Воскресенские минеральные удобрения

Из литературы [1–3] известно, что используемые на предприятиях системы водооборотных циклов эксплуатируются с низкими коэффициентами упаривания оборотной воды (К_уп. – отношение содержания хлоридов в оборотной воде к содержанию последних в подпиточной воде), что является неэффективным: по причине значительного перерасхода свежей подпиточной воды (≅2–3 раза) и сброса загрязненной воды в виде «продувки» в природные водоемы. Кроме того, низкий коэффициент упаривания оборотной воды увеличивает отложения солей, шлама в системе водооборота, усиливает процессы коррозии и биокоррозии оборудования, а также рост биообрастаний в теплообменной аппаратуре и на градирнях.

В одной из систем водооборота на предприятии в период 1998–2001 г проводили реагентную обработку с целью предотвращения вышеназванных процессов.

Реагенты были закуплены в ООО “Фирма АКВАХИМ”, которая поставляет на отечественные предприятия разработанные ими композиции.

В состав композиций, как правило, входят:

1. 
   Ингибиторы накипеобразования на основе фосфоновых кислот, разрешенные к применению в водооборотных системах (ИК–1);
   
2. 
   Ингибиторы коррозии на основе катионоактивных ПАВ, которые снижают скорость коррозии материала трубопроводов (Сталь 3) и теплообменников (Латунь Л–68) до нормативных величин (ИКС–2);
   
3. 
   Диспергатор на основе неионогенных ПАВ, который счищает, как «щётка», с поверхности теплообменной аппаратуры и коммуникаций грязь, ил, рыхлые отложения (Д–1);
   
4. 
   Биоцид на основе четвертичных аммониевых оснований, который разрушает биообрастания, внедряясь в их структуру и вызывая их отмирание, а сам после воздействия на микроорганизмы разлагается на нетоксичные реагенты (Б–1).
   

До проведения реагентной обработки воды было проведено исследование фактических параметров эксплуатации системы водооборота (ВО) при достижении К_уп.=2,1–3,0. Содержание солей жёсткости в оборотной воде при этом изменялось от 12,2 до 13,86 мг–экв/дм³, хлоридов от 271,5 до 333,8 мг/дм³ при исходной жёсткости подпиточной воды 4,4–5,1 мг–экв/дм³ и хлоридов 98,2–128,6 мг/дм³. Результаты обследования режима эксплуатации водооборота показали, что в трубках теплообменников интенсивно протекали процессы накипеобразования солей кальция, железа и ракушечника. Состав отложений приведен ниже: Fе=34,6%; СаО=17%; SiО₂=2,3%; SО₄=1,73%. Скорость коррозии контрольных пластин Сталь 3 и латуни составили 0,1 и 0,03 мм/год соответственно. Содержание общего микробного числа (ОМЧ) в оборотной воде в зимний и весенний период достигало 250–260 кол в 1 см³, в летний период – 2х10⁶÷2х10⁷ кол/см³.

Для организации в системе в/о К_уп.≥2,5 ежесуточные дозы реагентов в 1–ый этап обработки составили в расчёте на 1 дм³ подпиточной воды:

АКВАХИМ ИК–1: 3–5 мг/дм³ по Р₂О₅, ср. 2,2 мг/дм³;

Ингибитор ИКС–2: 0,5–5,0 мг/дм³, ср. 3,7 мг/дм³ по товарному реагенту;

АКВАХИМ Д–1: 8,0÷10,0 мг/дм³, ср. 8,5 мг/дм³ по товарному реагенту;

АКВАХИМ Б–1: 40,0–50,0 мг/дм³ периодически в расчёте на ёмкость оборотной воды в системе водооборота по товарному реагенту.

Результаты контроля воды в период испытаний приведены в таблице 1.

При проведении контроля содержания вводимых в оборотную воду реагентов отмечено, что концентрация ИК–1 в воде в 1,5–2,0 раза ниже расчётной дозы, что, по–видимому, обусловлено процессами адсорбции ИК–1 на поверхности образовавшегося ранее шлама в чаше градирни. Последний фактор приводит к ухудшению адгезионной способности шлама на поверхности оборудования и постепенно «размельчал» его, а диспергатор выносил из системы – шлам, который накопился в чаше градирни и камере охлаждённой воды, постепенно в процессе 1–ого этапа вымывался « на ходу» из системы водооборота.

Содержание ингибитора ИКС–2 соответствовало вводимому количеству товарного реагента.

Биоцид вводили 1 раз в 3 дня: в 1–е сутки содержание биоцида изменялось от 2,2 до 8,8 мг/дм³, на 3–ий день – отс÷0,43 мг/дм³, что свидетельствовало о его разложении. Механизм разложения биоцида в данной работе не изучался и требует проведения дополнительных исследований.

Результаты изменения состава подпиточной и оборотной воды за 3 месяца испытаний приведены в таблице 2.

Усредненный состав оборотной и подпиточной воды в 1–ом этапе реагентной обработки:


Куп = 2,55

К_уп = 2,94

К_уп = 2,82

К_уп = 2,7

К_уп = 2,8
рН = 8,72/7,45

Щелочность общая, мг–экв/дм³ = 5,9/2,31

Жесткость общая, мг–экв/дм³ = 10,4/3,62

Содержание кальция, мг/дм³ = 98,2/34,8

Хлориды, мг/дм³ = 162,5/61,4

Сульфаты, мг/дм³ = 150,5/53,8

Зависимость изменения ∆Щ=[k*Щподп–Щоб], приведенная на рис. 1, в среднем cоставила 0,39≤0,5 мг–экв/дм³, что свидетельствует о замедлении процессов накипеобразования в оборотной воде в процессе ее реагентной обработки.

Скорость коррозии контрольных пластин, выдержанных в ингибированной воде в течение 960 часов, показала, что скорость коррозии пластин марки Сталь 3 составила 0,04 мм/год и уменьшилась в 2,5 раза по сравнению с коррозией пластины этой же марки в необработанной воде, а коррозия латуни составила 0,01 мм/год и уменьшилась в 3 раза. При этом обесцинкование латуни отсутствовало – поверхность вводимых периодически в систему водооборота образцов латуни на 1000 и более часов не подвергалась питтинговой и язвенной коррозии.

Содержание общего микробного числа (ОМЧ) в оборотной необработанной реагентами воде в летний период колебалось от 2х10⁶ до 2х10⁷ кол/см³.

В обработанной биоцидом воде ОМЧ уменьшилось до 2,4–2,7 х10⁵ кол/см³ и составляло перед вводом биоцида 4,1х10⁵ кол/см³. Нормативные показатели по содержанию микроорганизмов в оборотной воде – 10⁴–10⁵ кол/см³, при которых скорость образования биообрастаний в воде контролируется [3].

Результаты определения ОМЧ свидетельствуют, что последний снижается ~ на один – два порядка в процессе обработки воды, что составляет эффективность подавления их развития 86,5–99,2%.

Визуальный осмотр поверхности секций градирни во время перевода их работы на инжекторные форсунки показал, что поверхность обшивки градирни, внутренняя поверхность железобетонных конструкций, нижние части поддонов градирни, находящиеся под водой, полностью очищены от зелени и водорослей. Часть железобетонных столбов градирен, которые частично смачивались оборотной водой, не в полной степени очищены от биообрастаний в течение 3 месяцев испытаний.

Действие биоцида проявлялось наилучшим образом в день обработки: свежие зелёные обрастания на железобетонных бортах чаши градирни при этом исчезали, и поверхность бортов очищалась. Кроме того, исчезали зелёные водоросли на той части поверхности градирни, которая интенсивно орошалась водой. Так, например, при отключении 3–ей секции градирни на ремонт визуально отмечено, что поверхность железобетонных конструкций, находящаяся в середине секции, была очищена от зеленых водорослей полностью. Понижение уровня воды в этой чаше градирни также показало, что внутренняя поверхность поддона градирни светлая, чистая, не содержала продуктов «цветения» воды.

Вскрытие контрольного теплообменника через 3 месяца охлаждения оборотной водой, обрабатываемой реагентами, показало, что внутренняя поверхность трубок чистая, но на решетке обнаружена разрушенная древесина насадки градирни, что указывает на необходимость установки сеток перед насосом для очистки воды от мелко раздробленной, разрушенной деревянной насадки градирен.

Отбор воздуха с брызгами воды из системы водооборота на анализ содержания в них реагентов на расстоянии 2 м и 25 м от градирни показал, что содержание в 1 м³ воздуха ингибиторов составляет: ИК–1 – 0,008 мг/м³; ИКС–2 – 0,02 мг/м³; Д–1 – 0,044 мг/м³; Б–1 – 0,0003 мг/м³; а на расстоянии 25 м соответственно: 0,003; 0,008; 0,0173 и 0,0001 мг/м³. ОБУВ (ориентировочно безопасный уровень воздействия) или ПДК в рабочей зоне этих реагентов в воздухе равно для ИК–1:2 мг/м³; ИКС–2:5,0 мг/м³; Д–1:2 мг/м³; Б–1 – нет данных [4].

Следовательно, содержание реагентов в брызгах с градирни ниже их ОБУВ или ПДК в рабочей зоне.

Таким образом, результаты опытно–промышленных испытаний реагентной обработки показали, что система водооборота может эксплуатироваться в режиме повышенных коэффициентов упаривания k≥2,5 при реагентной обработке подпиточной воды. Рекомендуемые при этом оптимальные дозы реагентов следующие: ингибитор накипеобразования – 3,5 мг/дм³ по РО₄^-3 (в загрязненной системе до 5 мг/дм³); ингибитор коррозии ИКС–2 – 3,0 мг/дм³ (в загрязненной – 4,5 мг/дм³); диспергатор – 8,0 мг/дм³ , биоцид – до 50 мг/дм³ в день ввода (2 раза в неделю – в весенне–летний период).

После окончания 1–ого этапа реагентная обработка оборотной воды была возобновлена в марте 1999 г и проводилась по июнь 2001 г. Дозы реагентов во 2–ой этап испытаний в зависимости от К_уп. воды изменялись: ингибитора ИК–1 от 1 до 3 мг/дм³; ИКС–2 – от 1 до 2,5 мг/дм³; Д–1 – поддерживался на уровне 5–8 мг/дм³; Б–1 – 20–40 мг/дм³. Коэффициент упаривания (К_уп) оборотной воды в период обработки апрель 1999 г – март 2001 г поддерживался на уровне 1,46–3,36. Изменение К_уп в этот период обусловлено условиями фактической эксплуатации: количеством охлаждаемых компрессоров, t окружающего воздуха, объёмом продувки системы водооборота. Небольшой Куп. (ниже 2) поддерживался из–за течи в системе, которая была обнаружена в чаше градирни на высоте 2 м от её основания.

Результаты изменения качества воды в период 2–ого этапа сведены в таблицу 3.

Среднегодовой К_уп оборотной воды по хлоридам показал, что его средний показатель по годам изменялся, как показано ниже:

Изменение жёсткости речной и оборотной воды по месяцам в 1999 г, приведенное в таблице 3, указывает на максимум показателя жёсткости оборотной воды и, следовательно, К_уп в летний период, что обусловлено увеличением испарения воды в летних условиях при высоких температурах воздуха.

За весь период обработки оборотной воды реагентами форсунки разбрызгивания оборотной воды не забивались, ОМЧ в оборотной воде поддерживалось в летний период на уровне контролируемого – 10⁴–10⁵ кол/см³. Вскрытие теплообменников в 2000 г и 2001 году показало, что внутренняя поверхность трубок промежуточных и концевых теплообменников практически не загрязнена. При их вскрытии с поверхности теплообменников вымывалось ~100–200 г отложений, состав которых показал наличие в них крупного песка.

Очистка теплообменников от этих отложений производилась в течение 10–30 минут путем промывки трубок струей воды при давлении до 3 атм. Ранее чистка теплообменников до реагентной обработки производилась в течение 3 суток, так как трубки были полностью забиты плотными отложениями.

Снижение К_уп. оборотной воды при течи оборотной воды привело к росту расхода подпиточной воды до 12–15 м³/час и сброса продувочных вод до 5–10 м³/час. При максимально достигнутом К_уп. 3,0–3,5 объём подпитки составлял 10 м³/час, а сброс продувочных вод 1–3 м³/час. Таким образом, перевод работы системы водооборота при мощности водооборота 1500 м³/час на режим повышенных К_уп>2,5 способствовал снижению сброса объёма продувочных вод в промливневую канализацию на 7 м³/час (61000 м³/год), а тем самым предотвращению сброса различных ингредиентов, содержащихся в оборотной воде – взвешенных веществ на 1,3 т/год, растворимых солей на 41 т/год, хлоридов на 7,6 т/год, сульфатов на 4,9 т/год.

Рекомендации по поддерживанию оптимального значения К_уп≥2,5 в оборотной воде обусловлены экономической целесообразностью снижения при этом объёма подпиточной воды и вместе с этим реагентов для обработки оборотной воды при достижении в ней нормативного содержания растворимых солей (до 1200 мг/дм³) и хлоридов (до 300 мг/дм³).

Кроме того, организация замкнутых систем водооборота и обработка при этом оборотной воды реагентами приводит к прекращению процессов накипеобразования в теплообменной аппаратуре и трубопроводах и тем самым к поддерживанию высоких коэффициентов теплопередачи, снижает коррозию оборудования и биообрастаний, увеличивая срок эксплуатации коммуникаций и теплообменников.

На основании долгосрочных промышленных испытаний реагентного метода обработки оборотной воды в системе водооборота рекомендовано проводить стабилизационную обработку других водооборотных циклов на пром–площадке предприятия.