Размещено на http://allbest.ru

ЧАО МК «АЗОВСТАЛЬ»

УТВЕРЖДАЮ:

Директор по инжинирингу C.А. Андрийченко

СОГЛАСОВАНО:

Директор по технологии и качеству С.В. Сосин

Финансовый директорА.А. Перерва

Главный энергетикВ.В. Замятин

Расчет реагентов по антикоррозионной и противонакипной обработке водооборотной воды цехов

Разработал: Специалист 2 кат. по контролю ВХР

энергооборудования комбината Ю.А. Богданова

Заместитель главного энергетика А.Г. Шаповалов

Энергетик ЦО и РОСП Д.А. Шалин

Начальник ЦВС Р.О. Бородин

Начальник ЦУЖШ С.Б. Подольский

г. МАРИУПОЛЬ, 2016

Общие положения

В процессе эксплуатации оборотных систем охлаждения, паровых котлов низкого давления, систем теплоснабжения и горячего водоснабжения (ГВС), при нагреве воды может достигаться пересыщение воды солями, в первую очередь карбонатом кальция, что приводит к образованию накипи на теплообменных поверхностях. При высокой коррозионной агрессивности воды накопление соединений железа в воде определяет образование на теплообменных поверхностях железоокисных отложений. Наличие накипи и отложений приводит к ухудшению теплообмена, уменьшению эффективности работы оборудования.

Действующие водооборотные циклы конвертерного цеха и ЦУЖШ обладают рядом существенных недостатков, главным из которых является интенсивное протекание процессов коррозии, солеотложения теплообменного оборудования, приводящее к ухудшению теплообмена и значительному повышению энергозатрат. Следствием этого является также увеличение гидравлического сопротивления, нарушение параметров работы водоохлаждаемого оборудования, требующее удаления отложений, что связано с простоями оборудования и значительными затратами на ремонт.

В соответствии с "Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей" (п.4.2.1.) и "Правилами устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов"(статья 8.1.1.) водно-химический режим должен обеспечивать работу оборудования без повреждений его элементов и снижения экономичности, вызванных коррозией внутренних поверхностей, а также без образования накипи и шлама.

Мировая практика и отечественный опыт показывают, что наиболее эффективным методом решения этих проблем является внедрение современной технологии реагентной обработки оборотной охлаждающей воды.

Современная технология обработки оборотной охлаждающей воды - это наиболее экономичный способ комплексной защиты теплообменного оборудования от коррозии, солевых, шламовых отложений, учитывающий конкретные условия производства и минимизирующий расход свежей воды.

Существующие способы предотвращения отложений зачастую малоэффективны (применение неорганических полифосфатов для систем оборотного охлаждения) или многозатратны (умягчение воды для систем теплоснабжения и паровых котлов низкого давления).

Обработка воды ингибиторами коррозии и антинакипинами позволяет предотвратить образование минеральных отложений на теплопередающих поверхностях при высокой накипеобразующей способности воды, обеспечивая работу оборудования без повреждений вследствие отложений накипи и шлама при полном или частичном отключении установок, с помощью которых снижается жесткость и (или) щелочность воды.

Применение ингибиторов коррозии позволяет предотвратить накопление соединений железа в воде и образование железноокисных отложений, а также уменьшить повреждаемость оборудования и трубопроводов от внутренней коррозии.

При нагреве воды происходит термический распад присутствующих в ней гидрокарбонат-ионов с образованием карбонат-ионов. Карбонат-ионы, взаимодействуя с присутствующими в избытке ионами кальция, образуют зародыши кристаллов карбоната кальция. На поверхности зародышей осаждаются всё новые карбонат-ионы и ионы кальция, вследствие чего образуются кристаллы карбоната кальция, в котором часто присутствует карбонат магния в виде твердого раствора замещения. Осаждаясь на стенках теплоэнергетического оборудования, эти кристаллы срастаются, образуя накипь.

При введении ингибиторов коррозии и накипеобразования в воду, содержащую ионы кальция, магния и других металлов они образуют весьма прочные химические соединения - комплексы. Комплексы органофосфонатов адсорбируются (осаждаются) на поверхности зародышей кристаллов карбоната кальция, препятствуя дальнейшей кристаллизации карбоната кальция. Поэтому при введении в воду 1...1000 (г/куб.м) органофосфонатов накипь не образуется даже при нагревании очень жесткой воды. антинакипин теплообмен реагент вода

Предоставляются следующие типы реагентов - ингибиторов для обработки воды для открытых систем охлаждения:

- ингибиторы коррозии на основе органических продуктов;

- ингибиторы коррозии на основе фосфоновых кислот и дисперсантов, стабилизирующих кальцивую жесткость, диспергируют отложения оксидов железа, создают защитную пленку на поверхностях трубопроводов, а также удаляют загрязнения с поверхности трубопроводов;

- ингибиторы коррозии на органической основе с бромидом натрия;

- неорганические реагенты, замедляющие коррозию;

- ингибиторы и антинакипины на основе гидроксиэтилидендифосфоновой кислоты;

- ингибиторы коррозии и солеотложения на основе цинкового комплекса с динатриевой соли 1-гидроксиэтилидендифосфоновой кислоты;

- ингибиторы коррозии и солеотложения на основе натриевых солей полиамино- метиленфосфоновых кислот;

-щелочные ингибиторы коррозии для медных труб и т.п.;

- ингибиторы коррозии на основе пленкообразующих и нейтрализующих аминов, связывающих углекислоту и образующих защитную пленку на поверхности трубопроводов.

Применение антинакипинов и ингибиторов коррозии

Применение антинакипинов и ингибиторов коррозии целесообразно:

- при недостаточной производительности или неэффективной работе действующих установок подготовки воды;

- при высоких затратах на эксплуатацию или полном отсутствии установки подготовки воды;

- при наличии ограничений на солевые сбросы в случае умягчения воды методами Na-катионирования или H-катионирования или известкования.

- применение ингибиторов коррозии целесообразно при высокой агрессивности воды.

Организация водно-химического режима с применением антинакипинов и ингибиторов коррозии

Подбор оптимальных дозировок реагентов - антинакипинов и ингибиторов коррозии необходимо и целесообразно проводить при непосредственном участии специализированной организации.

Специализированная организация - организация, выполняющая весь комплекс работ по разработке и внедрению технологии обработки воды фосфонатами и обладающая необходимым оборудованием и квалифицированным персоналом для выполнения работ.

Специализированная организация должна выполнять обследование водного режима системы, включая уточнение нормируемых показателей водного режима и объема химконтроля, определения состава отложений в теплообменном оборудовании, оценку скорости коррозионных процессов, обследование режима работы теплообменного оборудования, определение необходимой концентрации (дозы) фосфоната по лабораторно-стендовым испытаниям в соответствии с температурными и конструктивными особенностями оборудования системы, с учетом сезонных колебаний основных показателей качества используемой воды.

Проведение необходимых расчетов и разработку схемы дозирования с учетом конкретных характеристик оборудования.

Монтаж и приемку в эксплуатацию установки дозирования фосфонатов.

Определение объема химического контроля в процессе пуско-наладочных операций.

Подготовку химлаборатории к проведению анализов и обучение персонала методикам анализов.

Рекомендации по дозированию реагентов

Реагент целесообразно дозировать в систему в виде промышленного продукта или раствора 1-10 % в точку, где обеспечивается его перемешивание со всем объемом воды.

Хорошее перевешивание раствора в воде при вводе фосфоната в трубопровод обеспечивается при скорости воды в нем не менее 1 м/с.

Ввод реагента должен обеспечить защиту от накипеобразования и коррозии основного оборудования системы.

Дозирование реагента в систему осуществляется с помощью установки для дозирования раствора реагента.

При первоначальном заполнении системы фосфонатом ввод реагента целесообразно производить с дозой, не превышающей необходимую рабочую дозу фосфоната.

Рекомендации по расчету расхода реагента для обработки воды

Массовый расход реагента по промышленному (товарному) продукту (G₁) рассчитывается по формуле:

G1 = C·D/10·a, кг/ч	(1)

где C - необходимая доза реагента по основному веществу, мг/дм³,

D -расход подпиточной воды, м³/ч,

a - массовая доля основного вещества в промышленном продукте, %.

Расход G₁ используется для расчета годовой потребности реагента.

Объемный расход дозируемого раствора реагента (G₂)рассчитывается по формуле:

G2 = G1/d, дм3/ч	(2)

где d - плотность дозируемого раствора реагента, г/см³.

При первичном вводе реагента в систему массовый расход товарного продукта для насыщения реагентом всей системы (G_зап) определяется по формуле:

Gзап = C·V·n/10·a, кг	(3)

где V - объем воды в системе, м³,

n - кратность избытка реагента, где величина n может быть оценена следующим образом: для систем впервые пускаемых в эксплуатацию n =1, для систем находившихся в эксплуатации не менее двух лет допускается увеличение "n" до 2.

Рекомендации по режиму обработки воды оборотных систем охлаждения

При обработке воды антинакипином рекомендуется наладить режим подпитки и продувки циркуляционной системы, исключающий резкие изменения расхода продувочной воды, что упростит поддержание заданной концентрации реагента.

Если невозможно обеспечить равномерную продувку, дозировку антинакипина рекомендуется рассчитать с учетом максимально возможного коэффициента упаривания для гарантии безнакипного режима.

Выбор концентрации антинакипина в циркуляционной воде для конкретного объекта проводятся специализированной организацией по результатам экспериментов с учетом:

- реальной температуры нагрева воды;

- типа системы, используемого в ней оборудования, условий эксплуатации;

- состава используемой воды, технико-экономических факторов, условий сброса воды с фосфонатом из систем в водоемы.

Выбор оптимальной концентрации антинакипина определяется в первую очередь накипеобразующими свойствами воды, которые зависят:

- от карбонатного индекса воды (произведение кальциевой жесткости на общую щелочность);

- от уровня температур в оборудовании системы

- от величины рН воды

При отсутствии стабилизации воды перед началом обработки антинакипином, карбонатный индекс циркуляционной воды (И_К)_ц.в. за счет осаждения карбоната кальция не соответствует расчетному значению (И_К)_расч.

(ИК)ц.в. < (ИК)расч	(4)

где

(ИК)расч. = j (ИК)доб	(5)

j - коэффициент упаривания воды;

(И_К)_доб. - карбонатный индекс добавочной воды, (мг-экв/дм³)².

В этом случае требуемую концентрацию антинакипина следует выбирать по расчетному значению карбонатного индекса (И_К)_расч.

Величина j рассчитывается по формуле:

j = (Cl-)ц.в /(Cl-)доб	(6)

где (Cl^-)_ц.в. и (Cl^-)_доб.- концентрации хлоридов в циркуляционной и добавочной воде соответственно.

При необходимости сокращения подпитки и продувки циркуляционной системы, допустимый коэффициент упаривания (j_доп.) при обработке воды антинакипином определяется по формуле

j = (ИК)доп. / (ИК)доб	(7)

где (И_К)_доп. - допустимый карбонатный индекс циркуляционной воды при выбранном режиме обработки.

Необходимый расход добавочной воды (D_доб.) определяется по формуле

, м3/ч	(8)

где D_исп. - потери воды с испарением в градирнях, м³/ч.

Величина продувки (D_прод.)составляет:

Dпрод. = Dдоб. - Dисп. - Dк.у., м3/ч	(9)

где D_к.у. -потери воды с капельным уносом в градирнях, м³/ч.

Оптимальный режим подпитки и продувки определяется путем сравнения вариантов обработки воды по заданным (не более 27,0 (мг-экв/дм³)²) значениям карбонатного индекса циркуляционной воды (И_К)_доп..

Снижение подпитки и продувки может вызвать необходимость увеличения концентрации антинакипина ввиду повышения карбонатного индекса циркуляционной воды. Оптимальный режим подбирается на основании сравнения различных вариантов, приемлемых для предприятия.

При величине (И_К)_расч. более 27 (мг-экв/дм³)²вместе с дозировкой фосфонатов могут применяться другие методы: рекарбонизация, подкисление серной кислотой или известкование части подпиточной воды, обеспечивающей снижение карбонатного индекса.

При изменении карбонатного индекса добавочной воды или режима эксплуатации системы охлаждения, влекущего за собой изменения карбонатного индекса циркуляционной воды, производится корректировка дозирования антинакипина в соответствии с результатами ранее проведенных экспериментов.

Обработка антинакипинами не предотвращает образование биологических и наносных отложений.

При необходимости обработка воды антинакипинами должна сочетаться с другими способами в соответствии с СО153-34.22.501(биоцидной обработкой).

Рекомендации по контролю за водно-химическим режимом при вводе реагента в систему оборотного охлаждения

Химический контроль за концентрацией фосфоната целесообразно производить в циркуляционной воде на входе или на выходе из охлаждаемых элементов оборудования.

Контроль за интенсивностью процесса накипеобразования в системе охлаждения может осуществляться путем сравнения значения величин коэффициента упаривания, рассчитанных по концентрациям хлоридов и кальция в циркуляционной и добавочной воде:

j(Cl^-) = Cl^-_ц / Cl^-_д; j(Ca²⁺) = Ca²⁺_ц / Ca²⁺_д.

Если соотношение j(Cl^-) / j(Ca²⁺)постоянно превышает 1.1, это указывает на выпадение отложений карбоната кальция.

В таком случае необходимо уточнить природу (состав) осадка и при необходимости увеличить дозировку фосфоната в систему охлаждения.

Анализ концентрации кальция производится в нефильтрованных пробах воды.

Ссылки и нормативная документация

1. Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды.(М.: «НТЦ «Промышл. Безопасность», 2003),СО 34.03.201-97,(РД 34.03.201-97)

2. Правила техники безопасности при эксплуатации тепломеханического оборудования электрических станций и тепловых сетей (М.: Энас, 2001)

3. Правила техники безопасности при эксплуатации теплопотребляющих установок и тепловых сетей потребителей (М.: Энергоатомиздат, 1992)

4. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей СО 153-34.03.150-2003(РД 153-34.0-03.150-00)

5. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (М.: 2004)

6. Методические указания по расчету предельно допустимой температуры воды, обеспечивающей отсутствие поверхностного кипения в водогрейных котлах (М.: ВТИ, 1994) СО 34.17.465-00 (РД 153-34.1-17.465-00)

7. Методические указания по оценке интенсивности процессов внутренней коррозии в тепловых сетях. СО 153-34.22.501(РД 34.22.501)

8. Руководящие указания по предотвращению образования минеральных и органических отложений в конденсаторах турбин и их очистки (М.: СПО ОРГРЭС, 1989). СО 153-34.37.523.8-88 (РД 34.37.523.8-88)

9. Методические указания по контролю состояния основного оборудования тепловых электрических станций. Определение количества и химического состава отложений (М.: ВТИ, 2003)СО 34-70-953.16-90 (ОСТ 34-70-953.16-90)

10. Методические указания по определению марки и оптимальной концентрации антинакипина для обработки подпиточной и сетевой воды систем теплоснабжения

11.ГОСТ 9.502-82. Ингибиторы коррозии металлов для водных сред. Методы коррозионных испытаний

Приложение 1

Нормы расхода реагентов для противонакипной и антикоррозионной обработки воды газоочисток конвертеров №1,2 КЦ

Краткая техническая характеристика оборотного цикла газоочисток конвертеров №№1,2 ЦУЖШ

Наименование параметра	Единицы измерения	Значение параметра
Расход циркуляционной воды	м3/ч	4000
Объем системы	м3	17 200
Расход подпиточной воды	м3/ч	200

Наименование реагента	Дозировка, г/м3	Расход в месяц, кг
Ингибитор коррозии и накипеобразования на основе соли цинкового комплекса фосфоновой кислоты и дисперсантов	10	1 440

Нормы расхода реагентов для противонакипной и антикоррозионной обработки воды «условно-чистого» оборотного цикла ВОЦ №3 ЦУЖШ

Краткая техническая характеристика ВОЦ №3

Наименование параметра	Единицы измерения	Значение параметра
Расход циркуляционной воды	м3/ч	6000
Объем системы	м3	7 300
Расход подпиточной воды	м3/ч	315

Наименование реагента	Дозировка, г/м3	Расход в месяц, кг
Ингибитор коррозии и накипеобразования на основе соли цинкового комплекса фосфоновой кислоты и дисперсантов	10	2 268

Нормы расхода реагентов для противонакипной и антикоррозионной обработки воды «условно-грязного» оборотного цикла ВОЦ №1 ЦУЖШ

Краткая техническая характеристика ВОЦ №1

Наименование параметра	Единицы измерения	Значение параметра
Расход циркуляционной воды	м3/ч	4000
Объем системы	м3	10 600
Расход подпиточной воды	м3/ч	315

Наименование реагента	Дозировка, г/м3	Расход в месяц, кг
Ингибитор коррозии и накипеобразования на основе соли цинкового комплекса фосфоновой кислоты и дисперсантов	10	2 268

Нормы расхода реагентов для противонакипной и антикоррозионной обработки воды чистого оборотного цикла НФС ЦУЖШ

Краткая техническая характеристика оборотной системы охлаждения НФС

Наименование параметра	Единицы измерения	Значение параметра
Расход циркуляционной воды	м3/ч	9 500
Объем системы	м3	4 000
Расход подпиточной воды	м3/ч	200

Наименование реагента	Дозировка, г/м3	Расход в месяц, кг
Ингибитор коррозии и накипеобразования на основе соли цинкового комплекса фосфоновой кислоты и дисперсантов	10	1440

Примечания:

1. При смене поставщика (производителя) реагентов могут меняться нормы расхода реагентов для технологических процессов из-за отличия концентраций основных компонентов и их составов (рецептуры).

2. При смене поставщика (производителя) реагентов обязательным процессом является:

- промышленные испытания с полным комиссионным мониторингом качественных показателей оборудования по технологическим стадиям;

- выдача режимных и технологических карт.

Приложение 2

Нормы расхода реагентов для противонакипной и антикоррозионной обработки охлаждаемой воды закрытого чистого оборотного цикла кристаллизаторов МНЛЗ №6 КЦ

Краткая техническая характеристика оборотной системы охлаждения кристаллизаторов

Наименование параметра	Единицы измерения	Значение параметра
Объем системы	м3	50
Расход циркуляционной воды	м3/ч	1200
Расход подпиточной воды	м3/ч	1,2

Расход реагента для первоначального заполнения - 800 г/м³ общего объема воды в системе охлаждения.

Далее, вне зависимости от исполнения трубопроводов и емкостей системы охлаждения (углеродистая или коррозионностойкая сталь) рекомендуемая дозировка реагента составляет 200-400 г/м³ общего расхода подпиточной воды.

Расчет потребности ингибиторов

Наименование реагента	Периодичность обработки	Дозировка, г/м3	Расход реагента в час, кг	Расход реагента в сутки, кг	Расход реагента в месяц, кг
Ингибитор коррозии и накипеобра зования на основе пленкообразующих аминов.	Заполнение системы	800 г/мі х 50 мі = 40 кг
	Постоянное дозирование	300 г/м3	300 г/мі х 1,2 м3/ч = 0,36 кг	0,36 кг х 24 ч = 8,64 кг	8,64 кг x 30= 259 кг

Примечания:

1. При смене поставщика (производителя) реагентов могут меняться нормы расхода реагентов для технологических процессов из-за отличия концентраций основных компонентов и их составов (рецептуры).

2. При смене поставщика (производителя) реагентов обязательным процессом является:

- промышленные испытания с полным комиссионным мониторингом качественных показателей оборудования по технологическим стадиям;

- выдача режимных и технологических карт.

Контроль расхода ингибитор коррозии и накипеобразования производится по концентрации общих аминов в циркуляционной воде, значение которых должно составлять от 3,0 до 5,0 мг/дм³.

Приложение 3

Нормы расхода реагентов для противонакипной и антикоррозионной обработки охлаждаемой воды закрытого чистого оборотного цикла оборудования ОНРС МНЛЗ № 6 КЦ

Контур третичного водного охлаждения можно подразделить на 2 основных отделения:

- замкнутый контур третичного водного охлаждения (аварийное водоснабжение); - открытый контур третичного водного охлаждения (отсутствие аварийного водоснабжения.

Для стабилизационной обработки данного контура рекомендуется применение двух различных типов ингибиторов коррозии и накипеобразования

Краткая техническая характеристика оборотной системы охлаждения оборудования ОНРС МНЛЗ КЦ

Наименование параметра	Единицы измерения	Значение параметра
Объем системы	м3	80
Расход циркуляционной воды	м3/ч	2231
Расход подпиточной воды	м3/ч	0,9

Расход ингибитора коррозии и накипеобразоования на основе фосфоновых кислот и дисперсантов для первоначального заполнения системы - 20 г/м³ общего объема воды в системе охлаждения. Далее, вне зависимости от исполнения трубопроводов и емкостей системы охлаждения (углеродистая или коррозионностойкая сталь) рекомендуемая дозировка реагента составляет 10 г/м³ общего расхода подпиточной воды.

Щелочной раствор ингибитора коррозии меди для использования в открытых оборотных охладительных системах и закрытых системах.

Дозирование производится дозировочным насосом с расходом 5 г/м³ подпиточной воды.

Расчет потребности ингибиторов

Наименование реагента	Периодичность обработки	Дозировка, кг/м3	Расход реагента в час, кг	Расход реагента в сутки, кг	Расход реагента в месяц, кг
ингибитор коррозии и накипиобразования на основе фосфоновых кислот и дисперсантов	Заполнение системы	20 г/мі х 80 мі = 1,6 кг
	Постоянное дозирование	10 г/м3	10 г/мі х 0,9 м3/ч = 0,009 кг	0,009 кг х 24 ч = 0,216 кг	0,216 кг x 30= 6,6 кг
ингибитор коррозии меди и накипеобразования на основе щелочи	Заполнение системы	10 г/мі х 80 мі = 0,8 кг
	Постоянное дозирование	5 г/м3	5 г/мі х 0,9 м3/ч = 0,0045 кг	0,0045 кг х 24 ч = 0,108 кг	0,108 кг x 30= 3,3 кг

Примечания:

1. При смене поставщика (производителя) реагентов могут меняться нормы расхода реагентов для технологических процессов из-за отличия концентраций основных компонентов и их составов (рецептуры).

2. При смене поставщика (производителя) реагентов обязательным процессом является:

- промышленные испытания с полным комиссионным мониторингом качественных показателей оборудования по технологическим стадиям;

- выдача режимных и технологических карт.

Размещено на Allbest.ru

...