Стабилизационная обработка воды ДПФ-1Н в системе оборотного водоснабжения

КОВАЛЬЧУК А. П., СКИПИНА В. А., инженеры, ПТП ЮВЭнергочермет

Водоснабжение потребителей центральной компрессорной станции ПО Ростсельмаш (промежуточные и концевые холодильники, воздухоохладители) организовано по оборотной схеме. В состав ее входят насосная станция оборотного цикла, трех- и двухсекционные вентиляторные градирни, приемные резервуары холодной и горячей воды, потребители системы. Схема системы приведена на рисунке.

Производительность системы — 1600 м3/ч. Для ее подпитки в приемный резервуар холодной воды насосной станции подавалась смесь химически очищенной и фильтрованной воды с расходом 20 м3/ч (норма 32 м3/ч). Подпитка системы проводилась нерегулярно, по мере необходимости.
В процессе эксплуатации водоохлаждаемые элементы потребителей воды, всасывающие и напорные водоводы были подвержены интенсивной коррозии и зарастанию солевыми отложениями. Основные компоненты отложений — СаО и MgO (42,3%), Fe203 (32,4 %). Интенсивность коррозии металла составляла 2,76 мм/год при допустимом значении 0,1 — 0,3 мм/год.
Усредненные результаты химических анализов оборотной и подпиточной воды.

Коэффициент упаривания солей в воде системы (по хлоридам) составлял 2,01. Интенсивность роста отложений на водоохлаждаемых элементах по данным измерений равнялась 1—2 мм/г. Структура отложений плотная, удалялись они только механическим путем. В отдельных трубках холодильников при осмотрах было обнаружено скопление инертного шлама толщиной до 2—3 мм.
Температура сжатого воздуха, подаваемого потребителям, за 3—4 мес эксплуатации компрессорной установки поднималась до 60—63 °С при норме 40 °С.
Для стабилизационной обработки воды системы оборотного водоснабжения был предложен фосфоросодержащий комплексон ДПФ-1Н (фосфанол), выпускаемый Волгоградским ПО Химпром. Фосфанол представляет собой жидкость от зеленовато-желтого до коричневого цвета с массовой долей 2-окси-1,3-пропилендиамин - N1N1N1N1 - тетраметиленфосфоновой кислоты тетранатриевой соли не менее 20 % (плотность 20 %-ного раствора фосфанола— 1,2 г/см3, значение рН=6,8±0,2).
По степени воздействия на организм человека фосфанол в соответствии с требованием ГОСТ 12.1.007-76 относится к четвертому классу опасности, т. е. является малотоксичным соединением. Величина ОБУВ равна 5 мг/м3. Предельно допустимая концентрация фосфанола в воде рыбохозяйственных водоемов — 10 мг/л, культурно-бытовых водоемов — 4 мг/л (Перечень № 6 от 15.01.87 г. Минздрава СССР). Продукт негорюч, непожароопасен, невзрывоопасен.
Для дозирования раствора фосфанола в воду системы была использована существующая в здании насосной станции установка, состоящая из двух цилиндрических баков вместимостью 320 (бак концентрированного раствора) и 800 л (бак рабочего раствора). Бак рабочего раствора был оборудован поплавком-дозатором.
В день пуска установки дозирования была полностью прекращена солевая продувка системы (15 м3/ч), для подпитки стала поступать только фильтрованная техническая вода.
Перед пуском установки дозирования были выполнены контрольные химические анализы подпиточной и оборотной воды системы.
Величина распада карбонатной жесткости ДЖ определялась по формуле

где ЖКаРВб — карбонатная жесткость подпиточной воды, мг-экв/л; Ку — коэффициент упаривания солей в воде системы; Ж°арб — карбонатная жесткость оборотной воды, мг-экв/л.
Она составила 1,41, т. е. вода нестабильная (норма ДЖ—0,3 мг-экв/л).
Схема оборотного водоснабжения центральной компрессорной станции
Технология обработки полного объема воды системы и начальный режим дозирования фосфанола были выбраны исходя из условия, что содержание комплексона в оборотной воде должно составлять 10 мг/л (отмывочный режим). Стабилизирующее действие комплексона начало сказываться спустя 3 ч после обработки всего объема воды и начала работы установки дозирования.
Предусмотрена постоянная обработка воды системы комплексоном несмотря на то, что подпитка ее осуществляется по мере необходимости. Отмывочный режим обработки выдерживался в течение 60 дней. За указанный период по данным химического контроля коэффициент упаривания солей в воде системы по содержанию Mg+2 в подпиточной и оборотной воде составил 2,33. Величина ДЖ колебалась от —0,38 до —3,36 мг-экв/л. Отрицательное значение ДЖ указывает на наличие процессов отмывки ранее образовавшихся отложений в системе.
Через  2 мес после начала стабилизационной обработки воды фосфанолом был проведен контрольный осмотр трубчатых промежуточных и концевых холодильников компрессорной установки, проработавшей без остановов для чистки труб холодильников 4380 ч, в том числе 1440 ч при обработке воды фосфанолом.
В результате анализа эксплуатационных данных выяснено, что коррозионная агрессивность воды системы в отмывочный период составила 0,04 мм/год (по показаниям коррозиметра Р-5035); расход подпиточной фильтрованной технической воды составил 1,0 м3/ч (24 м3/сут), т. е. сократился в 8,3 раза по отношению к фактическому расходу; следов коррозии металла на трубках и крышках холодильников не обнаружено, отложений нет.
После контрольного осмотра холодильников режим стабилизационной обработки воды был изменен, содержание фосфанола в оборотной воде уменьшено до 7,0 мг/л. В процессе отработки указанного режима вода по данным химического контроля была стабильна, величина распада карбонатной жесткости ДЖ составила в среднем —0,2 мг-экв/л, коррозионная агрессивность воды —0,07 мм/год.
Через месяц эксплуатации установки дозирования в таком режиме расход фосфанола для стабилизационной обработки воды был снижен до 5,0 мг/л. Величина распада карбонатной жесткости ДЖ составила в этот период —0,05 мг-экв/л, коррозионная агрессивность воды — 0,1 мм/год.

Вывод
Стабилизационная обработка воды фосфанолом в системе оборотного водоснабжения компрессорной станции позволила полностью устранить образование отложений на водоохлаждаемых элементах системы, уменьшить коррозионную агрессивность воды, сократить потребление технической фильтрованной воды на 150 тыс. м3/год.
Годовое потребление фосфанола — 900 л (цена комплексона — 1500 руб/т).