кварк_логотипконтактная информация
Каталог продукции (а-я)
Полезная информация
О компании
Наши клиенты
Get Adobe Flash player
Контакты
поиск

Скачать данную статью в формате Adobe Acrobat (.pdf)
 

О.М. Кувшинов, главный конструктор МПО «КВАРК»

Журнал "Промышленная энергетика" №7 за 2007 г. 

Введение

Борьба с коррозией – одна из важнейших технологических и экономических задач индустриальной эпохи. В первой половине прошлого века коррозия уничтожала до 40% от общего объема производимой стали. Уже больше 100 лет усилия многих ученых во всем мире направлены на создание способов и технологий защиты конструкций от коррозии. Однако даже в настоящее время эта величина составляет около 20% от общего производства основного конструкционного материала – углеродистой стали.

Защита от коррозии энергетического оборудования и трубопроводов – одно из приоритетных направлений в разработке способов антикоррозионной защиты.

Важность данного направления объясняется повышенной значимостью энергоснабжения для любого промышленного предприятия и населенного пункта. Последствия от аварий на источнике теплоэнергоресурсов либо при их транспортировке приводят к большим экономическим и технологическим потерям конечного промышленного потребителя, повышают социальное напряжение, замедляют темпы экономического роста.

Экономические потери даже от незначительных аварий на оборудовании и тепловых сетях котельных, ТЭЦ и других энергоисточников по вине коррозии как правило превышают затраты на профилактику данных аварий в 5-20 раз.

Косвенные экономические потери от последствий аварий средней тяжести превышают профилактические меры в 20-100 раз.

Совокупные потери от максимально возможной аварии могут значительно превысить балансовую стоимость энергетического предприятия, привести к банкротству конечных потребителей теплоэнергоресурсов и социальному взрыву.

Основным профилактическим мероприятием, предотвращающим коррозию энергетического оборудования и трубопроводов, является деаэрация - завершающая стадия комплексного технологического процесса водоподготовки, предназначенная для удаления из питательной воды котлов и подпиточной воды теплосетей растворенных коррозионно-активных газов.

При кажущейся физической простоте, процесс деаэрации довольно сложно организуем технологически. Для эффективной защиты от коррозии требуется удаление газов до очень низких остаточных концентраций: для котлов – до 0,08% от начального значения, а для теплосетей – до 0,4%, т.е. необходимо снизить количество растворенных газов в 250-1250 раз. Удаление из воды 90-95% газов, как правило, не представляет технической трудности. Однако в связи с тем, что скорость газоудаления значительно замедляется по мере снижения остаточной концентрации, именно оставшиеся в воде 5-10% газов и приводят в буквальном смысле к разрушительным последствиям для теплоэнергетического оборудования и трубопроводов.

На практике, до 50% отопительно-производственных котельных не соблюдают действующие нормы по остаточному содержанию растворенных газов для паровых и водогрейных котлов, до 75% постоянно превышают аналогичные нормы для тепловых сетей.

Факты аварий различной тяжести на тепловых сетях, регулярно освещающиеся СМИ – это только надводная часть айсберга. Проблема состоит в том, что регулярная замена труб и котлов не устраняет причину коррозии данных труб и котлов.

Существующее оборудование для деаэрации было разработано еще в первой половине прошлого века и практически в неизменном виде продолжает закладываться в проекты, устанавливаться и эксплуатироваться на теплоэнергетических объектах. Эти деаэраторы морально устарели и содержат в себе технические противоречия, которые не позволяют добиться устойчивого газоудаления до требуемых норм в необходимом диапазоне режимов и нагрузок.

По различным оценкам, общая сумма прямых потерь экономики от коррозии составляет от 1 до 3% валового внутреннего продукта. Для РФ, ВВП которой в 2005 г. составил 21 665 млрд. руб., сумма потерь может быть оценена в размере от 215 до 650 млрд. руб., что сравнимо с валовым региональным продуктом, например, Московской области или всего Северо-Западного федерального округа.

Минимум 10% этих потерь можно избежать, используя современное высокоэффективное оборудование для удаления из воды коррозионно-активных газов. Таким образом, максимальный экономический эффект от внедрения современного деаэрационного оборудования  может составить от 21 до 65 млрд. руб. в год. Эффект от снижения косвенных потерь трудно поддается исчислению, но, очевидно, составляет сотни миллиардов рублей. А для аварий, последствия которых могут привести к потере здоровья или гибели людей, косвенные потери вообще не могут быть выражены в денежных единицах.

К основным коррозионно-активным газам относятся кислород О2 и диоксид углерода СО2, которые растворяются в воде при ее контакте с атмосферным воздухом. Дополнительно растворенная и химически связанная углекислота появляется в воде на стадии умягчения в процессах H- и Na-катионирования [4].

Из других растворенных газов, хлор Cl2 и его соединения попадают в воду при хлорировании сырой воды, водород Н2 – при коррозии внутренних поверхностей теплосилового оборудования, аммиак NH3 – в результате аминирования питательной воды, либо при использовании в системе подготовки воды NH4-катионитовых фильтров, сернистый ангидрид SO2 и сероводород H2S - при обработке воды сульфитом натрия, азот N2 в плане коррозии является нейтральным. Помимо этого, в некоторых видах артезианских подземных вод в больших количествах могут содержаться сероводород H2S, метан СН4 и другие газы.

На сегодня в промышленности используются химический, акустический, термический (диффузионная десорбция) и гидродинамический (принудительная десорбция) способы удаления из воды растворенных газов.

Химический способ используется в основном для удаления растворенного кислорода в системах с невысоким расходом обрабатываемой воды. К нему относятся обработка воды гидразин-гидратом (левоксином), железом и сульфитирование.

Основными ограничениями химического способа деаэрации являются высокая стоимость и токсичность реагентов, дополнительные затраты на контроль за их концентрацией в системе, удаление продуктов реакции из системы, а также большие затраты на эксплуатацию химических установок. Помимо этого, химический способ требует постоянного контроля и переналадки установки при изменении исходного состава обрабатываемой воды, например, при сезонных сменах поверхностных вод, включения в систему водоснабжения дополнительных источников, скважин и т.п.

Акустический способ деаэрации сводится к воздействию на предварительно диспергированную воду ультразвуковыми волнами.

При облучении воды ультразвуком интенсивностью порядка 1 Вт/см2 происходит снижение равновесной растворимости газов на 30¸50%, подвижность газовых включений возрастает примерно в 1000 раз, что приводит к коагуляции пузырьков с последующим выходом из воды под действием Архимедовой силы [9].

В результате акустического воздействия из воды удаляется не только кислород, но и другие растворенные газы, однако невысокая глубина деаэрации, большая потребляемая мощность (в среднем 1 кВт/м3 обрабатываемой воды) и невозможность удаления химически связанных форм СО2 ограничивают применение ультразвуковых деаэраторов локальными установками небольшой производительности в пищевой и фармацевтической промышленности.

© 1994-2018 ООО "КВАРК ПромЭнергоСистемы". Все права защищены.