О безреагентных методах водоподготовки в системах...

О безреагентных методах водоподготовки в системах теплоснабжения для защиты от накипи, инкрустаций и коррозии в нормативно-технических документах

Участники Европейского энергетического конгресса, прошедшего 6–8 мая 2019 г. во Франции пришли к выводу, что самый высокий потенциал энергосбережения – в теплоснабжении [1]. Одним из первоочередных мероприятий по энергосбережению в системах теплоснабжения является защита теплообменного оборудования (котлы, бойлеры и т.п.) от накипи и инкрустаций.

Существуют традиционные [химические (реагентные)] и альтернативные [физические (безреагентные)] методы борьбы с накипью и инкрустациями.

Традиционный способ умягчения воды использует принцип ионного обмена, в результате чего снижается жесткость воды за счёт удаления из неё ионов кальция (Ca) и магния (Mg), которые являются основной причиной образования накипи. Осуществляется это путем пропускания воды через смолу или соль, содержащие в себе ионы натрия. В результате ионы кальция и магния из воды переходят в смолу или соль, а ионы натрия замещают их и переходят в воду.

Большинство котельных, работающих в большой энергетике, жилищно-коммунальном хозяйстве и на предприятиях, оснащены такими системами водоподготовки, что свидетельствует о том, что при проектировании систем водоподготовки в системах теплоснабжения в первую очередь применяется химический способ умягчения воды. При этом во многих случаях применение безреагентных способов водоподготовки возможно даже и не рассматриваются в качестве альтернативного варианта химводоочистки (ХВО). Однако ХВО является достаточно затратной технологией по следующим причинам:

  • высокая стоимость оборудования ХВО и его монтаж;
  • необходимость использования большого количества производственных помещений;
  • высокая стоимость и ограниченный ресурс ионообменных смол;
  • обязательность работ, связанных с регенерацией ионообменного вещества и техническим обслуживанием фильтров, что вынуждает вкладывать дополнительные материальные затраты, изменять режим работы тепловых аппаратов;
  • образование значительных объемов промывных вод, требующих дополнительной очистки.

В тоже время в течение многих десятков лет существуют и значительно менее затратные физические методы защиты от накипи и коррозии:

  • обработка воды с использованием магнитного поля постоянных магнитов и переменных электромагнитных синусоидальных и импульсных полей с частотами от 50 Гц и до десятков кГц и более (далее – магнитная обработка);
  • создание на нагревательных поверхностях токоотводящего электрического потенциала;
  • воздействие ультразвуком и др.

Не вдаваясь в подробности всех вышеперечисленных методов остановимся только на высокоэффективном методе магнитной обработки (МО) воды и анализе нормативно-технических документов (НТД), рекомендующих этот метод водоподготовки в котельных и тепловых сетях.

Одним из объяснений эффективности МО воды является теория, согласно которой при воздействии на воду электромагнитным полем происходит дестабилизация ионов кальция и карбонатных ионов и создание хрупкой арагонитной кристаллической структуры, не образующей накипь. У кристаллов арагонита ниже адгезия, прилипание к материалу теплообменной поверхности и когезия (слипание) кристаллов между собой. В результате образовавшийся на поверхности кристаллик арагонита может быть легко сорван и унесен потоком омывающей теплообменную поверхность воды. Кроме этого опыт эксплуатации устройств с МО воды показал, что в процессе их эксплуатации, имеющиеся в теплообменном оборудовании накипь и иные отложения, очищаются до металлической поверхности, которая постепенно покрывается защитной плёнкой насыщенного оксида железа (Fe3О4). То есть устройства МО воды оказывают комплексное воздействие – удаление существующих отложений и дальнейшая защита от накипи, защита от коррозии теплообменных поверхностей и внутренних поверхностей трубопроводов. При этом исследования и практика применения устройств МО воды показала, что в результате воздействия в воде в той или иной степени изменяется ионный состав в части снижения содержания растворенного в воде железа и кислорода, а также изменения такого показателя как рН [2-4].

Доказанная на практике эффективность использования методов МО воды и проведенные исследования позволили внести необходимые изменения в НТД с целью применения этого метода уже на стадии проектирования котельных и тепловых сетей. Однако обязательность применения этих рекомендаций в настоящее время регулируется Постановлением Правительства Российской Федерации от 26 декабря 2014 г. N 1521 «Об утверждении перечня национальных стандартов и сводов правил (частей таких стандартов и сводов правил), в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований», в котором утвержден актуализированный Перечень (далее — Перечень N 1521). В соответствии с пунктом 5 постановления Перечень N 1521 вступил в силу с 1 июля 2015 года. Постановлением Правительства Российской Федерации от 29 сентября 2015 г. N 1033 (далее — Перечень N 1033) внесены изменения в Перечень N 1521. В [5] приведен анализ последствий добровольности соблюдения требований НТД (СП, СНиП и др.).

Учитывая вышесказанное, в результате, например, п. 11.5 в СП 89.13330.2016 Котельные установки. Актуализированная редакция СНиП II-35–76 [6], «Для котельных с чугунными и стальными водогрейными котлами и натрий-катионированием необходима термическая или химическая деаэрация (сульфитирование) воды, а при расходе подпиточной воды менее 50 т/ч и магнитной обработке или дозировании комплексонов термическую деаэрацию предусматривать не следует», не является обязательным (обязательными согласно Перечня N 1521 являются пп. 11.6, 11.8 и др.).

Или, например, пп. 5.6, 5.8–5.10 СП 41-101–95. Проектирование тепловых пунктов [7], в которых отмечается: п.5.6 «Обработку воды в соответствии с требованиями прил.15 следует, как правило, предусматривать в ЦТП. В ИТП допускается применение магнитной, силикатной и ультразвуковой обработки воды. Обработку воды следует предусматривать для защиты трубок водоподогревателей горячего водоснабжения от карбонатного накипеобразования путем применения магнитной или ультразвуковой обработки». В прил.15 в п.8 отмечается следующее: «Магнитная обработка применяется при общей жесткости исходной воды не более 10 мг-экв/л и карбонатной жесткости (щелочности) более 4 мг-экв/л. Напряженность магнитного поля в рабочем зазоре магнитного аппарата не должна превышать 159 ·103 А/м.». В п.5.8 указано: «Магнитную обработку воды надлежит осуществлять в электромагнитных аппаратах или в аппаратах с постоянными магнитами»; в п.5.9: «При выборе обезжелезивающих фильтров и магнитных аппаратов следует принимать:
производительность— по максимальному часовому расходу воды на горячее водоснабжение, т/ч;
количество —по требуемой производительности без резерва»;
в п.5.10: «Напряженность магнитного поля в рабочем зазоре магнитного аппарата не должна превышать 159 × 103 А/м. В случае применения электромагнитных аппаратов необходимо предусматривать контроль напряженности магнитного поля по силе тока».
Все вышеперечисленные пункты опять же не являются обязательными по причине отсутствия этого НТД в Перечне N 1521 и Перечне N 1033.

Тем не менее, на возможность применения МО воды указывается в п.13.2 СП 124.13330.2012 Тепловые сети. Актуализированная редакция СНиП 41-02-2003 [8], внесенном в Перечень N 1521:
«Защиту труб от внутренней коррозии следует выполнять путем: применения безреагентных магнитного и электрохимического способов обработки воды». Кроме того, в этом же п.13.2 отмечается: «Допускается замена технологий обработки подпиточной воды системы теплоснабжения, связанных с изменением ее ионного состава, другими эффективными способами при условии надежного обеспечения работы системы без повреждения ее элементов вследствие отложений накипи, шлама и при отсутствии интенсификации процессов коррозии» и «Для предотвращения накипеобразования и коррозии в тепловых сетях используются также магнитные, ультразвуковые, электрохимические и другие физические методы воздействия на подпиточную и сетевую воды».

В заключение можно отметить, что в Российской Федерации и зарубежных странах уже тысячи объектов оснащены устройствами МО и другими аппаратами физического воздействия на воду с получением значительных экономических эффектов. Безреагентные технологии водоподготовки и защиты от коррозии в теплоснабжении – реальное направлении экономии энергоресурсов применимое как на стадии проектирования, так и в процессе эксплуатации систем теплоснабжения и при проведении энергоаудита.

Список использованных источников

1 Самый высокий потенциал энергосбережения – в теплоснабжении // Журнал «С.О.К.» Новости рынка [Электронный ресурс]. URL: https://www.c-o-k.ru/market_news/samyy-vysokiy-potencial-energosberezheniya-v-teplosnabzhenii?utm_source=email&utm_medium=email&utm_campaign=1180&utm_term=30847979 (дата обращения 06.06.2019).
2 Принцип работы аппарата «УПОВС-2 «МАКСМИР» // Сайт «МАКСМИР-М». [Электронный ресурс]. URL: http://www.maxmir-energy.ru/page-13.html.
3 Рунов Д.М. Анализ противнакипной активности электромагнитной обработки воды // Сайт Институт «ТатНИПИнефть» [Электронный ресурс]. URL: http://www.tatnipi.ru/upload/sms/2013/npo/004.pdf
4 Банников В.В. Электромагнитная обработка воды: прибор «Термит» / Экология Производства, № 4, 2004, с. 25–31.
5 «Добровольнопринудительно»: Перечень нац. стандартов и сводов правил № 1521 // Блог по строительному контролю [Электронный ресурс]. URL: https://zapteh.blogspot.com/2018/09/1521.html.
6 СП 89.13330.2016 Котельные установки. Актуализированная редакция СНиП II-35–76 // Сайт «Бесплатная база ГОСТ скачать. [Электронный ресурс]. URL: https://docplan.ru/Index2/1/4293747/4293747643.htm.
7 СП 41-101–95. Проектирование тепловых пунктов // Сайт «Бесплатная база ГОСТ скачать. [Электронный ресурс]. URL: https://docplan.ru/Index2/1/4294851/4294851779.htm.
8 СП 124.13330.2012 Тепловые сети. Актуализированная редакция СНиП 41-02-2003 // Сайт «Бесплатная база ГОСТ скачать. [Электронный ресурс]. URL: https://docplan.ru/Index2/1/4293788/4293788792.htm.

110
Комментарии (0)