АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «ОМСКИЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ТЕПЛОВЫЕ СЕТИ» Секция I
advertisement
АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «ОМСКИЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ТЕПЛОВЫЕ СЕТИ» Секция I. Внедрение передовых российских технологий в области электрической и тепловой энергии, определяющих уровень научно-технологического развития и устойчивости бизнеса. Тематическое направление: Замена применяемых импортных технологий на российские КОНКУРСНАЯ РАБОТА «ЗАМЕНА ПРИМЕНЯЕМЫХ ИМПОРТНЫХ ИНГИБИТОРОВ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ПОДПИТОЧНОЙ ВОДЫ ТЕПЛОСЕТИ НА РОССИЙСКИЕ – ОПЫТ ЭФФЕКТИВНОГО ЗАМЕЩЕНИЯ ИНГИБИТОРА В СИСТЕМЕ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ» Участник: Цуканова Татьяна Вячеславовна, начальник химического цеха Кировской районной котельной АО «Омск РТС», кандидат технических наук. Куратор: Худяков Юрий Владимирович, заместитель главного инженера-начальник ПТО АО «Омск РТС» Омск 2015г 1 Оглавление: Введение 4-6 Резюме. 4 Термины и определения, используемые в работе 6 I. Глава. 1. Теоретические предпосылки проведения исследований, постановка 7 задач и предлагаемые решения. 1.1 Цель работы, научная новизна, реализуемость и эффективность предлагаемых решений 1.1.1. Цель работы 7 1.1.2. Актуальность и научная новизна работы. 7 1.1.3. Реализуемость и эффективность предлагаемых решений. 8 1.2. Описание решаемых проблем, поставленной задачи и предлагаемых подходов к 9 ее решению. 1.2.1. Предпосылки проведения исследований и разработки алгоритма замещения 9 ингибитора системы теплоснабжения 1.2.2. Обзор методов подготовки воды с использованием ингибиторов-фосфанатов. 1.2.3. Заблуждения и ошибки при применении ингибиторов в 9 системах 10 теплоснабжения. II. Глава 2. Описание проведенных работ, планируемых результатов, ожидаемого 14 эффекта и экономического эффекта 2.1 Постановка задач исследования, и определение критериев успешного 14 выполнения данной программы 2.2. Подготовительные работы до начала вода ингибитора 2.3. Проведение испытаний 15 16 2.4 Интерпретация результатов проведения опытно-промышленных испытаний 17 2 замещения ингибитора. III. Выводы и рекомендации 19 Список используемой литературы 20 Приложения: Приложение 1. Рисунок 1. «Пороговый эффект» действия антинакипинов 21 Приложение 2. Таблица 1.Задание концентрации ингибитора для проведения 22 опытно-промышленных испытаний. Приложение 3. Таблица 2. Периодичность химического контроля при проведении 22 опытно-промышленных испытаний. Приложение 4. Фото 1-6. Состояние трубного пучка подогревателей при работе на 23 разных ингибиторах. Приложение 5. Таблица 3. Результаты определение скорости коррозии индикаторов 24 сетевых трубопроводов Приложение 6. Рисунок 2. Концентрация железа в сетевой воде при коррекционной 25 обработке ингибиторами Гилуфер-422 и Акварезалт-1040. Приложение 7. Рисунок 3. Жесткость воды системы теплоснабжения при обработке 26 ингибиторами Гилуфер-422 и Акварезалт-1040. Приложение 8. Рисунок 4. Сравнение затрат на ингибиторы 3 27 Резюме. Обработка продпиточной воды ингибиторами является одним из действенных способов в борьбе с отложениями солей и коррозией в системах теплоснабжения и теплоисточников (ТЭЦ, отопительных котельных). Применение ингибиторов с расходом от 1г до 10 г на 1 м3 воды в разы снижает скорость негативных процессов и в большинстве случаев дает возможность исключить из технологической цепочки процесс умягчения исходной воды для подпитки теплосетевого контура, что приносит значительный экономический эффект. Расчетная экономическая эффективность является основным критерием принятия решения о применении на объектах Интер РАО ингибиторов, где с разной степенью успешности и эффективности внедряется способ обработки подпиточной воды различными марками ингибиторов-фосфонатов как импортного, так и отечественного производства. Однако, несмотря на отработанную систему химконтроля и корректировки ВХР, внедрение ингибиторов не всегда происходит успешно с достижением расчетных показателей снижения (или исключения) образования отложений на различных элементах теплосетевой схемы и поверхностях нагрева теплообменного оборудования. Несоответствие расчетных и фактических результатов, полученных в опытно-промышленном применении антинакипинов в ряде случаев приводит к решению о замещении ингибитора или об отказе от технологии, при этом у принимающих решение руководителей и специалистов формируется мнение о невозможности эффективного использования технологии или о прямой зависимости качества ингибитора его стоимости и применение импортных ингибиторов считается залогом успешного внедрения технологии. В настоящей конкурсной работе представлены результаты самостоятельных исследований автора, выполненных в условиях схемы теплоснабжения реального объекта – Кировской районной котельной (далее по тексту КРК) АО «Омск РТС» по замещению импортного ингибитора для коррекционной обработки подпиточной воды теплосети на ингибитор отечественного производства. Целью настоящей работы является разработка алгоритма и проведение эффективного замещения импортного ингибитора в системе теплоснабжения на отечественный с определением инструментов эффективности процесса и установлением оптимальных экономичных режимов. Научная новизна работы заключается в установлении алгоритма замещения ингибитора системы теплоснабжения, определении инструментов оценки эффективности 4 процесса, установлении ключевых данных управляемости процесса коррекционной обработки подпиточной воды ингибиторами для достижения оптимальных технико- экономических показателей.. Исследования и результаты данной работы могут быть использованы как при реконструкции систем теплоснабжения при внедрении коррекционной или стабилизационной обработки в схеме подготовки подпиточной воды ингибиторамифосфонатами, так и при замещении ингибиторов в действующих системах с технологией коррекционной или стабилизационной обработки. Предлагаемые решения являются готовым технологическим решением, рекомендованным к использованию, промежуточные результаты исследований были опубликованы в диссертации на соискание степени кандидата технических наук автора [8] и отраслевых журналах [5,9,10] и использованы при внедрении метода коррекционной обработки на Омской ТЭЦ-2 и на котельных МУП «Тепловая компания». Ожидаемый эффект от внедрения – эффективное внедрение (или импортозамещение внедренной ранее) коррекционной обработки отечественными ингибиторами в схемах теплоснабжения по унифицированному алгоритму, который позволит контролировать и управлять процессом ингибирования, избежать образования значительных отложений вследствие недостаточности проведенных мероприятий (в т.ч. подготовительных), неверной интерпретации промежуточных результатов, оценки качества ведения процесса. Данная работа не является рекомендацией к выбору конкретных марок ингибиторов, а представляет на конкретном примере методологический и практический подход к замещению ингибитора солеотложений, описываемые решения могут быть использованы для других объектов теплоснабжения при внедрении или замещении ингибиторов. 5 Термины и определения, используемые в работе Термин/Сокращение Определение Акционерное АО «Омск РТС» общество «Омские распределительные тепловые сети» Схема Совокупность оборудования, трубопроводов для теплоснабжения ТЭЦ получения тепловой энергии и передачи ее потребителю для обеспечения горячего водоснабжения и отопления жилых и промышленных объектов Тип экономической стратегии и промышленной Ипортозамещение политики государства, направленных на замену импорта промышленных товаров, пользующихся спросом на внутреннем рынке, товарами национального производства. Процесс выделения из воды в виде осадка Накипеобразование труднорастворимых веществ, образующего при определенных условиях. Накипью называют плотные отложения, возникающие на поверхности нагрева. К шламу относятся выпадающие вещества в виде подвижного осадка, которые могут также образовывать вторичную накипь, прикипая к поверхности труб. Ингибитор Вещество, замедляющее химические реакции или прекращающее их. Фосфанаты Эфиры и соли фосфонистых кислот RP(O)(OH)2 (R органический остаток). Применяются как пестициды, экстрагенты, поверхностно активные вещества, лекарственные средства. ВХР Водно-химический режим – это комплекс мероприятий для обеспечения работы электростанций и тепловых сетей 6 без повреждений и снижения экономичности, вызванных коррозией и образованием накипи и отложений на теплопередающих поверхностях. Метод количественного химического анализа для Метод КХА определения концентрации какого-либо элемента или соединения. I. Глава. 1. Теоретические предпосылки проведения исследований, постановка задач и предлагаемые решения. 1.1. Цель работы, актуальность, научная новизна, реализуемость и эффективность предлагаемых решений В настоящей конкурсной работе представлены результаты самостоятельных исследований автора, выполненных в условиях схемы теплоснабжения реального объекта – Кировской районной котельной (далее по тексту КРК) АО «Омск РТС» по замещению импортного ингибитора для коррекционной обработки подпиточной воды теплосети на ингибитор отечественного производства. Предлагаемые решения являются готовым технологическим решением, рекомендованным к использованию, промежуточные результаты исследований были опубликованы в диссертации на соискание степени кандидата технических наук автора [8] и отраслевых журналах [5,9,10]. Результаты исследований могут быть тиражированы и использованы в любой схеме теплоснабжения ТЭЦ или котельной, в которой используются ингибиторы-фосфонаты для подготовки подпиточной воды теплосети. 1.1.1. Цель работы Целью настоящей работы является разработка алгоритма и проведение эффективного замещения импортного ингибитора в системе теплоснабжения на отечественный с определением инструментов эффективности процесса и установлением оптимальных экономичных режимов. 1.1.2. Актуальность и научная новизна работы. Обработка продпиточной воды ингибиторами является одним из действенных способов в борьбе с отложениями солей и коррозией в системах теплоснабжения и теплоисточников (ТЭЦ, отопительных котельных). Применение ингибиторов с расходом от 1г до 10 г на 1 м3 воды в разы снижает скорость негативных процессов и в 7 большинстве случаев дает возможность исключить из технологической цепочки процесс умягчения исходной воды для подпитки теплосетевого контура, что приносит значительный экономический эффект. Однако, несмотря на отработанную систему химконтроля и корректировки ВХР, внедрение ингибиторов не всегда происходит успешно с достижением расчетных показателей снижения (или исключения) образования отложений на различных элементах теплосетевой схемы и поверхностях нагрева теплообменного оборудования. Несоответствие расчетных и фактических результатов, полученных в опытно-промышленном применении антинакипинов в ряде случаев приводит к решению о замещении ингибитора или об отказе от технологии, при этом у принимающих решение руководителей и специалистов формируется мнение о невозможности эффективного использования технологии или о прямой зависимости качества ингибитора его стоимости и применение импортных ингибиторов считается залогом успешного внедрения технологии. Данные, полученные при предварительных лабораторных испытаниях не всегда совпадают с результатами промышленного применения антинакипных композиций и часто происходит так, что после проведения испытаний возникает потребность замещения ингибитора или по несоответствию эффективности для данной конкретной системы Научная новизна работы заключается в установлении алгоритма замещения ингибитора системы теплоснабжения, определении инструментов оценки эффективности процесса, установлении ключевых данных управляемости процесса коррекционной обработки подпиточной воды ингибиторами для достижения оптимальных технико- экономических показателей. 1.1.3. Реализуемость и эффективность предлагаемых решений. Исследования и результаты данной работы могут быть использованы как при реконструкции систем теплоснабжения при внедрении коррекционной или стабилизационной обработки в схеме подготовки подпиточной воды ингибиторамифосфонатами, так и при замещении ингибиторов в действующих системах с технологией коррекционной или стабилизационной обработки. Ожидаемый импортозамещение эффект внедренной от ранее) внедрения – эффективное коррекционной обработки внедрение (или отечественными ингибиторами в схемах теплоснабжения по унифицированному алгоритму, который позволит контролировать и управлять процессом ингибирования, избежать образования 8 значительных отложений вследствие недостаточности проведенных мероприятий (в т.ч. подготовительных), неверной интерпретации промежуточных результатов, оценки качества ведения процесса. 1.2. Описание решаемых проблем, поставленной задачи и предлагаемых подходов к ее решению. 1.2.1. Предпосылки проведения исследований и разработки алгоритма замещения ингибитора системы теплоснабжения. Совершенствование методов водоподготовки и водно-химических режимов является необходимым условием дальнейшего повышения надежности и экономичности работы теплосилового оборудования и, следовательно, электростанции в целом. Однако любой предлагаемый новый метод требует перед широким внедрением тщательного изучения и полной экспериментальной проверки, поскольку могут иметь место явления, оказывающие отрицательное воздействие на работу тех или иных элементов водоподготовительного и теплосилового оборудования и проявляющиеся по истечении некоторого, иногда длительного времени. Причинами появления частных рекомендаций по широкому внедрению новых, якобы вполне эффективных, но впоследствии оказавшихся недоработанными методов, технологий и режимов, могут быть недостаточный методический подход разработчика метода к проверке его эффективности и безопасности, недоучет каких-либо факторов, имеющихся на отдельных объектах и отрицательно влияющих на эффективность нового метода, но неизвестных разработчику и требующих или доработки метода, или установки граничных условий его применения. 1.2.2. Обзор методов подготовки воды с использованием ингибиторов-фосфанатов. При нагреве сетевой воды в сетевых подогревателях и в водогрейных котлах качество воды нормируется ПТЭ [6] с помощью величины карбонатного индекса Ик, являющегося произведением кальциевой жесткости и общей щелочности воды в мгэкв/кг. Введение фосфонатов в подпиточную воду теплосети позволяет во многих случаях обеспечить отсутствие интенсивного накипеобразования при подпитке природной водой и при карбонатных индексах значительно выше нормативных. Необходимость применения ингибиторов солеотложений возникла из-за значительных затрат на подготовку 9 подпиточной воды тепловых сетей с открытым водоразбором и связано это с тем, что проектные схемы водоподготовительных установок подпитки теплосети с натрийкатионированием производительностью до 4500 т/ч, работающие на водопроводной воде, не только экономически нерентабельны, но и экологически небезопасны. Впервые разработка режимов применения фосфонатов в энергетике была проведена Уральским филиалом ВТИ в 70-х годах. Исследовалась возможность применения различных фосфонатов в качестве антинакипинов для систем оборотного охлаждения электростанций, где температура воды не превышает 150оС. Первые материалы по этому вопросу опубликованы в 1976г [2]. Выбор ингибиторов солеотложений для теплоэнергетиков в 80-е гг. был ограничен. Это были полупродукты производства фосфоновых кислот, таких как НТФ и ОЭДФ. Однако, экономическая и экологическая эффективность, достигаемая с их применением, стимулировала разработку и выпуск новых продуктов с улучшенными технологическими свойствами, более экологически и гигиенически безопасных. Были синтезированы новые фосфоновые кислоты, а также созданы их композиции с полимерами-диспергантами, что позволяет говорить о создании нового класса ингибиторов. Появление новых ингибиторов обусловило необходимость исследований механизма действия фосфонатов и совершенствование методов их испытаний. В настоящее время ингибиторов, предлагаемых для коррекционной обработки подпиточной воды теплосети достаточно много – и импортных, и отечественных и отечественных, изготовленных в России из импортного сырья. [5] На многих ТЭЦ в оборотных схемах и системах теплоснабжения стали использовать импортные ингибиторы солеотложения и коррозии, которые еще десять лет назад были вполне доступны по стоимости и достаточно эффективны. В современных условиях использование импортных реагентов очень обусловлено высокими затратами и вопрос об эффективном импортозамещении для многих теплоснабжающих организаций является очень актуальным. 1.2.3. Заблуждения и ошибки при применении ингибиторов в системах теплоснабжения. Прежде чем я расскажу о том, как грамотно и технологически правильно произвести замещение ингибитора для коррекционной обработки подпиточной воды теплосети, хотелось бы на основании обобщения опыта использования и научных 10 исследованиях опровергнуть заблуждения, которые имеют место среди специалистов, которым приходится использовать данный способ подготовки подпиточной воды, часто имея минимальную рекламную информацию о свойствах реагентов. Заблуждение №1. Ингибиторы при дозировании их в подпиточную воду теплосети образуют защитную пленку на внутренней поверхности трубопроводов, тем самым предотвращая коррозию. Данное утверждение является рекламным маркетинговым ходом компаний- производителей. Воздействие фосфонатов на скорость коррозии углеродистых сталей и медных сплавов исследовалось практически одновременно с разработкой технологических режимов применения фосфонатов в промышленности. Молекулы фосфоната адсорбируются на центрах кристаллизации накипеобразующих солей и одновременно десорбируются с них. Об этом свидетельствует тот факт, что ингибирующей эффект проявляется при покрытии молекулами фосфоната небольшой части образующихся центров кристаллизации [1]. Антикоррозийное действие фосфонатов вызвано следующими причинами: непосредственно на сам фосфонат влияет присутствие продуктов коррозии – оксидов и гидрооксидов железа, вызывающих снижение эффективности ингибирующего действия. Многие фосфонаты, такие как нитрилотриметилфосфоновая (НТФ) и оксиэтилидендифосфоновая кислоты (ОЭДФ), вступают в реакции комплексообразования с соединениями железа. Также имеет значение наличие и строение полимеров в составе ингибиторов – поликарбоксилатов и полиакрилатов, которые взаимодействуют с соединениями железа и предотвращают коррозию. Заблуждение №2 Чем больше концентрация ингибитора в системе теплоснабжения, тем надежнее защита оборудования и трубопроводов от коррозии и отложений. Антинакипное действие фосфонатов, в основном, определяется их адсорбцией на активных центрах зародышей кристаллизующейся соли. Проведенные в [4] расчеты показывают, что при концентрации фосфоната 3мг/дм3 ингибирование образования отложений СаSО4 происходит в том случае, когда фосфонат покрывает 7 % поверхности зародышей. Поэтому очень малые добавки фосфонатов в пересыщенные растворы резко снижают вероятность образования зародышей критических размеров и, тем самым, 11 уменьшают скорость роста кристаллов. Образование прочных комплексов фосфонатов с ионами кальция и магния указывает на возможность влияния их на накипеобразование. УПИ при исследовании растворов СаСО3, содержащих ЭДТФ, ДТПФ и другие фосфонаты [4], было показано существование порогового эффекта: при увеличении концентрации фосфонатов выше определенной величины их эффективность уже не возрастает. Важность отсутствия снижения концентрации ингибитора по тракту подогрева следует из особенностей механизма ингибирующего действия. Она заключается в существовании динамического равновесия между свободным и связанным состоянием ингибитора. Как показывают исследования [8,9], явлении «порогового» кристаллизации солей эффекта. принцип действия антинакипинов основан на Эффект жесткости от описывается концентрации зависимостью скорости антинакипина-фосфаната, представленной на рис.1 [9]. Принимаем, что скорость кристаллизации солей жесткости или скорость образования отложений (Vmax) максимальна для исходной воды без коррекционной обработки антинакипинами, причем условие выполняется как для систем теплоснабжения предварительной подготовкой воды, так и для систем теплоснабжения с без водоподготовки, разница лишь в значении Vmax для каждой системы. В области 0А концентрация фосфаната недостаточна для снижения скорости накипеобразования [6], в области АБ концентрация фосфаната обеспечивает минимальную скорость образования отложений за счет адсорбции на активных центрах зародышей кристаллизующейся соли, в области от т.В далее в сторону увеличения концентрации антинакипина концентрация фосфаната превышает необходимую концентрацию для адсорбции на активных центрах кристаллов солей и избыток фосфаната образует прочные комплексные соединения с ионами кальция, магния и железа, которые могут в теплонапряженных участках образовывать устойчивые отложения, трудно поддающиеся очистке и промывке. Диапазон концентраций области АБ будет разным для каждого антинакипина, для каждой конкретной системы теплоснабжения, зависит от качества исходной воды, температуры, рН и может находиться в пределах 0.5-10 мг/дм3. Определить диапазон эффективных концентраций для конкретной системы теплоснабжения может только специализированная наладочная организация по результатам проведенных лабораторных и промышленных испытаний. 12 Заблуждение №3 Все ингибиторы-фосфонаты для подготовки воды теплосети в принципе одинаковые, и для замены ингибитора достаточно лишь заменить реагент в емкости на установке дозирования. В зависимости от состава воды, температуры, вида подогрева в системе теплоснабжения может образовываться различное число центров кристаллизации (зародышей). Строение молекул фосфоната определяется количеством фосфатных, карбоксилатных или аминогрупп, длиной и разветвленностью углеводородной цепи. Одни фосфонаты могут адсорбировать большее количество образующихся зародышей кристаллов, предотвращая тем самым накипеобразование, другие комплексообразованию с выпадением – меньшее, переходя от адсорбции к труднорастворимого осадка [1]. Данные, полученные путем определения термостабильности в лабораторных условиях, не всегда совпадают с результатами промышленного применения антинакипных композиций. Так, при введении в исследуемую воду вместе с антинакипином вспомогательных веществ – неионогенных ПАВ термостабильность ухудшается, в то время как натурный эксперимент, например на водооборотном цикле показывает обратное. Один из авторов [7] разделил используемые в энергетике ингибиторы условно на три класса по возможности использования для нагрева сетевой воды и механизму действия. Такая классификация в целом, имеет право на существование, но в моей концепции группы ингибиторов можно представить следующим образом: группа 1 собственно фосфанаты (органические фосфоновые кислоты и/или - их соли – ИОМС, ОЭДФ, НТФ) под разными торговыми марками, в основном, отчественного производства и группа 2 – смесь фосфоновых кислот и/или их солей с полимерами-диспергаторами и поверхностно-активными веществами так же под разными торговыми названиями, в основном, импортного производства. Интервал «эффективных концентраций» отличается для разных фосфонатов в зависимости от их строения, как сказано выше, а также от состава всей композиции (вид и концентрация дисперганта и др.). Поэтому при проведении предварительных лабораторных испытаний необходимо устанавливать не только минимальные, но и максимальные эффективные концентрации, т.е. интервала ингибирующего действия. 13 сравнивать ингибиторы по величине Установление необходимых доз ингибиторов возможно только при проведении опытнопромышленных испытаний. Если при этом происходит замена существующего натрийкатионирования или подкисления, отключение схем должно проводиться постепенно. Очень хорошие результаты по эффективности защиты от накипеобразования на многих объектах теплоснабжения России показали ингибиторы 2 группы – реагенты на основе фторкарбоновых кислот с диспергаторами и поверхностно – активными веществами [10]. Глава 2. Описание проведенных работ, планируемых результатов, II. ожидаемого эффекта и экономического эффекта 2.1 Постановка задач исследования, и определение критериев успешного выполнения данной программы. Данная работа не является рекомендацией к выбору конкретных марок ингибиторов, а представляет на конкретном примере методологический и практический подход к замещению ингибитора солеотложений, описываемые решения могут быть использованы для других объектов теплоснабжения при внедрении или замещении ингибиторов. Я представляю опыт замещения ингибитора Гилуфер-422(Германия) на Акварезалт-1040 (Россия, Санкт-Петербург) на объекте АО Омск РТС «Кировская районная котельная» (далее по тексту – КРК) с проектной тепловой мощностью 585 Гкал/час, комбинированной системой теплоснабжения (открытая и закрытая), расход циркуляционной воды через сетевые насосы в отопительный период составил 5600-6500 м3/час, в летний период – 650-2900 м3/час. Расход подпиточной воды в отопительный период составил 260-350 м3/час, в летний период – 50-200 м3/час. Целью работы - определение и подтверждение наиболее эффективных режимов технологии коррекционной обработки подпиточной воды ингибитором Акварезалт-1040 взамен ингибитора Гилуфер-422 и методов контроля в условиях различного включенного состава и режима работы оборудования КРК, температурного режима работы сетевой и подпиточной установок с учётом сезонных колебаний основных показателей качества используемой воды. Критериями успешного выполнения данной программы являются: 14 - достижение безнакипного режима работы оборудования системы теплоснабжения, подтвержденное и зафиксированное методами прямого инструментального, химического и визуального контроля - скорость образования отложений на поверхностях нагрева оборудования системы теплоснабжения КРК не более 1мм/год; - снижение коррозии черных и цветных металлов оборудования и технологического тракта системы теплоснабжения, подтвержденное и зафиксированное методами прямого инструментального, химического и визуального контроля - скорость коррозии не более 0,085мм/год; - подтверждение значений наиболее эффективных и экономичных дозировок (концентрации) реагента, обеспечивающих безнакипный режим работы при различных температурных режимах работы 2.2. Подготовительные работы до начала вода ингибитора При подготовке к проведению дозирования ингибитора в подпиточную воду системы теплоснабжения были выполнены следующие работы: 1) Произведено обследование водного режима системы, характеризующее химический состав исходной, подпиточной и сетевой (прямой, обратной) воды, определены нормируемые показатели водного режима и объема химического контроля. 2) Выполнен анализ системы трубопроводов и оборудования на степень коррозионного повреждения и количество отложений (изучение актов визуального осмотра сетевых подогревателей, оборудования деаэрационных установок и деаэратора, теплообменников, протоколов химического анализа отложений, актов исследования индикаторов коррозии отопительного сезона 2011-2012, 20122013гг). 3) Определена необходимая концентрация (доза) реагента в соответствии с температурными и конструктивными особенностями оборудования системы с учётом сезонных колебаний основных показателей качества используемой воды (Таблица 1). 4) Разработана методика входного контроля товарного продукта, ответственное лицо за проведение входного контроля ингибитора. 15 назначено 5) Ознакомлен персонал со схемой дозировки реагента, производственной инструкцией по эксплуатации схемы ввода ингибитора, обучен методу КХА определения концентрации ингибитора в воде. 6) Подготовлена схема работоспособность дозирования основных и и приготовления резервных реагента, насосов-дозаторов, проверена произведена подготовка рабочего раствора реагента, проведен входной контроль реагента, контроль качества рабочего раствора. 7) Персонал, обслуживающий установку дозирования, ознакомлен и обучен работе с оборудованием установки дозирования реагента, методам изменения дозировки (концентрации) производительностью насоса-дозатора, контролю и устранению неисправностей в работе установки дозирования и приготовления рабочего раствора. 8) Персонал лаборатории обучен методике определения концентрации ингибитора в воде, методике проведения входного контроля ингибитора, методике определения концентрации рабочего раствора. 9) Подготовлены приборы химического контроля, оборудовано рабочее место лаборанта химического анализа по организации химического контроля. 2.3. Проведение испытаний Проведение испытаний – это процесс постоянного взаимодействия наладочной организации, представителей технологического цеха и лаборатории. Период проведения испытаний до получения первых результатов эффективности ингибитора - не менее двух недель устойчивого режима (с поддержанием постоянных параметров) для химического контроля и не менее одного отопительного сезона 8-10 месяцев для технологического контроля. В период проведения испытаний выполнены следующие работы: 1) Организован химический и технологический контроля за проведением опытнопромышленных испытаний с периодичностью в соответствии с программой (Таблица 2) 2) Проведен входной контроль ингибитора, освоена методика химического контроля, велась постоянная интерпретация результатов химического контроля в процессе проведения испытаний, вносилась корректировка концентрации ингибитора по 16 результатам контроля, проводилась оценка коррекционной управляемости процесса 3) Проводился непрерывный технологический контроль режимов работы оборудования системы теплоснабжения, промежуточные осмотры оборудования. 4) Сделаны предварительные выводы об эффективности ингибитора Акварезалт1040 в системе теплоснабжения КРК на основании данных химического и технологического контроля, визуальных осмотров оборудования. 2.4. Интерпретация результатов проведения опытно-промышленных испытаний замещения ингибитора. Для оценки результативности процесса необходимо определить инструменты оценки – это могут быть данные химического контроля, данные технологического контроля, результаты визуальных осмотров. Важны не сколько абсолютные значения данных, сколько истинная интерпретация этих данных. Часто бывает, что необходимо получить промежуточные данные для оценки эффективности процесса в кратчайшие сроки – через один-два месяца, тогда как окончательные выводы об эффективном использовании конкретного ингибитора в конкретной системе теплоснабжения могут быть сделаны не ранее, чем через два-три отопительных сезона. В настоящей работе предлагаются выводы на основе интерпретации результатов химического и технологического контроля при проведении испытаний в течение одного отопительного сезона, сравнительный анализ данных при замещении ингибиторов. В рамках проведения опытно-промышленных испытаний выполнен сравнительный анализ состояния теплообменников при визуальных осмотрах., произведенных в 2012-2014гг. (фото 1-6). Выборка теплообменников для получения результатов визуального осмотра считается репрезентативной, так как охватывает все этапы подготовки воды системы теплоснабжения КРК: подпиточная вода (пароводяной подогреватель добавочной воды ПДВ), сетевая вода (пароводяной подогреватель сетевой воды ПСВ и водоводяной теплообменник горизонтальный с неподвижными трубными решетками ТНГ); Состояние внутренней поверхности трубок теплообменников выборки удовлетворительное, количество отложений менее 1мм; По результатам химического контроля качественного состава отложений – отложения преимущественно железо-окисные до 80%; 17 Слой отложений рыхлый. Удаляется при гидравлической промывке водой и механической чистке; Различий в состоянии поверхностей нагрева при визуальных осмотрах указанных теплообменников в 2012,2013 и в 2014г не выявлено. Вывод №1: По результатам визуального контроля эффективности ингибирования образования отложений двух ингибиторов Гилуфер-422 и Акварезалт-1040 равнозначны. Концентрация железа в системе теплоснабжения при коррекционной обработке ингибитором Акварезалт-1040 ниже на 30-50%, чем при обработке Гилуфер-422, что свидетельствует о снижении скорости коррозии в системе при замещении ингибитора (рис.2). При летнем режиме циркуляции сетевой водой ТЭЦ-5 в мае 2014г концентрация железа в системе увеличилась на 30-50% и достигла значений, полученных при коррекционной обработке ингибитором Гилуфер-422, что подтверждает данные исследований Удмуртского государственного университета о стимулировании процессов коррозии в присутствии Гилуфер-422 в водах с малой жесткостью; Интерпретация результатов контроля скорости коррозии индикаторов, установленных в сетевых трубопроводах в течение нескольких лет (таблица 3) свидетельствует о снижении коррозии в сетевых трубопроводах при замещении ингибитора. Вывод №2: По результатам химического контроля эффективность ингибирования коррозии ингибитора Акварезалт-1040 выше, чем Гилуфер-422. По данным химического контроля общая и кальциевая жесткость в системе теплоснабжения при использовании ингибиторов Гилуфер-422 и Акварезалт-1040 различается в пределах погрешности метода (рис. 3) и свидетельствует об идентичной степени защиты от образования отложений. Вывод №3: Эффективность ингибитора Акварезалт-1040 в системе теплоснабжения КРК по защите от образования отложений сравнима с эффективностью Гилуфер-422. Положительный экономический эффект от внедрения или замещения ингибитора является часто определяющим при принятии решения о выборе ингибитора. Стоимость отечественных ингибиторов как правило, ниже импортных и при проведении эффективного замещения экономия затрат на химреагенты становится значительной. Так, например, разница в стоимости 1кг Гилуфер-422 и Акварезалт-1040 составляет 99.32 руб., 18 «чистый» экономический эффект от замещения ингибитора для КРК составил 475 тысяч рублей (25%) в первый год после замещения и более 600 тысяч рублей (30%) в следующем году (рис. 4) в связи со стабилизацией концентрации ингибитора в системе теплоснабжения. Учитывая, что затраты на ингибиторы на ТЭЦ составляют до 10 миллионов рублей в год, экономический эффект от импортозамещения ингибитора может быть значительным. III. Выводы и рекомендации. В ряде отраслей, действительными мерами по содействию импортозамещения может быть стандартизация. Она является средством обеспечения взаимозаменяемости отдельных элементов, повышения надежности, обеспечения норм безопасности и экологических требований. Развитие национальных стандартов позволит сократить импорт некачественной продукции, а также мотивировать отечественные предприятия на производство конкурентоспособной продукции. Разработка стандартов для внедрения подготовки подпиточной воды систем теплоснабжения позволит исключить явления, оказывающие отрицательное воздействие на работу тех или иных элементов водоподготовительного и теплосилового оборудования и проявляющиеся по истечении некоторого, иногда длительного времени. Предлагаемый в данной работе четкий методический подход к проверке эффективности и безопасности, учет всех факторов, имеющихся на отдельном объекте и влияющих на эффективность нового метода позволит широко внедрять отечественные ингибиторы или производить замещение импортных ингибиторов в системах теплоснабжения и теплоисточников (ТЭЦ, отопительных котельных). Разработанный автором алгоритм эффективного замещения импортного ингибитора в системе теплоснабжения на отечественный с определением инструментов эффективности процесса и установлением оптимальных экономичных режимов может быть рекомендован как при реконструкции систем теплоснабжения при внедрении коррекционной или стабилизационной обработки в схеме подготовки подпиточной воды ингибиторамифосфонатами, так и при замещении ингибиторов в действующих системах с технологией коррекционной или стабилизационной обработки. 19 Список используемой литературы. 1. Балабан-Ирменин энергетике. Ю.В., История и Костенко Г.И. современная Антинакипины-органофосфонаты практика // Энергосбережение в и водоподготовка. 2014. № 2. С.2-8.]. 2. Боднарь Ю.Ф., Гронский Р.К., Маклакова В,П, Проблемы предотвращения минеральных отложений в конденсаторах турбин ТЭС. В сб. Повышение надежности и экономичности энергетических блоков. Челябинск. Южно-уральское кн. изд-во, 1976, с. 196-201 3. Лапотышкина Н.П, Сазонов Р.П. Водоподготовка и водно-химический режим тепловых сетей. М. Энергоиздат, 1982. 200 с. 4. Михалев А.С., Дрикер Б.Н., Ремпель С.И. Применение электрокинетического метода для определения эффективности реагентной обработки воды. ЖПХ, 1976, т. 49, с. 2650-2653.], 5. Петрова Т.И. (МЭИ), Мацько Т. В.* Использование комплексообразующих соединений для коррекционной обработки воды в системах теплоснабжения. // Вестник МЭИ – 2007. №1 - с.29 6. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской федерации. М. СПО ОРГРЭС, 1996. 7. Сенатов С. Н. «Современные органические фосфанаты- современный выбор водоподготовки тепловых сетей, возможность увеличения отпуска тепловой энергии» // Энергетика №3(50) август 2014г.с.28 8. Цуканова Т.В. Оптимизация водно-химического режима котлов низких и средних параметров, систем теплоснабжения при использовании комплексных соединений для подготовки подпиточной воды. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Московский энергетический институт (ТУ). 2007. 9. Цуканова Т.В. Правила эффективной подготовки подпиточной воды систем теплоснабжения // Новости теплоснабжения – № 8 (144) 2012 г. – с.48 10. Цуканова Т.В., Молгачева И.В. Ингибиторы для коррекционной обработки воды систем теплоснабжения – от лабораторных испытаний до промышленного внедрения // Новости теплоснабжения - №2(174) 2015г – с. *После вступления в брак Мацько Т.В. присвоена фамилия Цуканова 20 Приложения. Приложение 1. Рисунок 1. «Пороговый эффект» действия антинакипинов 21 Приложение 2. Таблица 1.Задание концентрации ингибитора для проведения опытно-промышленных испытаний Концентрация Акварезалт-1040, мг/дм3 Температура °С 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 рН=8,8 – 9,1 1,9 1,9 2,0 2,2 2,4 3,0 3,5 3,5 3,8 4,0 рН=9,2 – 9,5 2,0 2,0 2,2 2,4 2,6 3,2 3,7 3,7 4,0 4,2 Приложение 3. Таблица 2. Периодичность химического контроля при проведении опытно-промышленных испытаний № п/п 1 Показатель контроля Периодичность Точка контроля рН, 1 раз в сутки Исходная вода Жесткость общая, ХОВ до подогревателя Жесткость кальциевая, ХОВ после подогревателя Щелочность, Подпиточная вода после подпиточного насоса концентрация железа, концентрация ингибитора Прямая сетевая вода 1,2,3 луч Обратная сетевая вода 1,2,3 луч 2 Температура 2 раза в смену Вода после сетевого подогревателя 3 Температура 2 раза в смену Сетевая вода после подогревателя водогрейного котла 22 Приложение 4. Фото 1-2. Состояние трубного пучка пароводяного подогревателя ПДВ при работе на разных ингибиторах (фото 1) Гилуфер-422 (2013г) (фото 2) Акварезалт-1040 (2015г) Фото 3-4. Состояние трубного пучка пароводяного подогревателя ПСВ№2 (бойлера) при работе на разных ингибиторах (фото 3) Гилуфер-422 (2012г) (фото 4) Акварезалт-1040 (2015г) Фото 5-6. Состояние трубного пучка пароводяного подогревателя ПСВ №1(бойлера) при работе на разных ингибиторах (фото 5) Гилуфер-422 (2012г) (фото 6) Акварезалт-1040 (2015г) 23 Приложение 5. Таблица 3. Результаты определения скорости коррозии индикаторов сетевых трубопроводов Место установки Скорость общей коррозии пластины, мм/год индикаторов коррозии в контрольных точках сетевых трубопроводов 2007-2008 2008-2009 2009-2010 2010-2011 2011-2012 2012-2013 2013-2014 2014-2015 от СП КРК "П" "О" "П" "О" "П" "О" "П" "О" "П" "О" "П" "О" "П" "О" "П" "О" 0,087 0,170 0,100 0,206 0,130 0,067 0,190 0,120 0,082 0,053 0,013 0,014 0,029 0,002 0,068 0,034 верх Луч 1 середина 0,063 0,120 0,082 0,150 0,110 0,049 0,140 0,044 0,064 0,071 0,013 0,013 0,041 0,002 0,047 0,023 ТК-33 0,082 0,170 0,110 0,120 0,110 0,031 0,140 0,094 0,078 0,065 0,015 0,013 0,031 0,002 0,061 0,025 низ Dу -600 среднее 0,077 0,153 0,097 0,159 0,117 0,049 0,157 0,086 0,075 0,063 0,014 0,013 0,034 0,002 0,059 0,027 0,071 0,037 0,100 0,080 0,260 0,120 0,140 0,074 0,170 0,120 0,190 0,036 0,120 0,023 0,110 0,085 верх Луч 1 середина 0,061 0,027 0,064 0,072 0,240 0,090 0,110 0,072 0,073 0,120 0,073 0,035 0,095 0,042 0,110 0,120 ТК-53 0,062 0,043 0,084 0,082 0,250 0,100 0,160 0,072 0,130 0,130 0,074 0,054 0,058 0,037 0,110 0,160 низ Dу -600 среднее 0,065 0,036 0,083 0,078 0,250 0,103 0,137 0,073 0,124 0,123 0,112 0,042 0,091 0,034 0,110 0,122 0,150 0,170 0,076 0,056 0,110 0,120 0,084 0,210 0,045 0,180 0,160 0,033 0,077 0,078 верх Луч 1 0,034 0,067 середина 0,110 0,150 0,050 0,150 0,100 0,100 0,072 0,150 0,033 0,150 0,088 0,027 ТК-61 0,110 0,160 0,071 0,208 0,070 0,130 0,053 0,180 0,052 0,140 0,110 0,028 0,061 0,080 низ Dу -600 0,057 0,075 среднее 0,123 0,160 0,066 0,138 0,093 0,117 0,070 0,180 0,043 0,157 0,119 0,029 0,120 0,068 0,130 0,100 0,230 0,110 0,180 0,110 0,063 0,085 0,110 0,120 0,200 0,170 верх Луч 2 середина 0,110 0,064 0,160 0,120 0,140 0,071 0,130 0,090 0,081 0,051 0,070 0,066 0,100 0,110 П-3 0,140 0,056 0,120 0,071 0,093 0,100 0,100 0,150 0,034 0,056 0,059 0,062 0,110 0,100 низ Dу -700 среднее 0,123 0,063 0,137 0,097 0,154 0,094 0,137 0,117 0,059 0,064 0,080 0,083 0,137 0,127 0,110 0,093 0,160 0,130 0,050 0,120 0,170 0,085 0,140 0,110 0,081 0,035 0,091 0,077 верх Луч 2 середина 0,096 0,110 0,130 0,100 0,062 0,100 0,100 0,098 0,100 0,120 0,046 0,044 0,066 0,110 П-14 0,110 0,043 0,150 0,140 0,065 0,100 0,170 0,100 0,140 0,100 0,106 0,056 0,100 0,067 низ Dу -700 среднее 0,105 0,082 0,147 0,123 0,059 0,107 0,147 0,094 0,127 0,110 0,078 0,045 0,086 0,085 0,210 0,170 0,240 0,120 0,110 0,180 0,130 0,170 0,230 0,130 0,190 0,075 0,087 0,060 верх Луч 2 середина 0,120 0,160 0,197 0,160 0,100 0,081 0,120 0,100 0,240 0,120 0,140 0,085 0,100 0,042 ТК-15/2 0,077 0,066 0,180 0,064 0,100 0,110 0,130 0,083 0,140 0,120 0,200 0,055 0,110 0,059 низ Dу -700 среднее 0,136 0,132 0,206 0,115 0,103 0,124 0,127 0,118 0,203 0,123 0,177 0,072 0,099 0,054 0,084 0,005 0,027 0,022 0,051 0,079 0,080 0,090 0,130 0,040 0,094 0,100 0,079 0,110 0,100 0,180 верх К-1-КЗ-9 середина 0,050 0,005 0,014 0,028 0,033 0,027 0,050 0,070 0,030 0,056 0,081 0,047 0,062 0,076 0,067 0,120 0,036 0,004 0,088 0,054 0,030 0,060 0,070 0,085 0,050 0,087 0,106 0,031 0,053 0,110 0,110 0,150 Dу -350 низ среднее 0,057 0,005 0,043 0,035 0,038 0,055 0,067 0,082 0,070 0,061 0,094 0,059 0,065 0,099 0,092 0,150 0,220 0,230 0,190 0,014 0,060 0,007 0,120 0,016 0,160 0,054 0,061 0,016 0,120 0,078 0,052 0,029 верх Луч 3 середина 0,160 0,130 0,058 0,012 0,031 0,006 0,040 0,013 0,060 0,039 0,120 0,002 0,050 0,059 0,020 0,031 ТК-17 0,220 0,090 0,080 0,018 0,039 0,003 0,090 0,013 0,100 0,023 0,058 0,008 0,085 0,042 0,039 0,026 низ Dу -500 среднее 0,200 0,150 0,109 0,015 0,043 0,005 0,083 0,014 0,107 0,039 0,080 0,009 0,085 0,060 0,037 0,029 ОБЩЕЕ среднее Скорость коррозии, мм/год 0 - 0,03 0,031 - 0,085 0,0851 - 0,2 более 0,2 агрессивно сть воды низкая допустимая высокая аварийная 0,111 0,098 0,111 0,095 0,107 0,082 0,115 0,095 0,101 0,093 0,094 0,044 0,085 0,066 0,071 0,081 24 Приложение 6. Рисунок 2. Концентрация железа в сетевой воде при коррекционной обработке ингибиторами Гилуфер-422 и Акварезалт-1040 25 Приложение 7. Рисунок 3. Жесткость воды системы теплоснабжения при обработке ингибиторами Гилуфер-422 и Акварезалт-1040. 26 Приложение 8. Рисунок 4. Сравнение затрат на ингибиторы 27
