Передовые концепции очистки охлаждающей воды (Часть 6)

Примечание редактора: это заключительная часть серии из шести частей, написанной Брэдом Бьюкером, президентом компании Buecker & Associates, LLC.

Прочтите Часть 1 здесь.

Прочтите Часть 2 здесь.

Прочтите Часть 3 здесь.

Прочтите Часть 4 здесь.

Прочтите Часть 5 здесь.

В предыдущих частях этой серии мы рассмотрели многие вопросы, связанные с первичной очисткой охлаждающей воды на электростанциях и промышленных предприятиях. Однако на большинстве крупных заводов имеется ряд закрытых водяных систем, которые обеспечивают вспомогательное охлаждение такого оборудования, как подшипники насосов, охладители смазочного масла, охладители водорода генераторов и т. д.

Эти подсистемы имеют решающее значение для работы предприятия, и низкая производительность или отказ закрытой системы потенциально могут привести к остановке предприятия. В этом выпуске мы рассмотрим несколько наиболее важных аспектов замкнутой очистки охлаждающей воды.

Термин «закрытая» охлаждающая вода немного вводит в заблуждение, поскольку во многих системах возникают утечки или небольшие потери, требующие подпитки. (Если произошла серьезная коррозия, эти потери могут быть значительными.) Кроме того, в системах часто имеется напорный резервуар для подачи подпитки и обработки изменений спроса, что является еще одним источником проникновения кислорода. Следует отметить, что некоторые закрытые системы имеют воздушное охлаждение, что более полно приближается к «закрытому» состоянию.

Хотя в системах CCW можно использовать воду различного качества, частым выбором и темой этой статьи является конденсат или деминерализованная вода, которая очищается внутри системы.

Типичным материалом трубопроводов для сетей CCW является углеродистая сталь. Медные сплавы, нержавеющая сталь или, возможно, в некоторых случаях титан являются обычным выбором для трубок теплообменника или пластин в пластинчатом теплообменнике.

При планировании программы обработки важно знать всю металлургию системы.

В системах с водой высокой чистоты образование накипи обычно не является проблемой, а основной проблемой является коррозия. (Микробиологическое загрязнение также может быть проблематичным, о чем мы поговорим позже в этой статье.) Наиболее распространенные механизмы коррозии, многие из которых были описаны для открытых рециркуляционных систем в предыдущих статьях этой серии, включают:

Как и в случае с открытыми рециркуляционными системами, в середине прошлого века хромат был очень популярен для борьбы с коррозией в закрытых системах. После начала обработки хромат в конечном итоге образует на углеродистой стали так называемый слой «псевдонержавеющей стали», который является весьма защитным. Однако проблемы токсичности шестивалентного хрома (Cr6+) привели к его исключению практически из всех применений охлаждающей воды.

Нитрит натрия (NaNO2) часто заменяет хромат. Соединение является недорогим и безопасным в обращении и обычно включает в себя агент или буфер, регулирующий pH, такой как гидроксид натрия или тетраборат натрия, для поддержания pH в диапазоне от 8,5 до 10,5. (2)

Нитрит способствует образованию пассивного слоя оксида железа на поверхности металла.

9Fe(OH)2 + NO2 → 3Fe3O4 + NH4 + 2OH + 6H2O Ур. 1

9Fe(OH)2 + NO2 → 3(Fe2O3) + NH4 + 2OH + 3H2O Ур. 2

Нитрит сначала реагирует на анодах, и по этой причине его широко называют «опасным» ингибитором, поскольку, если остаточные количества падают ниже пороговых пределов, небольшое количество анодов может образовываться в большой катодной среде. Тогда может произойти быстрое изъязвление. Обычно безопасный диапазон остаточного содержания нитритов составляет 500–1000 частей на миллион для предотвращения общей коррозии и точечной коррозии, но каждое применение должно тщательно контролироваться. Если утечки в системе препятствуют поддержанию адекватных остатков, обработку, вероятно, следует прекратить до тех пор, пока утечки не будут устранены.

Согласно опыту этого автора по обработке нитритом закрытых систем, внесение свежих химикатов было простым – загрузка раз в неделю гранулированного нитрита натрия, смешанного с pH-буфером, в кормушки для горшков.

Подача порции осуществляется путем отпирания верхней крышки, заливки отмеренного количества твердого химиката, повторного закрытия крышки, а затем открытия клапана в питателе на несколько минут, чтобы гарантировать, что твердые частицы растворяются и переносятся в спутный поток охлаждающей воды.