Запобігання корозії систем теплопостачання, зумовленої присутністю у воді діоксиду вуглецю

Ротової. А. доцент, канд. техн. наук Ровноій державний технічний університет (УлГТУ), Україна

Для запобігання корозії систем теплопостачання, зумовленої присутністю у воді діоксиду вуглецю, застосовують фізичні і хімічні методи видалення СО2. В роботі наведено порівняння щорічних експлуатаційних витрат на обробку води шляхом декарбонізації в апаратах насадочного типу і шляхом подщелачивания їдким натром. Отримані дані дозволяють визначати найбільш економічний метод видалення діоксиду вуглецю для оброблюваних вод різної якості. Запропоновано способи підвищення ефективності фізичної десорбції СО2.

Внутрішня корозія теплових мереж в значній мірі обумовлена ​​наявністю в мережевій воді вільної вуглекислоти (діоксиду вуглецю СО2), яка є каталізатором кисневої корозії. Вугільна кислота присутня в тій або іншій кількості в усіх природних водах, використовуваних для підживлення тепломережі. Велика частина вуглекислоти перебуває у вигляді вільного молекулярно розчиненого газу СО2 і бікарбонатних іонів НСО3. незначна частина, прореагувавши з водою, утворює вугільну кислоту. Джерелом появи СО2 в природних водах є різні біохімічні процеси окислення органічних речовин, як в самих водоймах, так і в грунті, при фільтрації через яку вода збагачується вуглекислотою.

При зниженні лужності підживлювальної води систем теплопостачання шляхом підкислення сірчаною кислотою вода збагачується вільної вуглекислотою в результаті реакцій

Кількість виділяється при протинакипної обробці води вільної вуглекислоти мг-екв / дм3:

Крім того, додаткову кількість вільної вуглекислоти виділяється в процесах знезалізнення артезіанських вод аерування в результаті реакції:

Загальна кількість вільної вуглекислоти. підмет видалення в процесі протикорозійного обробки води, становить

В даний час при нормуванні накипформуванн здатності підживлювальної води використовують показник - карбонатний індекс Ік [1], який дорівнює добутку кальцієвої жорсткості і загальної лужності:

Наведені в [1] значення карбонатного індексу забезпечують допустиму швидкість накипформування в водогрійних котлах, рівну 0,1 г / (м 2. ч). Для забезпечення необхідного значення карбонатного індексу підживлювальної воду пом'якшують методами іонного обміну або зменшують її лужність шляхом підкислення, в результаті чого, як згадувалося вище, утворюється додаткова кількість вільної вуглекислоти.

Для запобігання корозії систем теплопостачання, зумовленої присутністю у воді СО2. застосовують фізичні і хімічні методи. Сутність фізичного методу полягає в наступному: вода, що містить вуглекислоту, приводиться в зіткнення з повітрям, в якому парціальний тиск СО2 близько до нуля, і створюються умови, при яких розчинність СО2 у воді стає мінімальною. Цей метод реалізується в спеціальних пристроях - декарбонізатора. В основі хімічних методів видалення з води СО2 лежить його хімічне зв'язування, що досягається введенням реактивів, зазвичай це аміак, луг або силікат натрію.

При виборі методу запобігання углекислотной корозії необхідний облік його економічності. Для визначення економічності фізичних і хімічних методів видалення агресивної вуглекислоти нами проведено порівняння щорічних експлуатаційних витрат на обробку води шляхом декарбонізації в апаратах насадочного типу, найбільш поширених в водопідготовчих установках ТЕЦ і котелень, і шляхом подщелачивания їдким натром. Так як склад вихідної води істотно змінюється протягом року, то витрати на декарбонізація і на подщелачивание за рік розраховані як сума витрат по місяцях.

Увага до цього питання викликано тим, що в останні роки на ряді електростанцій країни зв'язування вуглекислоти в декарбонізатора замінюють хімічним зв'язуванням їдким натром. Пов'язано це з тим, що експлуатація декарбонізатора (обслуговування вентиляторів декарбонізатора, періодичний контроль стану насадки декарбонізатора) вимагає більшої уваги технічного персоналу. Для хімічного зв'язування лугом необхідні тільки її наявність, установка насоса-дозатора і настройка його на подачу певної кількості лугу.

Основні щорічні експлуатаційні витрати на обробку води в декарбонізатора насадочного типу пов'язані з щорічними відрахуваннями на амортизацію обладнання і з витратою електроенергії на привід вентилятора декарбонізатора. Вартість щорічних відрахувань на амортизацію обладнання А, руб. / Г. приймається в розмірі 10,6% від капітальних витрат К на установку декарбонізатора [3], які складаються з вартості декарбонізатора, вентиляторів, повітроводів, включаючи їх транспорт і монтаж.

Витрати електроенергії на подачу повітря вентилятором в одиницю часу, Е, руб / год, визначаються за формулою

де: се - вартість 1 кВт. ч електроенергії, руб ./ (кВт. год); вентилятора, кВт.

Потужність електродвигуна вентилятора

Продуктивність вентилятора і тиск, що створюється вентилятором, визначаються виходячи з кількості оброблюваної води, питомої витрати повітря на декарбонізація і початкового вмісту СО2 за довідником [4].

У табл. 1 наведені дані по витраті підживлення тепломережі на Ровноой ТЕЦ-1 і складу вихідної води, що надходить на Водопідготовчі установку ТЕЦ з міського водопроводу. Нормативна величина карбонатного індексу встановлюється шляхом підкислення. Необхідна лужність підживлювальної води розрахована за формулою (6), виходячи з умови підтримки величини карбонатного індексу на рівні 3,2 (мг-екв / дм 3) 2 - для середньої температури теплоносія 70-100 о С. Кількість діоксиду вуглецю, що виділилася в результаті підкислення, і загальна кількість СО2. підмет видалення, розраховані за формулами (3) і (5).

Табл. 1. Дані про витрати підживлення тепломережі, як вихідну і підкисленою води на Ровноой ТЕЦ-1