Причина аварии - "Комплексон"

Рассылка: Противокоррозионная и противонакипная обработка воды.

Адрес электронной почты: chausoff@yandex.ru

Сайт рассылки: http://labudgup.ru/

Автор - Чаусов Федор Федорович,
кандидат химических наук (направление научной деятельности - физическая химия водных растворов, водоподготовка и водно-химические режимы теплоэнергетических систем), автор более 70 научных трудов, автор более 20 изобретений.

Выпуск 9.

Тенденция к внедрению новых технологий в жилищно-коммунальной и промышленной энергетике развивается, главным образом, «снизу». Ее основной движущей силой становится желание энергетиков сэкономить на оборудовании, расходных материалах, трудозатратах. Одно из мероприятий, позволяющих добиться значительной экономии — внедрение так называемой комплексонной водоподготовки — дозирования в воду систем отопления и ГВС ингибиторов накипеобразования на основе комплексонов.

Введение

К внедрению любой новой технологии эксплуатационники всегда относятся с некоторым недоверием. Когда речь идет о противонакипной и противокоррозионной обработке воды, вопрос о том, не обернется ли экономия на водоподготовке выходом из строя котлов и многократно большими издержками на их ремонт, становится основным. Применительно к обработке воды комплексонными препаратами этот вопрос дискутировался не раз. И все-таки он обсуждался, чаще всего, с «кабинетных» позиций, порой не без личных амбиций.
В этой статье мы рассмотрим конкретный случай — аварию, произошедшую в одной из котельных, однозначной причиной которой, как это будет доказано ниже, стало использование комплексона. На этом примере мы попробуем дать рекомендации для специалистов-проектировщиков, наладчиков и эксплуатационников, как не допустить подобного результата при внедрении инновационных технологий водоподготовки.

Авария

Летом 2004 г. в с.Мостовое Сарапульского района Удмуртской Республики была проведена комплексная реконструкция отопительной котельной ЖКХ с переводом на газ в качестве основного топлива. Заказчик работ — МП ЖКХ «Мостовинское», а проектировщик и генеральный подрядчик — ГУП «Территориальное производственное объединение ЖКХ Удмуртской Республики» (ТПО ЖКХ УР).
В котельной были смонтированы три новых водогрейных котла, работающих на газе, — два КВ-1,0Гс (заводские номера 109 и 110) и один КВ-0,63Гс (заводской номер 111). Котлы серии КВ, разработанные и выпускаемые ТПО ЖКХ УР, отличаются рядом неоспоримых достоинств: простой и надежной конструкцией, высоким КПД, возможностью агрегатирования с топками, работающими на различных видах топлива.
Для предотвращения накипеобразования и коррозии в котлах и тепловых сетях проектировщиками было принято решение об использовании одной из самых дешевых установок комплексонной обработки воды «Комплексон-6», закупленной у ООО «Дикма» (г.Тверь) в комплекте с 50 л расходного материала — 22%-го водного раствора нитрилотриметилфосфонатоцинката натрия производства ООО «Экоэнерго» (г.Ростов-на-Дону). Пуск и наладку установки «Комплексон-6» и водного режима котлов выполняли специалисты ТПО ЖКХ УР.
Отопительный сезон 2004–2005 гг. котельная отработала без нареканий, за исключением нестабильной работы установки «Комплексон-6».
Во время подготовки к отопительному сезону 2005–2006 гг. были проведены гидравлические испытания котлов давлением 0,6 МПа (6 кгс/см2). Течей при этом обнаружено не было.
При пробной растопке котлов в сентябре 2005 г. оператор котельной обратил внимание на поступление воды в топку одного из котлов КВ-1,0Гс и дал сигнал к аварийной остановке. Аналогично с небольшим временным интервалом вышел из строя и второй котел того же типа.

Из протокола осмотра котельной:
«…Трубы задних экранов, противолежащие амбразуре газовой горелки, в обоих котлах забиты твердым бело-серым веществом, предположительно, накипью. Дефектные фрагменты труб извлечены. В стенках экранных труб котла 109 с огневой стороны имеется перфорация размером 60х3 см. В стенках экранных труб котла 110 с огневой стороны имеются множественные перфорации размерами 1х1–1х2 см. Взамен вышедших из строя экранных труб установлены новые трубы диаметром 57х3 мм. Образцы экранных труб котла 109 вместе с находящимся внутри них бело-серым веществом изъяты для исследования…».

Очевидно, что только бдительность оператора котельной позволила предотвратить аварию и обеспечить бесперебойный отопительный сезон 2005–2006 гг. в с.Мостовое.
Изъятые образцы экранных труб подвергли всестороннему исследованию, в результате которого специалистами было дано следующее заключение:
«Причиной аварии котлов стал перегрев поверхности нагрева экранных труб до температуры 575–600°С, вызванный образованием отложений накипи (кальцита) по всему сечению труб из-за использования неработоспособной системы водоподготовки».

Что же, последуем совету Отто фон Бисмарка учиться на чужих ошибках. Тем более, что авария в котельной с.Мостовое стала следствием замечательного созвездия очень поучительных ошибок.

Использование ненадлежащего дозирующего устройства

Движимые благородной идеей экономии государственных средств, проектировщики ТПО ЖКХ УР приняли решение об установке в котельной наиболее дешевого из имевшихся на тот момент в продаже устройств дозирования реагентов — «Комплексон-6». О проверенной веками народной мудрости «скупой платит дважды» забыли.

Из протокола осмотра котельной:
«…Устройство имеет вид шкафа синего цвета, с открывающейся верхней частью, внутри которой расположены оголенные токоведущие части и ряд контактов. Устройство соединено с электрической сетью 220 В. Другим проводом, с оголенными контактами, оно соединено со счетчиком воды крыльчатого типа на подпиточном трубопроводе…
По истечении нескольких месяцев работы данного устройства в его работе стали наблюдаться перебои, характер которых позволяет предположить, что их причиной стало нарушение электрических контактов. Данная причина нашла свое подтверждение в том, что многие контакты внутри устройства не пропаяны, не зажаты под винт, а держатся лишь на механическом сцеплении проводков. Имеющиеся же отдельные пайки не покрыты цапонлаком или иной изоляцией… Копия технического описания и инструкции к устройству изъята для камерального исследования…».

Судя по отсутствию каких-либо выходных данных в «Техническом описании и инструкции» к «Автоматической системе дозирования реагентов «Комплексон-6», авторы этого произведения пожелали остаться неизвестными.
На стр. 4 мы обнаруживаем п. 3.5, который поднимает завесу над тайной о необходимом количестве реагента, при помощи которого якобы можно избежать образования накипи. Таблица, приведенная в этом пункте, должна быть увековечена, как непревзойденный образец технологии заморачивания мозгов потребителям. Если действовать, как большинство монтажников и наладчиков, руководствуясь принципом: «я сделал все, как в инструкции, остальные вопросы не ко мне», то котельная, налаженная по этой таблице, обречена. В этой таблице учтены такие факторы, как щелочность и рН исходной воды… А где же жесткость? Содержание тех самых кальция и магния, выпадение солей которых мы должны предотвратить?! Не говоря уже о таких мелочах, как ионная сила раствора или какая-нибудь никчемная температура, которая, между прочим, в уравнение для константы адсорбции входит в экспоненте.
Все специалисты, серьезно и успешно занимающиеся внедрением реагентной водоподготовки, споря между собой, сходятся в одном: никакая таблица не может быть руководством к действию при наладке водно-химического режима. Предназначение этих таблиц — лишь отправная точка для лабораторных исследований.
На стр. 6 обнаруживаем п.6.2, который гласит: «Если… дозировка уменьшилась более, чем на 30%, то это означает что в клапана попала грязь и они «не держат»…». Далее следует подробное описание, как нужно подгонять и пришлифовывать клапана в условиях котельной, не забывая пользоваться увеличительной линзой. Однако что-то здесь не так, чувствуется противоречие здравому смыслу… Стоп! Вот оно, преступление против логики! Согласно инструкции, все это надо проделать в том случае (и, заметьте, только в этом!), если дозировка уменьшилась более чем на 30%. А если устройство недодает реагента на 25%, 29,9% или даже ровно на 30%, ничего делать не надо?! Продолжайте медитировать на ритмичное мигание светодиодов. Штатная возможность недодозировки на 30% заложена в конструкцию устройства его создателями — вероятно, специалистами, имеющими «свое суждение» об ингибировании солеотложений.
В действительности, требуемая точность дозирования ингибиторов накипеобразования и коррозии в различных случаях, конечно, различна. Например, при малой жесткости воды возможны достаточно широкие допуски на дозировку ингибиторов, а с повышением жесткости до 5 моль/м3 (10 мг-экв/дм3) поле допуска сужается почти до нуля.
В с.Мостовое жесткость воды составляла 5–6 мг-экв/дм3, что гораздо ближе ко второму варианту, и такой «разгуляй» в дозировке реагента не мог не привести к беде.
И, наконец, еще об одной особенности всех без исключения дозирующих насосов, о которой хорошо знают все профессионалы-технологи. Какова бы ни была конструкция насоса, его подача на один ход зависит от развиваемого напора, а более конкретно — уменьшается с ростом напора. Серьезные фирмы (например,GRUNDFOS), поставляющие дозирующие насосы, прикладывают к каждому прибору график зависимости подачи на один ход от напора.
Тщательно изучив все 11 страниц «Технического описания и инструкции», мы не обнаружили никаких подобных сведений, за исключением того, что подача на один ход насоса-дозатора составляет 0,6 см3. Поскольку о влиянии напора на объем подачи неизвестные авторы «Технического описания» скромно умалчивают, видимо, речь идет о подаче при атмосферном давлении. В действительности для впрыска реагента в линию подпитки насос должен развить напор, не меньший, чем давление в подпиточной линии. О том, что давление в линии подпитки тепловой сети обычно составляет 0,3–0,6 МПа (3–6 кгс/см2), и подача на один ход насоса в этих условиях будет значительно меньше заявленной, в инструкции нет ни слова.
В заключение мы хотим подчеркнуть, что все сказанное выше — это не диффамация в адрес устройства «Комплексон-6» и, главное, его создателей. Вполне возможно, что в каком-то другом месте, в другом технологическом процессе эта система окажется оптимальной и даже незаменимой.

Проведение пусконаладочных работ

Работы по пуску и наладке установки дозирования реагентов «Комплексон-6» и водного режима водогрейных котлов выполнял инженер-наладчик ТПО ЖКХ УР Г.С.Арафалов. Оговоримся в его защиту, он не воспользовался приведенной выше таблицей, указав на отсутствие в ней таких показателей, как жесткость и карбонатный индекс воды. Вместо этого наладчик обратился к литературному источнику (Чаусов Ф.Ф., Раевская Г.А. - Комплексонный водно-химический режим теплоэнергетических систем низких параметров, РХД: Ижевск-Москва, 2002), где на стр.72 обнаружил табл.2.7, руководствуясь которой, решил, что оптимальная дозировка препарата должна быть равна 8,0 мг/дм3. К сожалению, при этом он не обратил внимания на то, что данная таблица составлена для чистой нитрилотриметилфосфоновой кислоты, в то время как в комплекте с устройством «Комплексон-6» поставляется нитрилотриметилфосфонатоцинкат натрия.
По-видимому, при наладке вообще никто не обратил внимание на то, какой комплексонный препарат предполагается использовать: в одних строчках отчета упоминается «цинковый комплексон НТФ», в других — просто НТФ. Различия в молекулярной массе и, соответственно, в необходимой дозировке этих веществ не были приняты во внимание.
На стр. 85–86 данной книги наладчик мог бы обнаружить следующее руководство к действию: «Вполне точный и обоснованный выбор препаратов и их дозировки может быть сделан только в результате лабораторного исследования, а также расчета температурных и концентрационных полей в реальном теплоэнергетическом оборудовании. Поэтому внедрению комплексонного водно-химического режима в каждом конкретном случае должна предшествовать соответствующая научно-исследовательская и опытно-конструкторская работа». Однако научно-исследовательскую и опытно-конструкторскую работу может выполнить только соответствующая научная организация, при этом за работу ученым и конструкторам, естественно, надо платить, а ТПО ЖКХ УР неукоснительно стоит на страже государственных интересов — «экономика должна быть экономной»!
Как знают эксплуатационники, самый важный для практики раздел отчета о пусконаладочных работах — «Выводы и рекомендации». В рассматриваемом нами примере некоторые из них вызывают, мягко говоря, недоумение. Чего стоит, например, следующая рекомендация: «Один раз в месяц осуществлять продувку котлов, открыв каждый продувочный вентиль не более, чем на 60 с». На самом деле, при использовании для обработки воды комплексонных препаратов происходит постепенное разрушение отложений накипи и продуктов коррозии по всей тепловой сети, поэтому периодическую продувку для удаления скапливающегося в котле шлама необходимо делать не реже одного раза в сутки, а критерием качества продувки служит не время открытия вентиля, а прозрачность воды из линии продувки, которая должна соответствовать карте водно-химического режима котла. Однако именно этот, ключевой документ, регламентирующий водно-химический режим, в отчете вообще отсутствует!
В отчете указана и необходимость химического контроля один раз в три дня сетевой и подпиточной воды с определением жесткости, щелочности, содержания железа и комплексоната. Правда, ни одной методики анализа к отчету не прилагается, да и лаборатории в эксплуатирующей организации нет. Но главное — порядок соблюден.
В итоге представитель заказчика директор МУП ЖКХ «Мостовинское» (ныне уже не существующего) В.Г.Лысков и представитель ТПО ЖКХ УР Г.С.Арафалов, ничтоже сумняшеся, подписали акт:
«…Работы по пуску и наладке установки дозирования реагентов «Комплексон-6» и водного режима водогрейных котлов в котельной с.Мостовое выполнены в полном объеме…».
И все-таки инженера-наладчика, как честного человека, терзали сомнения относительно работоспособности своего творения. Иначе как объяснить, что в отчет он включил последнюю, завершающую рекомендацию:

«…С целью исключения накипеобразования теплосилового оборудования необходимо дополнительно к коррекционной обработке воды комплексонатом использовать технологию умягчения воды в натрий-катионитовых фильтрах, т.е. необходимо приобрести и пустить в работу натрий-катионитовую установку…».

Иными словами: «А не плюнуть ли нам на этот «Комплексон-6» и сделать так, как делали наши отцы и деды?» Похоже, что это наиболее разумная мысль во всем отчете.

Эксплуатация

Помимо цитированных выше несуразностей, в отчете приведены и вполне разумные рекомендации, например:

«…Контроль за работой насоса-дозатора осуществлять два раза в смену; записывать в журнале показания водосчетчика и уровень реагента один раз в смену, сведения о заправках установки «Комплексон-6» реагентом…».

Из протокола осмотра котельной:
«…В котельной с.Мостовое имеется журнал учета дозирования реагента за отопительный сезон 2004–2005 гг., который был веден нерегулярно (6 записей за отопительный сезон)… В котельной с.Мостовое отсутствует журнал химического контроля, отсутствует оборудование для проведения химических анализов, необходимость которых отмечена в отчете о наладочных работах. Отсутствует персонал с квалификацией, необходимой для проведения этих анализов… Заключение:
1. Для предотвращения аварийных ситуаций в течение отопительного сезона необходимо провести химическую очистку котлов в эксплуатационном режиме реагентом ОЭДФК или НТФК.
2. Необходимо разработать научно обоснованный технологический режим докотловой противонакипной и противокоррозионной обработки воды.
3. Необходимо организовать контроль водно-химического режима котлов, включая комплектацию химлаборатории и обучение персонала.
4. Целесообразно заменить устройства докотловой обработки воды «Комплексон-6» на гидравлические устройства дозирования реагентов, например, типа «Импульс-2»…».

Заключение вынесено, утверждено директором эксплуатирующей организации А.Ю.Поповым, прошел год, а воз и ныне там. Ни одно из противоаварийных мероприятий не выполнено. Видимо, регулярно латать котлы кому-то выгоднее, чем раз и навсегда наладить современную эффективную систему водоподготовки.

Что делать?

Какой вывод должны сделать проектировщики, монтажники и эксплуатационники систем теплоснабжения и ГВС из всего вышеизложенного? Может быть действительно комплексонные технологии водоподготовки не оправдали себя, и пора вернуться к дедовским сульфоугольным и натрий-катионитовым фильтрам?
Нет, конечно! Чтобы географически не удаляться от описанных фактов, скажем, что в том же Сарапульском районе УР, в котельной д.Соколовка, уже в течение трех лет безотказно работает система противонакипной обработки воды реагентом ОЭДФ при помощи автоматического дозирующего устройства «Импульс-2». В настоящее время ведется наладка системы противонакипной и противокоррозионной обработки воды оксиэтилидендифосфонатоцинкатом натрия в котельной с.Мазунино, где смонтировано все то же дозирующее устройство «Импульс-2». Что же касается самого районного центра, г.Сарапула, то здесь уже пять центральных теплопунктов оснащены системами водоподготовки для систем ГВС на основе дозирующих устройств «Иж-25» и «Иж-25М». По отзывам главного инженера МКП «Энергоуправление г.Сарапула» В.Н.Монашева, на системах ГВС, где ведется обработка воды оксиэтилидендифосфонатоцинкатом натрия с помощью этих дозирующих устройств, прекратилось накипеобразование в теплообменном оборудовании и благодаря снижению скорости коррозии значительно снизилась интенсивность прорывов теплотрасс.
Обработка воды комплексонными препаратами прекрасно зарекомендовала себя не только в жилищно-коммунальной, но и в промышленной энергетике.

Из отзыва директора по обслуживанию производства Вятско-Полянского машиностроительного завода «Молот» В.В.Тверякова:
«…Жесткость исходной воды составляет 8–9 мг-экв/дм3. Из рассмотренных вариантов мы выбрали технологию химической обработки воды комплексонами на основе органофосфонатов, в частности, ОЭДФК-Zn… Химобработка воды ОЭДФК-Zn решает сразу проблему образования накипи и язвенной коррозии трубопроводов ГВС, продлевая общий ресурс эксплуатации… Был выбран дозатор «Иж-25», разработанный Инженерно-химической лабораторией Удмуртского государственного университета (ИХЛ УдГУ). Мы приобрели «Иж-25» в количестве 2 шт. и внедрили на двух тепловых пунктах ГВС. Контроль за концентрацией ОЭДФК-Zn в воде осуществляют химики-лаборанты 1 раз в смену по упрощенной аналитической методике, согласно режимной карты, разработанной ИХЛ УдГУ… За период эксплуатации дозирующих устройств «Иж-25» можно отметить следующее:
1. Режим дозировки ОЭДФК-Zn устройствами «Иж-25» стабильный, о чем свидетельствуют контрольные замеры концентрации — в пределах 3–5 мг/дм3.
2. Перепад давления на входе и выходе пластинчатых теплообменников в течение года постоянный и составляет 0,1 кгс/см2, т.е. отсутствует процесс образования накипи на поверхности пластин.
3. Снизилось примерно на 30% число аварийных прорывов на трубопроводах ГВС.
4. Дозирующее устройство «Иж-25» не требует постоянного обслуживания. Устройство простое в эксплуатации, не требующее дополнительных энергетических затрат.
5. С внедрением комплексонной обработки воды ОЭДФК-Zn был достигнут годовой экономический эффект только на одном тепловом пункте 300 тыс. руб.».

Тем, кто хочет получить благодаря внедрению новой технологии не проблему, а положительный результат, следует с самого начала ответственно отнестись к выбору всего технологического процесса докотловой противонакипной и противокоррозионной обработки воды, включая выбор дозирующего оборудования и организации-разработчика технологического режима.

Полный иллюстрированный вариант статьи "Причина аварии - "Комплексон" Вы можете найти здесь.

Защита от коррозии и накипи

Если у Вас имеются проблемы, связанные с накипеобразованием и (или) коррозией в теплоэнергетическом оборудовании, в тепловых сетях, в системе горячего водоснабжения, мы можем помочь Вам выбрать необходимое оборудование и технологию противонакипной и противокоррозионной обработки воды.
Для этого Вам необходимо обратиться к нам по телефонам: (3412) 91-62-65, 8-909-067-64-39, факсу: (3412) 91-62-65, электронной почте: chaus@uni.udm.ru, isk@uni.udm.ru, направив максимально подробные сведения в форме опросного листа.


Архив почтовых рассылок:

Противокоррозионная и противонакипная обработка воды