2 месяца.

Вследствие выполнения программы, разработанной и предложенной НИИЭПМ, солеотложения на технологическом оборудовании частично разложились и вымылись, оставшиеся отложения стали более рыхлыми, легко поддающимися механическому отмыванию. Средний период работы конденсаторов турбин увеличился до 3-4 месяцев, т.е. практически в два раза. Объем продувки снизился на 0,5 тыс. куб. м/ч.

Годовая стоимость программы составила 3 000 тыс. руб. Сокращение объема продувки на 500 куб. м/ч отразилось на сокращении объема подпитки до 1 500 куб. м/ч, что позволило комбинату сэкономить 4 380 тыс. руб./год. Поскольку каждая механическая очистка одного теплообменника обходится предприятию примерно в 20 тыс. руб. поэтому уменьшение количества очисток каждого конденсатора с 10-12 до 3-4 раз в год экономит около 500 тыс. руб. Таким образом, общая экономия составила 4 880 тыс. руб./год.