Использование реагентов в теплоэнергетике
Вопрос применения реагентов в теплоэнергетике имеет большое значение, как для обеспечения работы электростанций, так и предприятий тепловых сетей. Основная задача, работа без повреждений и снижения экономичности, вызываемых коррозией внутренних поверхностей водоподготовительного, теплоэнергетического и сетевого оборудования, а также без образования накипи и отложений на теплопередающих поверхностях, отложений в проточной части турбин, шлама в оборудовании и трубопроводах электростанций и тепловых сетей.
При применении реагентов необходимо учитывать, что вода является, по существу, исходным сырьем, которое используется для следующих целей: для получения пара в котлах, парогенераторах, испарителях; для конденсации отработавшего в паровых турбинах пара; для охлаждения различных аппаратов и агрегатов станции; в качестве теплоносителя в тепловых сетях и системах горячего водоснабжения.
При каждом конкретном водно-химическом режиме существует множество "за" и "против" с точки зрения использования различных реагентов. В основном все применяемые реагенты можно разделить на следующие группы:
- реагенты деоксиданты, для систем низкого давления (до 20 бар). Идут в основном на основе: танина
- реагенты деоксиданты, для систем низкого и среднего давления (до 60 бар). Идут в основном на основе: пиросульфита, аминов и DEHA.
- реагенты деоксиданты, для систем низкого, среднего и высокого давления (до 120 бар). Идут в основном на основе: Диэтил-гидроксил-амин; амины; Карбогидразид.
- реагенты для защиты линий пароконденсатного тракта. Идут в основном на основе: нейтрализующих и пленочных аминов.
- реагенты для обработки котловой воды. Идут в основном на основе: фосфонатах, полимеров, аминов.
- реагенты для обработки питательной и котловой воды. Идут в основном на основе: Высших алифатических, полиакрилатов, фосфатов, аммиака, полифосфатов, нейтрализующих и пленочных аминов.
- реагенты для корректировки гидратной щелочности воды. Идут в основном на основе: гидроксида натрия,
- реагенты для коррекционной обработки тепловых сетей и водогрейных котлов. Идут в основном на основе: Высших алифатических аминов, нейтрализующих и пленочных аминов.
- реагенты для химической промывки теплоэнергетического и технологического оборудования от отложений. Идут в основном на основе: минеральных кислот, смеси органических кислот, смеси неорганических кислот, комплексонов.
Как видно реагенты с аминами и фосфатами (полифосфаты) занимают более широкий спектр применения. В связи с этим было бы правильным осветить их более подробно в данной статье.
При использовании фосфатов в обработке барабанных котлов, основной целью ставят предотвращение кальциевого и магниевого накипеобразования на поверхностях нагрева: дозированное введение раствора фосфорнокислых солей натрия в котловую воду переводит остатки ионов, накипеобразователей в шлам, удаляемый с продувкой.
Недостаток фосфатного режима: является неспособность предотвращать образование сложных бескальциевых ферро- и алюмосиликатных накипей в барабанных котлах высокого давления. Чтобы избежать этих отложений, надо снижать концентрацию соединений железа, алюминия и кремния в питательной и котловой воде.
Иногда наблюдается образование феррофосфатных отложений, подшламовая коррозия парогенерирующих труб. В связи с этим потери на станциях восполняются химобессоленной водой или дистиллятом, а конденсаторы надежно уплотнены.
При реагентной обработке прямоточных котлов, фосфатный режим проигрывает аминному, так как при работе прямоточных котлов нет возможности производить продувку. Суть продувки заключается в том, что часть котловой воды (вода, которая циркулирует в поверхностях нагрева котлов и их необогреваемых трубах) выводиться из циркуляционного контура либо из, так называемых, «соленых» отсеков барабанных котлов, либо из специальных выносных устройств – сепараторов. За счет этого солесодержание котловой воды в барабанных котлах снижается. В прямоточных котлах все примеси, поступающие с питательной водой и образующиеся в котле за счет коррозии, уносятся с паром и образуют отложения в турбинах или проходят транзитом через турбину и загрязняют конденсат. Поэтому применение аминов в таких котлах целесообразнее.
Так пленкообразующие амины обладают способностью образовывать на поверхности металла молекулярную пленку, защищающую металл от воздействия кислорода и углекислоты.
Общая химическая формула пленкообразующих аминов CnH2n+1NH2, Аминогруппа (NH2), расположенная на конце алифатического углеводородного радикала, обладает слабовыраженными основными свойствами, в результате чего и происходит адсорбция этих молекул к поверхности металла в виде мономолекулярного слоя.
Так как углеводородный радикал представляет собой прямую цепочку углеродных атомов, происходит плотная упаковка адсорбционного слоя, который защищает металл от воздействия на него не только углекислоты и кислорода, но также и других агрессивных веществ.
Амины обладают также свойствами адсорбироваться не только на поверхности металла, но также и на окислах, причем слабо прикрепленные к поверхности продукты коррозии срываются и уносятся потоком (в этом проявляются свойства амина как флотоагента). Однако говорить о полном удалении отложений и продуктов коррозии в процессе обработки не имеет смысла; только рыхлых, слабосцепленных с поверхностью.
Технология с применением ингибиторами коррозии на основе пленкообразующих аминов, обладающих поверхностно-активными свойствами, позволяет обеспечить надежную защиту металлов от коррозионного разрушения при одновременном разрыхлении твердых отложений (оксидов металлов, солей, других соединений и элементов).
Дополнительным положительным фактором применения пленочных аминов является длительная пассивация поверхности, сопутствующая консервация, на длительный срок трубопроводов во время простоя оборудования.
Применение аминов в качестве деоксиданта – диэтилгидроксиламин (DEHA).
ДЕНА – это поглотитель кислорода, менее токсичен, чем гидразин. Применяется для защиты питательного тракта от кислородной коррозии путем связывания остаточной концентрации кислорода в питательной воде.
ДЕНА гораздо быстрее вступает в реакцию с кислородом по сравнению с гидразином. Так же как и гидразин, образуя защитные оксидные пленки на железных и медных поверхностях.
Наличие избытка поглотителя кислорода в питательной воде, будь это DEHA, гидразин или др. аналоги, свидетельствует о достаточной дозировки деоксиданта для защиты питательного тракта, т.е. связывания остаточного кислорода и поддержания защитной оксидной пленки.
Амины и их смеси широко используются при выработке пара. Тысячи котлов или контуров всех ступеней давления уже обрабатываются с применением аминов.