RU2545294C2 - Method of corrosion, deposition and slime protection for inner metal surface of water heating heat power equipment, heating network pipelines and closed heat supply systems - Google Patents

Method of corrosion, deposition and slime protection for inner metal surface of water heating heat power equipment, heating network pipelines and closed heat supply systems Download PDF

Info

Publication number
RU2545294C2
RU2545294C2 RU2013126347/05A RU2013126347A RU2545294C2 RU 2545294 C2 RU2545294 C2 RU 2545294C2 RU 2013126347/05 A RU2013126347/05 A RU 2013126347/05A RU 2013126347 A RU2013126347 A RU 2013126347A RU 2545294 C2 RU2545294 C2 RU 2545294C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reagent
water
heating
corrosion
coolant
Prior art date
Application number
RU2013126347/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013126347A (en
Inventor
Николай Павлович Ковалев
Анатолий Павлович Ковалев
Original Assignee
Николай Павлович Ковалев
Анатолий Павлович Ковалев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Николай Павлович Ковалев, Анатолий Павлович Ковалев filed Critical Николай Павлович Ковалев
Priority to RU2013126347/05A priority Critical patent/RU2545294C2/en
Publication of RU2013126347A publication Critical patent/RU2013126347A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2545294C2 publication Critical patent/RU2545294C2/en

Links

Abstract

FIELD: power industry.
SUBSTANCE: invention refers to inner metal surface protection and conservation in closed heat supply system equipment. Method is implemented by addition of reagent, a mix of solid and liquid paraffin, to heat carrier. Within heat carrier temperature range from 26 to 300°C under operational conditions, the reagent is dispersed in the heat carrier up to colloid particle size. Reagent present in a heat carrier in amount of up to 0.5% vol. of water component of the heat carrier can prevent water component and slime particle reaction with metal surfaces by forming a fluid phase preventing any corrosion types, corrosion scale and slime deposition. Advantages of the reagent include low consumption, low cost, non-toxicity, environmental safety, simple storage, preparation, application and analytical monitoring.
EFFECT: improved reliability and quality of heat supply, higher efficiency of internal metal surface protection in equipment, and operation and repair cost reduction.

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для защиты и консервации металла внутренних поверхностей теплоэнергетического оборудования от коррозии, предотвращения образования коррозионно-накипных отложений и шлама в закрытых системах теплоснабжения. К этому виду оборудования относятся: водогрейные котлы, сетевые подогреватели, теплообменные аппараты горячего водоснабжения и приточной вентиляции, трубопроводы тепловых сетей, системы отопления жилых домов и промышленных объектов, индивидуальные системы отопления, а также арматура различного назначения и насосное оборудование.The invention relates to a power system and can be used to protect and preserve the metal of the inner surfaces of heat power equipment from corrosion, to prevent the formation of scale deposits and sludge in closed heat supply systems. This type of equipment includes: hot water boilers, network heaters, heat exchangers for hot water supply and fresh air ventilation, pipelines of heating networks, heating systems for residential buildings and industrial facilities, individual heating systems, as well as valves for various purposes and pumping equipment.

Технический результат - повышение надежности и качества теплоснабжения, повышение эффективности защиты металла внутренних поверхностей оборудования и снижение затрат на эксплуатацию и ремонт.The technical result is an increase in the reliability and quality of heat supply, an increase in the efficiency of metal protection of the internal surfaces of the equipment and a reduction in the cost of operation and repair.

Причиной снижения экономичности и надежности работы теплоэнергетического оборудования являются поверхностные явления, самопроизвольно возникающие в результате контакта конструкционных материалов с водой и ее примесями. Являясь следствием тепловых, гидродинамических, химических и электрохимических процессов эти явления носят совокупный характер несмотря на несхожесть конечных проявлений, но, взаимно дополняя друг друга, они усугубляют последствия их совместного воздействия, что приводит к изменению структурно-механических и теплопередающих свойств металла. Это выражается в различных видах его коррозионного разрушения, образования первичных и вторичных коррозионно-накипных отложений и шлама. Указанные причины приводят не только к снижению технико-экономических показателей, но и являются причинами аварий в системах теплоснабжения.The reason for the decrease in the efficiency and reliability of heat power equipment is surface phenomena that spontaneously arise as a result of contact of structural materials with water and its impurities. Being a consequence of thermal, hydrodynamic, chemical and electrochemical processes, these phenomena are cumulative in spite of the dissimilarity of the final manifestations, but, mutually supplementing each other, they exacerbate the consequences of their combined effect, which leads to a change in the structural, mechanical and heat transfer properties of the metal. This is expressed in various types of its corrosion destruction, the formation of primary and secondary corrosion-scale deposits and sludge. These reasons lead not only to a decrease in technical and economic indicators, but also are causes of accidents in heat supply systems.

Основным средством по предотвращению коррозии металла внутренних поверхностей без внесения в воду дополнительных примесей является удаление коррозионно-активных газов из воды методом термической деаэрации. Но несовершенство термической деаэрации как термофизического процесса, а также проблемы гидравлического режима работы деаэраторов не позволяют добиться полного удаления содержащегося в воде кислорода. Так, остаточное содержание кислорода для атмосферных деаэраторов, согласно нормам технической эксплуатации, должно составлять 20 мкг/кг, а для вакуумных - 50 мкг/кг, практически и эти нормы не выдерживаются.The main tool to prevent metal corrosion of internal surfaces without introducing additional impurities into the water is the removal of corrosive gases from water by thermal deaeration. But the imperfection of thermal deaeration as a thermophysical process, as well as the problems of the hydraulic mode of operation of the deaerators, do not allow the complete removal of oxygen contained in water. Thus, the residual oxygen content for atmospheric deaerators, according to the standards of technical operation, should be 20 μg / kg, and for vacuum - 50 μg / kg, practically these standards are not maintained.

Поэтому более 90% деаэрационных установок в системе ЖКХ и в промэнергетике не обеспечивают расчетного качества деаэрирования воды и деаэрационные установки используются как промежуточные баки.Therefore, more than 90% of deaeration plants in the housing and communal services system and in the power industry do not provide the calculated quality of deaeration of water and deaeration plants are used as intermediate tanks.

В котельных с водогрейными котлами, как правило, применяются вакуумные деаэраторы, которые работают при температурах воды от +40 до +90°C. Вакуумные деаэраторы имеют существенные недостатки: значительную металлоемкость, большое количество дополнительного вспомогательного оборудования (вакуумные насосы или эжекторы, баки, насосы), необходимость расположения на значительной высоте для обеспечения работоспособности подпиточных насосов. Главным же недостатком является наличие большого количества оборудования и трубопроводов, находящихся под разряжением. В результате через уплотнения валов насосов, арматуры и фланцевых соединений в воду поступает воздух. При этом эффект деаэрации полностью пропадает и даже возможен рост концентрации кислорода в подпиточной воде по сравнению с исходной водой.In boiler rooms with hot water boilers, vacuum deaerators are usually used, which operate at water temperatures from +40 to + 90 ° C. Vacuum deaerators have significant drawbacks: significant metal consumption, a large number of additional auxiliary equipment (vacuum pumps or ejectors, tanks, pumps), the need for location at a considerable height to ensure the efficiency of make-up pumps. The main drawback is the presence of a large number of equipment and pipelines under discharge. As a result, air enters the water through the shaft seals of the pumps, valves and flanged joints. In this case, the effect of deaeration completely disappears and even an increase in the oxygen concentration in the make-up water is possible in comparison with the source water.

Известны способы ингибирования накипеобразования, в которых действующим веществом являются фосфорорганические кислоты, в частности оксиэтилдендифосфоновая кислота, или соли этих кислот (ОДЭФ) (патент RU 2304084 С2; патент США 5057228; патент США 5221487; патент RU 2158714 C1).Known methods of inhibiting scale formation in which the active substance are organophosphorus acids, in particular hydroxyethyl diphosphonic acid, or salts of these acids (ODEF) (patent RU 2304084 C2; US patent 5057228; US patent 5221487; patent RU 2158714 C1).

Основными ограничениями при применении фосфонатов в качестве ингибиторов солеотложений являются гидравлические характеристики оборудования, состав воды, температурный режим, а также отсутствие кипения теплоносителя. Для водогрейных котлов температура воды на выходе составляет не более +110°C, а для отопительных бойлеров температура воды на выходе - не более +130°C. Для водогрейных жаротрубных котлов и котлов ДКВР, переведенных на водогрейный режим, из-за слабой циркуляции и наличия множества застойных зон применение ингибиторов на основе ОДЭФ малоэффективно.The main limitations when using phosphonates as scale inhibitors are the hydraulic characteristics of the equipment, the composition of water, the temperature regime, as well as the lack of boiling coolant. For boilers, the outlet water temperature is not more than + 110 ° C, and for heating boilers the outlet water temperature is not more than + 130 ° C. Due to poor circulation and the presence of many stagnant zones, the use of ODEF inhibitors is ineffective for hot-water fire-tube boilers and DKVR boilers switched to the hot water mode.

Рекомендуемые к применению ОДЭФ и их цинковые комплексы способны ингибировать только кальциевокарбонатное накипеобразование, но не ингибируют отложения сульфатов и соединений железа. Содержание окислов железа в составе отложений достигает 60 - 90%, более того, при наличии в воде соединений железа выше 0,5 мг/кг эффективность фосфонатов существенно снижается. Кроме того, высокая точность дозировки ингибиторов, связанная с явлением порогового эффекта при ингибировании процесса солеотложения, требует использования дополнительного дорогостоящего оборудования.ODEF recommended for use and their zinc complexes are capable of inhibiting only calcium carbonate scale formation, but they do not inhibit the deposition of sulfates and iron compounds. The content of iron oxides in the composition of the deposits reaches 60 - 90%, moreover, with the presence of iron compounds in water above 0.5 mg / kg, the efficiency of phosphonates is significantly reduced. In addition, the high accuracy of the dosage of inhibitors associated with the phenomenon of a threshold effect when inhibiting the scaling process requires the use of additional expensive equipment.

Известен «Способ эксплуатации систем теплоснабжения» (патент RU 2323391 С1), который предусматривает применение природной воды в качестве теплоносителя без ее предварительной обработки (умягчения и деаэрации). Защиту металла внутренних поверхностей от коррозии и накопления отложений предлагается осуществлять дозированием в воду поверхностно-активных веществ в виде водной эмульсии октадециламина (ОДА) при температуре +80°CThe well-known "Method of operating heating systems" (patent RU 2323391 C1), which provides for the use of natural water as a coolant without preliminary treatment (softening and deaeration). It is proposed to protect the metal of internal surfaces from corrosion and accumulation of deposits by dosing surfactants in water in the form of an aqueous emulsion of octadecylamine (ODE) at a temperature of + 80 ° C

Применение октадециламина в данном случае не может обеспечить достаточную эффективность защиты металла, что связано с температурным режимом работы систем теплоснабжения и температурой плавления октадециламина, которая составляет ~ +53°C. При введении в теплоноситель, температура которого ниже температуры водной эмульсии октадециламина, произойдет изменение агрегатного состояния эмульсии и преобразование ее в суспензию.The use of octadecylamine in this case cannot provide sufficient protection of the metal, which is associated with the temperature regime of the heating systems and the melting point of octadecylamine, which is ~ + 53 ° C. When introduced into the coolant, the temperature of which is lower than the temperature of the aqueous emulsion of octadecylamine, the aggregation state of the emulsion will change and it will be converted into a suspension.

Известен «Способ защиты поверхностей гидравлических систем от коррозии и накопления отложений» (патент RU 2439204 С1), в котором с целью устранения недостатков, присущих водной эмульсии ОДА, предлагается приготовление раствора октадециламина в этиловом спирте (этаноле) при температуре +45 ÷ +60°C и дозирование данной субстанции в теплоноситель. Однако и такой способ будет малоэффективным, т.к. и в этом случае произойдет изменение агрегатного состояния октадециламина, связанное с неограниченной растворимостью спирта в воде и переходом жидкофазного состояния октадециламина в твердофазное состояние под действием температуры теплоносителя. В обоих случаях это будет связано с температурным графиком работы системы теплоснабжения.The well-known "Method of protecting the surfaces of hydraulic systems from corrosion and accumulation of deposits" (patent RU 2439204 C1), in which, in order to eliminate the disadvantages inherent in the aqueous emulsion of ODA, it is proposed to prepare a solution of octadecylamine in ethanol (ethanol) at a temperature of +45 ÷ + 60 ° C and dosing of this substance in the coolant. However, this method will also be ineffective, because and in this case, the aggregation state of octadecylamine will change due to the unlimited solubility of alcohol in water and the transition of the liquid-phase state of octadecylamine to the solid state state under the influence of the coolant temperature. In both cases, this will be related to the temperature schedule of the heat supply system.

Значения температур теплоносителя, при которых температура плавления октадециламина будет ниже температуры теплоносителя, составляет 30% продолжительности отопительного сезона и находится в пределах +53 ÷ +32°C.The temperatures of the coolant at which the melting point of octadecylamine is lower than the coolant temperature is 30% of the duration of the heating season and is in the range +53 ÷ + 32 ° C.

При использовании качественного регулирования в системах теплоснабжения такое значение температур теплоносителя приходится на осенне-весенний период (со среднесуточной температурой наружного воздуха +4°C) и зимний период (со среднесуточной температурой наружного воздуха -5°C), поэтому любые взаимодействия между металлом и октадециламином исключены. Следовательно, в указанные периоды будут происходить как образование отложений, так и коррозия металла внутренних поверхностей оборудования.When using quality control in heat supply systems, this value of the coolant temperature falls on the autumn-spring period (with an average daily outside temperature of + 4 ° C) and the winter period (with an average daily outside temperature of -5 ° C), therefore any interactions between metal and octadecylamine excluded. Therefore, in these periods, both the formation of deposits and corrosion of the metal of the internal surfaces of the equipment will occur.

Ввиду того что и в закрытых системах возможны утечки воды при аварийных ситуациях, через неплотности оборудования и при возможном несанкционированном отборе воды из систем отопления. Использование токсичных фосфонатов, пленкообразующих аминов и прочих веществ, способных оказать прямое или косвенное вредное действие на организм человека и окружающую среду, для обработки подпиточной воды теплосети нежелательно. Большинство этих веществ относятся к третьему классу опасности согласно ГОСТ 12.1.007 - 76 и СанПиН 2.1.4.1074 - 01, поэтому требует специальных мер безопасности, что усложняет их применение, хранение и утилизацию.Due to the fact that in closed systems, water leaks are possible in emergency situations, through equipment leaks and with the possible unauthorized removal of water from heating systems. The use of toxic phosphonates, film-forming amines and other substances that can have a direct or indirect harmful effect on the human body and the environment for the treatment of heating water make-up is undesirable. Most of these substances belong to the third hazard class according to GOST 12.1.007 - 76 and SanPiN 2.1.4.1074 - 01, therefore, they require special safety measures, which complicates their use, storage and disposal.

Известны также безреагентные методы предотвращения образования накипи и шлама, к которым можно отнести способы акустического, магнитного и электромагнитного воздействия на водный теплоноситель, а также различные комбинации этих способов (патенты RU №2312290 С2; RU 2420362 С2; RU 2273682 С1). Предлагаемые способы характеризуются низкой эффективностью, связанной с непостоянством сезонного количественного и качественного состава примесей подпиточной воды, зависящей от метеорологических условий, незначительными объемами обрабатываемой воды, а также односторонностью действия, т.е. не способны предотвратить коррозию металла.Non-reagent methods for preventing the formation of scale and sludge are also known, which include the methods of acoustic, magnetic and electromagnetic effects on the water coolant, as well as various combinations of these methods (patents RU No. 2312290 C2; RU 2420362 C2; RU 2273682 C1). The proposed methods are characterized by low efficiency associated with the variability of the seasonal quantitative and qualitative composition of the impurities of make-up water, depending on meteorological conditions, insignificant volumes of treated water, as well as one-sided action, i.e. not able to prevent metal corrosion.

Известен «Способ защиты внутренних поверхностей парового котла» (патент РФ №2378562 C1), применение которого позволяет осуществить защиту металла внутренних поверхностей от коррозии и образования отложений при использовании в качестве реагента твердого парафина с температурой плавления +54 ÷ +56°C. Однако значительное различие в температурных параметрах, а именно нижнее значение рабочих температур теплоносителя, не позволяет эффективно использовать указанный способ для полноценной защиты водогрейного теплоэнергетического оборудования, тепловых сетей и систем отопления. Температура теплоносителя в системах теплоснабжения зависит от температуры наружного воздуха. При температурах наружного воздуха от - 5 до +10°C температура теплоносителя в обратной линии, вне зависимости от используемых температурных графиков, находится в пределах +53 ÷ +30°C, т.е. ниже температуры плавления твердого парафина. В этих условиях твердый парафин не способен перейти в жидкофазное (расплавленное) состояние и диспергироваться в теплоносителе.The well-known "Method of protecting the internal surfaces of a steam boiler" (RF patent No. 2378562 C1), the application of which allows the metal of the internal surfaces to be protected from corrosion and deposits when solid paraffin with a melting point of +54 ÷ + 56 ° C is used as a reagent. However, a significant difference in temperature parameters, namely, the lower value of the operating temperatures of the coolant, does not allow the effective use of this method for the full protection of hot-water heating equipment, heating networks and heating systems. The heat carrier temperature in heat supply systems depends on the outdoor temperature. At outdoor temperatures from -5 to + 10 ° C, the temperature of the coolant in the return line, regardless of the temperature schedules used, is within +53 ÷ + 30 ° C, i.e. below the melting point of solid paraffin. Under these conditions, solid paraffin is not able to go into a liquid-phase (molten) state and disperse in a coolant.

Поставленная задача по снижению температуры плавления твердого парафина может быть решена путем приготовления реагента, состоящего из смеси твердого и жидкого парафина, исходя из условия жидкофазного (расплавленного) состояния реагента в теплоносителе. Приготовление реагента производится смешением его компонентов при нагревании в определенной пропорции таким образом, чтобы температура плавления реагента была ниже на 4÷6°C от наиболее низкого значения рабочей температуры теплоносителя в обратной линии.The task to reduce the melting point of solid paraffin can be solved by preparing a reagent consisting of a mixture of solid and liquid paraffin, based on the condition of the liquid-phase (molten) state of the reagent in the coolant. The preparation of the reagent is carried out by mixing its components when heated in a certain proportion so that the melting temperature of the reagent is 4–6 ° C lower than the lowest working temperature of the coolant in the return line.

Это обстоятельство продиктовано условиями эксплуатации систем теплоснабжения, при которых вне зависимости от применяемых температурных графиков, температура теплоносителя в обратной линии систем отопления составляет +32°C, а при использовании водоводяных подогревателей горячего водоснабжения +30°C, таким образом, температура отвердевания реагента должна находиться в пределах 24 - 26°C.This circumstance is dictated by the operating conditions of the heating systems, in which, regardless of the temperature schedules used, the temperature of the coolant in the return line of the heating systems is + 32 ° C, and when using hot water water heaters + 30 ° C, thus, the reagent solidification temperature must be within 24 - 26 ° C.

Твердые и жидкие парафины, являясь родственными соединениями с однотипной структурой, относятся к представителям одного гомологического ряда предельных алканов нормального строения и имеют общую формулу CnH2n+2. Различие их агрегатного состояния, способа получения и физических констант (молекулярной массы, температур плавления, кипения, разложения и пр.) не оказывает воздействия на физико-химические свойства, проявляющиеся под действием рабочих условий при эксплуатации систем теплоснабжения. К этим свойствам, которые обусловлены особенностями молекулярного строения, можно отнести: отсутствие растворимости в воде, смачивающую способность, диэлектрические свойства, гидрофобность, восстановление свойств после перехода в твердофазное состояние, способность к диспергации в воде, термохимическую устойчивость, т.е. устойчивость к нагаро - и коксообразованию. Прочие углеводороды, в частности минеральные масла, церезины, парафины с мелкокристаллической структурой, которые имеют полициклическое строение молекулы, подвержены термическому разложению и окислению.Solid and liquid paraffins, being related compounds with the same structure, belong to the representatives of the same homological series of terminal alkanes of normal structure and have the general formula C n H 2n + 2 . The difference in their state of aggregation, the method of production, and physical constants (molecular weight, melting points, boiling points, decomposition, etc.) does not affect the physicochemical properties that are manifested under the influence of operating conditions during operation of heat supply systems. These properties, which are due to the peculiarities of the molecular structure, include: lack of solubility in water, wetting ability, dielectric properties, hydrophobicity, restoration of properties after transition to a solid state, ability to disperse in water, thermochemical stability, i.e. resistance to carbon deposits and coke formation. Other hydrocarbons, in particular mineral oils, ceresins, paraffins with a fine crystalline structure, which have a polycyclic molecular structure, are subject to thermal decomposition and oxidation.

Поскольку температурные характеристики гомологов парафина нормального строения находятся в строгой зависимости от температуры плавления, то указанная температура будет определять температуру кипения и разложения реагента, в данном случае они соответственно будут составлять +310 ÷ +320°C и +440 ÷ +450°C.Since the temperature characteristics of homologues of paraffin wax of normal structure are strictly dependent on the melting temperature, the indicated temperature will determine the boiling point and decomposition of the reagent, in this case they will respectively be +310 ÷ + 320 ° C and +440 ÷ + 450 ° C.

Таким образом, температурный диапазон, при котором возможно применение реагента без изменения его фазового состояния и признаков разложения, будет находиться в пределах +26 ÷ +300°C.Thus, the temperature range in which it is possible to use a reagent without changing its phase state and signs of decomposition will be within +26 ÷ + 300 ° C.

Это дает возможность применения смеси парафинов в качестве реагента для защиты металла внутренних поверхностей не только во всем интервале рабочих температур в применяемых отопительных графиках при эксплуатации водогрейного оборудования и систем теплоснабжения, но и в тех случаях, когда необходимо повышение температурных параметров теплоносителя по технико-экономическим соображениям. Например, с целью увеличения дальности транспортировки тепла либо при использовании теплоносителя в технологических целях и пр.This makes it possible to use a mixture of paraffins as a reagent to protect the metal of internal surfaces, not only in the entire range of operating temperatures in the used heating schedules when operating hot water equipment and heat supply systems, but also in cases when it is necessary to increase the temperature parameters of the coolant for technical and economic reasons . For example, in order to increase the range of heat transportation or when using a coolant for technological purposes, etc.

Ввод реагента в теплоноситель осуществляется через дозатор-вытеснитель, установленный на обратном трубопроводе теплосети (всасывающей линии) циркуляционного насоса. В этом случае насос дополнительно используется и как «коллоидная мельница», в котором реагент при интенсивном перемешивании и под действием температуры теплоносителя диспергируется до размера коллоидных частиц равного фракционного состава, размер частиц реагента составляет менее 100 нанометров (0,1 мкм). В результате происходит образование свободнодисперсной системы, состоящей их двух жидких несмешивающихся фаз, воды и реагента. Дисперсные системы такого типа позиционируются как эмульсии, это придает теплоносителю новые качественные свойства, обусловленные, с одной стороны, особенностями молекулярного и надмолекулярного строения реагента, что характеризует его как поверхностно-активное вещество по отношению к воде, с другой стороны, теплоноситель приобретает теплофизические свойства, влияющие на интенсивность теплообмена. Содержание реагента составляет до 0,5% объема водной части теплоносителя, способствуя равномерному распределению реагента в водной части теплоносителя без добавления эмульгаторов с высокой степенью агрегатной устойчивости.The reagent is introduced into the coolant through a dispenser-displacer installed on the return pipe of the heating network (suction line) of the circulation pump. In this case, the pump is additionally used as a “colloid mill”, in which the reagent is dispersed with intensive mixing and under the influence of the temperature of the coolant to the size of colloidal particles of equal fractional composition, the particle size of the reagent is less than 100 nanometers (0.1 μm). As a result, a free-dispersed system is formed consisting of two liquid immiscible phases, water and a reagent. Dispersed systems of this type are positioned as emulsions, this gives the coolant new qualitative properties, due, on the one hand, to the molecular and supramolecular structure of the reagent, which characterizes it as a surfactant with respect to water, on the other hand, the coolant acquires thermophysical properties, affecting the heat transfer rate. The reagent content is up to 0.5% of the volume of the water part of the coolant, contributing to the uniform distribution of the reagent in the water part of the coolant without the addition of emulsifiers with a high degree of aggregate stability.

Удельная поверхность одного кубического сантиметра реагента, диспергированного в воде, составляет около 600 м2, что увеличивает вероятность контакта и скорость взаимодействия частиц реагента с поверхностями твердых тел, не оказывая влияния на гидродинамические характеристики теплоносителя. Такое состояние реагента в теплоносителе создает условия для образования и сохранности защитного слоя на поверхностях твердых тел, а также его восстановление в случае разрушения в любой точке циркуляционного контура системы.The specific surface of one cubic centimeter of a reagent dispersed in water is about 600 m 2 , which increases the likelihood of contact and the interaction rate of reagent particles with the surfaces of solids, without affecting the hydrodynamic characteristics of the coolant. This state of the reagent in the coolant creates the conditions for the formation and preservation of the protective layer on the surfaces of solids, as well as its restoration in case of destruction at any point in the circulation circuit of the system.

Взаимодействие реагента с твердыми телами носит физический характер и не зависит от состава и агрегатного состояния примесей, находящихся в теплоносителе и вида металла оборудования. Парафины, обладая наиболее низким значением поверхностной энергии среди органических соединений, способны смачивать любые твердые тела.The interaction of the reagent with solids is physical in nature and does not depend on the composition and state of aggregation of impurities in the coolant and the type of metal equipment. Paraffins, having the lowest surface energy among organic compounds, are able to wet any solids.

Значительная разница в значениях поверхностной энергии реагента, воды, имеющихся отложений и металла способствует физической адсорбции и формированию межфазной поверхности в виде жидкофазного слоя, на поверхностях твердых тел при минимальном значении его толщины (3 - 4 нм).A significant difference in the values of the surface energy of the reagent, water, available deposits and metal promotes physical adsorption and the formation of an interphase surface in the form of a liquid phase layer on the surfaces of solids with a minimum value of its thickness (3-4 nm).

В результате поверхности твердых тел, характеризующиеся электрохимической неоднородностью, гидрофильностью и пр., приобретают свойства, которые характерны для свойств парафинов, что проявляется в эквипотенциальности и гидрофобности, с высокими показателями диэлектрической способности и термохимической устойчивости.As a result, the surfaces of solids, characterized by electrochemical heterogeneity, hydrophilicity, etc., acquire properties that are characteristic of paraffin properties, which is manifested in equipotentiality and hydrophobicity, with high dielectric capacity and thermochemical stability.

Таким образом, предотвращается контактное взаимодействие поверхностей твердых тел с водной частью теплоносителя и его примесями в коллоидно-дисперсном и растворенном состоянии, что исключает любые виды поверхностных явлений независимо от причин их возникновения.Thus, the contact interaction of the surfaces of solids with the water part of the coolant and its impurities in a colloidal-dispersed and dissolved state is prevented, which excludes any kind of surface phenomena regardless of the reasons for their occurrence.

Это позволяет предотвратить процессы коррозии, переориентировать процессы накипеобразования на стадии возникновения шламовых частиц в результате их кристаллизации под действием рабочих условий и получить мелкодисперсный шлам, не способный к агрегации и вторичному накипеобразованию. При этом один кубический сантиметр реагента способен покрыть поверхность около 300 м2, что не может при указанной выше толщине слоя оказать практического влияния на теплопроводность поверхностей нагрева и теплоотдачу отопительных приборов.This allows you to prevent corrosion processes, reorient scale formation processes at the stage of formation of slurry particles as a result of their crystallization under the influence of operating conditions and to obtain a fine slurry that is not capable of aggregation and secondary scale formation. At the same time, one cubic centimeter of reagent is capable of covering a surface of about 300 m 2 , which, with the layer thickness indicated above, cannot have a practical effect on the thermal conductivity of heating surfaces and the heat transfer of heating devices.

Кроме того, использование реагента позволяет обеспечить безнакипный и бескоррозийный режим водотрубных водогрейных котлов в случаях возникновения пристенного кипения, связанного с локальным повышением температуры теплоносителя до +180 ÷ +200°C в отдельных змеевиках пакетов, а также в местах гибов, горизонтальных участков труб и застойных зонах. Жидкофазное состояние слоя исключает его разрушение под действием знакопеременных нагрузок при термической деформации металла оборудования и эрозию от механического воздействия со стороны теплоносителя при его движении.In addition, the use of a reagent makes it possible to ensure a non-scale and corrosion-free regime of water-tube boilers in cases of wall boiling associated with a local increase in the temperature of the coolant to +180 ÷ + 200 ° C in individual coil coils of packages, as well as in bends, horizontal sections of pipes and stagnant areas. The liquid-phase state of the layer excludes its destruction under the action of alternating loads during thermal deformation of the equipment metal and erosion from mechanical stress from the coolant during its movement.

Сохранность слоя реагента на поверхностях твердых тел обусловлена действием силового поля этих тел и поверхностной прочностью слоя (прочность на разрыв) реагента, которая у парафинов в два раза выше, чем у воды.The safety of the reagent layer on the surfaces of solids is determined by the action of the force field of these bodies and the surface strength of the layer (tensile strength) of the reagent, which is two times higher for paraffins than for water.

Указанные обстоятельства позволяют устранить причины, способные оказать влияние на пропускную способность трубопроводов, тепловой и гидравлический режим теплообменного оборудования, тепловых сетей и систем отопления, обеспечить работоспособность запорной и запорно-регулирующей арматуры. Отсутствие коррозионно-накипных отложений на теплопередающих поверхностях водогрейного и теплообменного оборудования дает экономию топлива до 5%.These circumstances eliminate the causes that can affect the throughput of pipelines, the thermal and hydraulic conditions of heat exchange equipment, heating networks and heating systems, and ensure the operability of shut-off and shut-off and control valves. The absence of scale deposits on the heat transfer surfaces of hot-water and heat-exchange equipment gives fuel savings of up to 5%.

Использование реагента не ограничено химическим составом примесей подпиточной воды, что позволяет исключить методы ее предварительной обработки, т.е. умягчение и деаэрацию, а также снизить текущие эксплуатационные расходы и капитальные затраты при сооружении новых котельных.The use of the reagent is not limited to the chemical composition of the impurities of make-up water, which eliminates the methods of its preliminary treatment, i.e. softening and deaeration, as well as reduce current operating costs and capital costs during the construction of new boiler houses.

Применение реагента содействует очистке металла внутренних поверхностей оборудования от ранее образовавшихся отложений вне зависимости от их вида, химического состава и месторасположения, что связано с процессами, имеющими место при формировании этих структур. Коррозионно-окисный слой, отложения и крупные шламообразования, не являясь однородными в физическом и химическом отношении, представляют собой связнодисперсные системы, т.е. пористые тела с различными размерами трещин и пор, заполненных водой. Механизм разрушения отложений связан с вытеснением воды как с поверхности твердых тел, так и из пор и трещин, что приводит к механическому разрушению. Это явление объясняется величиной работы физической адсорбции реагента, которая является функцией поверхностного натяжения и краевого угла смачивания, а также низким значением вязкости реагента в жидкофазном состоянии, что обусловлено молекулярным строением и геометрией молекулы реагента.The use of the reagent helps to clean the metal of the internal surfaces of the equipment from previously formed deposits, regardless of their type, chemical composition and location, which is associated with the processes that take place during the formation of these structures. Corrosion-oxide layer, deposits and large sludge formation, not being physically and chemically homogeneous, are coherent dispersed systems, i.e. porous bodies with various sizes of cracks and pores filled with water. The mechanism of sediment destruction is associated with the displacement of water both from the surface of solids and from pores and cracks, which leads to mechanical destruction. This phenomenon is explained by the magnitude of the work of the physical adsorption of the reagent, which is a function of the surface tension and the contact angle, as well as the low viscosity of the reagent in the liquid phase state, which is due to the molecular structure and geometry of the reagent molecule.

Значительную роль в повышении надежности работы систем теплоснабжения играет консервация металла внутренних поверхностей водогрейного оборудования и трубопроводов, в частности пиковых водогрейных котлов ТЭС, определяющихся совокупным воздействием так называемой «стояночной коррозии» и продолжительностью контакта металла с теплоносителем. Так межотопительный период для котельных, работающих в отопительном режиме, в среднем составляет 5 месяцев, а для пиковых котлов - примерно 7 месяцев, при этом интенсивность коррозии в 15 - 20 раз выше интенсивности коррозии, протекающей в отопительный период. Это приводит к накоплению большого количества железоокисных отложений в котлах, трубопроводах тепловых сетей, отопительных системах и оборудовании к началу отопительного периода.A significant role in improving the reliability of heat supply systems is played by the preservation of metal on the internal surfaces of hot water equipment and pipelines, in particular peak thermal boilers of thermal power plants, determined by the combined effect of the so-called "parking corrosion" and the duration of metal contact with the coolant. So the inter-heating period for boilers operating in the heating mode is on average 5 months, and for peak boilers - about 7 months, while the corrosion rate is 15 - 20 times higher than the intensity of corrosion that occurs during the heating period. This leads to the accumulation of a large amount of iron oxide deposits in boilers, pipelines of heating networks, heating systems and equipment by the beginning of the heating period.

Свойства реагента, а именно изменение агрегатного состояния, связанного с понижением температуры теплоносителя, т.е. переход из расплавленного в твердофазное состояние, позволяют произвести консервацию металла внутренних поверхностей оборудования. С целью повышения надежности консервации перед остановкой в теплоноситель необходимо ввести дополнительное количество реагента. Это будет гарантировать эффективность защиты металла котлов, трубопроводов тепловых сетей и систем отопления, отопительных приборов, запорной арматуры и насосного оборудования и пр. на весь срок межотопительного периода без слива теплоносителя и применения дополнительного оборудования, что даст возможность экономии воды. При этом отсутствует явление «застывания» с образованием пробок. Расконсервация оборудования и ввод его в работу не требует каких-либо предварительных мероприятий и происходит только за счет повышения температуры теплоносителя при пуске оборудования в работу, что исключает необходимость в предпусковых и межсезонных химических промывках оборудования и систем.The properties of the reagent, namely, a change in the state of aggregation associated with a decrease in the temperature of the coolant, i.e. the transition from molten to solid state allows the metal to be preserved on the internal surfaces of the equipment. In order to increase the reliability of conservation before stopping, an additional amount of reagent must be introduced into the coolant. This will guarantee the effective protection of the metal of boilers, pipelines of heating networks and heating systems, heating devices, valves and pumping equipment, etc. for the entire period of the inter-heating period without draining the coolant and the use of additional equipment, which will make it possible to save water. In this case, there is no phenomenon of "freezing" with the formation of traffic jams. The re-preservation of equipment and its commissioning does not require any preliminary measures and occurs only due to an increase in the temperature of the coolant when the equipment is put into operation, which eliminates the need for pre-start and inter-season chemical flushing of equipment and systems.

Контроль за содержанием реагента в теплоносителе может осуществляться без дополнительного аналитического оборудования и затрат по показаниям плотности теплоносителя либо методом определения прозрачности пробы «по шрифту или кольцу».Control over the content of the reagent in the coolant can be carried out without additional analytical equipment and costs according to the readings of the density of the coolant or by determining the transparency of the sample “by font or ring”.

Преимуществами реагента являются незначительный расход, низкая стоимость, простота приготовления, применения и хранения. Твердые и жидкие парафины в значительных количествах производятся отечественными нефтеперерабатывающими предприятиями по соответствующим ГОСТам и техническим условиям, что обеспечивает их качество, доступность и практическую применимость. Предварительное приготовление реагента в виде концентрированной водной эмульсии полностью исключает его пожароопасность при хранении и транспортировке.Advantages of the reagent are low consumption, low cost, ease of preparation, use and storage. Solid and liquid paraffins in significant quantities are produced by domestic oil refineries in accordance with the relevant GOSTs and technical specifications, which ensures their quality, availability and practical applicability. Preliminary preparation of the reagent in the form of a concentrated aqueous emulsion completely eliminates its fire hazard during storage and transportation.

Реагент не токсичен и не образует токсических соединений при использовании, подобные смеси твердых и жидких парафинов в различных соотношениях применяют в качестве лекарственных форм для наружного применения. Эти формы известны в фармакологии под наименованием «искусственный вазелин» (vaselinium artificiale) и зарегистрированы в качестве пищевой добавки E 905b.The reagent is not toxic and does not form toxic compounds when used, similar mixtures of solid and liquid paraffins in various proportions are used as dosage forms for external use. These forms are known in pharmacology under the name "artificial petroleum jelly" (vaselinium artificiale) and are registered as a food supplement E 905b.

Область применения:Application area:

• водогрейные водотрубные и жаротрубные котлы вне зависимости от типа и вида металла, в том числе паровые котлы ДЕ; ДКВр; Е и пр., переведенные на водогрейный режим;• hot-water water-tube and fire-tube boilers, regardless of the type and type of metal, including DE steam boilers; DKVR; E, etc., transferred to the hot water regime;

• трубопроводы, отопительные приборы закрытых систем централизованного и местного теплоснабжения жилых домов и промышленных объектов, вне зависимости от способов подключения и вида материалов;• pipelines, heating devices of closed systems of centralized and local heat supply of residential buildings and industrial facilities, regardless of the connection methods and type of materials;

• сетевые пароводяные подогреватели;• network steam-water heaters;

• водо-водяные теплообменные аппараты, в том числе пластинчатые и кожухотрубные с теплообменными поверхностями сложной геометрии;• water-to-water heat exchangers, including plate-type and shell-and-tube heat exchangers with heat-exchange surfaces of complex geometry;

• водогрейные котлы, работающие по независимой схеме в открытых системах теплоснабжения;• hot water boilers operating according to an independent scheme in open heat supply systems;

• водогрейные котлы утилизаторы;• heat recovery boilers;

• системы отопления индивидуальных домов;• heating systems for individual houses;

• насосное оборудование;• pump equipment;

• конденсатопроводы и конденсатные баки.• condensate lines and condensate tanks.

Реагент может быть использован и в качестве герметика, в сочетании с поплавковыми шариковыми затворами, с целью предотвращения вторичной аэрации воды в баках запаса подпиточной воды закрытых систем и баках аккумуляторах горячего водоснабжения открытых систем теплоснабжения, а также в конденсатных баках.The reagent can also be used as a sealant, in combination with ball float gates, in order to prevent secondary aeration of water in the makeup water supply tanks of closed systems and hot water storage tanks of open heat supply systems, as well as in condensate tanks.

Claims (1)

Способ защиты от коррозии, отложений и шлама металла внутренних поверхностей водогрейного теплоэнергетического оборудования, трубопроводов тепловых сетей и отопления закрытых систем теплоснабжения, заключающийся в использовании реагента на основе парафина, который вводят через дозатор на всасывающей линии циркуляционного насоса с обеспечением формирования эмульсии реагента и его диспергации, отличающийся тем, что парафин используют в виде смеси твердого и жидкого парафинов, приготовляемой путем смешения его компонентов при нагревании с обеспечением температуры плавления реагента на 4-6°С ниже наиболее низкого рабочего значения температуры теплоносителя в обратной линии системы отопления. A method of protection against corrosion, deposits and metal sludge of the internal surfaces of hot water heating equipment, pipelines of heating networks and heating of closed heat supply systems, which consists in using a reagent based on paraffin, which is introduced through a dispenser on the suction line of the circulation pump to ensure the formation of the emulsion of the reagent and its dispersion, characterized in that the paraffin is used in the form of a mixture of solid and liquid paraffins, prepared by mixing its components when heated with ensuring the melting temperature of the reagent 4-6 ° C below the lowest operating temperature of the coolant in the return line of the heating system.
RU2013126347/05A 2013-05-29 2013-05-29 Method of corrosion, deposition and slime protection for inner metal surface of water heating heat power equipment, heating network pipelines and closed heat supply systems RU2545294C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013126347/05A RU2545294C2 (en) 2013-05-29 2013-05-29 Method of corrosion, deposition and slime protection for inner metal surface of water heating heat power equipment, heating network pipelines and closed heat supply systems

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013126347/05A RU2545294C2 (en) 2013-05-29 2013-05-29 Method of corrosion, deposition and slime protection for inner metal surface of water heating heat power equipment, heating network pipelines and closed heat supply systems

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013126347A RU2013126347A (en) 2014-12-20
RU2545294C2 true RU2545294C2 (en) 2015-03-27

Family

ID=53278102

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013126347/05A RU2545294C2 (en) 2013-05-29 2013-05-29 Method of corrosion, deposition and slime protection for inner metal surface of water heating heat power equipment, heating network pipelines and closed heat supply systems

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2545294C2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU791644A1 (en) * 1979-04-16 1980-12-30 Украинский научно-исследовательский институт природных газов Inhibitor of water-soluble salt deposits in gas well
DE4345141A1 (en) * 1993-12-21 1995-06-22 Akro Verwaltungs Beteiligungs Self-insulating latent heat store useful for large-scale heating
JP2004231679A (en) * 2003-01-28 2004-08-19 Mitsubishi Chemicals Corp Method for heating hydrocarbon and method for preventing stain from sticking to heat exchanger
RU2304084C2 (en) * 2005-09-06 2007-08-10 Федор Федорович Чаусов Scale inhibition method
US7575789B2 (en) * 2003-12-17 2009-08-18 E.I. Du Pont De Nemours And Company Coated pipes for conveying oil
RU2378562C1 (en) * 2008-05-30 2010-01-10 Олег Николаевич Поляков Protection method of inner surface of steam boiler

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU791644A1 (en) * 1979-04-16 1980-12-30 Украинский научно-исследовательский институт природных газов Inhibitor of water-soluble salt deposits in gas well
DE4345141A1 (en) * 1993-12-21 1995-06-22 Akro Verwaltungs Beteiligungs Self-insulating latent heat store useful for large-scale heating
JP2004231679A (en) * 2003-01-28 2004-08-19 Mitsubishi Chemicals Corp Method for heating hydrocarbon and method for preventing stain from sticking to heat exchanger
US7575789B2 (en) * 2003-12-17 2009-08-18 E.I. Du Pont De Nemours And Company Coated pipes for conveying oil
RU2304084C2 (en) * 2005-09-06 2007-08-10 Федор Федорович Чаусов Scale inhibition method
RU2378562C1 (en) * 2008-05-30 2010-01-10 Олег Николаевич Поляков Protection method of inner surface of steam boiler

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013126347A (en) 2014-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhu et al. The role of corrosion inhibition in the mitigation of CaCO3 scaling on steel surface
Williams et al. Inhibition of corrosion-driven organic coating disbondment on galvanised steel by smart release group II and Zn (II)-exchanged bentonite pigments
Prabha et al. Inhibition of corrosion of mild steel in simulated oil well water by an aqueous extract of Andrographis paniculata
Shabliy et al. Study of effectiveness of heavy metals ions as the inhibitors of steel corrosion
Valdez et al. Corrosion and scaling at Cerro Prieto geothermal field
RU2545294C2 (en) Method of corrosion, deposition and slime protection for inner metal surface of water heating heat power equipment, heating network pipelines and closed heat supply systems
CN104531087A (en) Superpolymer composite antifreezing solution
CN100413790C (en) Corrosion mitigation and antiscaling technology for copper and copper alloy apparatus used in cooling water system
Garcia et al. Green corrosion inhibitors for water systems
Stericker Protection of Small Water Systems from Corrosion.
Golovin et al. Reduction of scale deposited in heat exchange equipment
RU2378562C1 (en) Protection method of inner surface of steam boiler
Weber Inhibition of the corrosion of industrial cooling systems: report prepared for the European Federation of Corrosion Working Party on inhibitors
Issa et al. Increasing the corrosion resistance of tubular furnace elements at temperature range 400-700 C in accelerated testing for real operational conditions
Nikolaeva et al. Safe corrosion inhibitor for treating cooling water on heat power engineering plants
Dickinson et al. Manganese-related corrosion and fouling in water systems
Kahler et al. A New Method for the Protection of Metals Against Pitting, Tuberculation and General Corrosion
Perez et al. Scale prevention at high LSI, high cycles, and high pH without the need for acid feed
Valdez‐Salas et al. Vapor phase corrosion inhibitors for oil and gas field applications
Mohammed Corrosion control mechanisms and the effect of pH on corrosion in the crude oil refining process
Alajaili Corrosion inhibitors for cooling/heating water-based systems
Karrab A Case Study on Caustic Corrosion in Refinery Piping
Sussman Cooling Water Problems in the New York Metropolitan Area
Duranceau et al. Effects of orthophosphate corrosion inhibitor on lead in blended water quality environments
JP2013166092A (en) Scale adhesion preventing method, and scale adhesion inhibitor