Защита систем горячего водоснабжения от коррозии
Вода, поступающая на горячее водоснабжение, должна отвечать требованиям ГОСТ. Вода не должна иметь цвета, запаха и привкуса. Антикоррозионная защита на абонентских вводах применяется лишь для установок горячего водоснабжения. В открытых системах теплоснабжения на горячее водоснабжение используется сетевая вода, прошедшая деаэрацию и химводоочистку. Эта вода не нуждается в дополнительной обработке на тепловых пунктах. В закрытых системах теплоснабжения установки горячего водоснабжения заполняют водопроводной водой. Применение этой воды без дегазации и умягчения недопустимо, так как при нагреве до 60°С активизируются электрохимические коррозионные процессы, а при температуре горячего водоразбора начинается разложение солей временной жесткости на карбонаты, выпадающие в осадок, и на свободную углекислоту. Скопление шлама в застойных участках трубопроводов вызывает язвенную коррозию. Известны случаи, когда язвенная коррозия за 2—3 года совершенно выводила из строя систему горячего водоснабжения.
Способ обработки зависит от содержания растворенного кислорода и карбонатной жесткости водопроводной воды, поэтому различают противокоррозионную и противонакипную обработку воды. Мягкая водопроводная вода с карбонатной жесткостью 2 мг-экв/л накипи и шлама не дает. При использовании мягкой воды отпадает необходимость защиты системы горячего водоснабжения от зашламления. Но для мягких вод характерно высокое содержание растворенных газов и низкая концентрация водородных ионов, поэтому мягкая вода наиболее опасна в коррозионном отношении. Водопроводная вода средней жесткости при нагревании образует на внутренней поверхности труб тонкий слой накипи, что несколько увеличивает термическое сопротивление подогревателей, но вполне удовлетворительно защищает металл от коррозии. Вода с повышенной жесткостью 4-6 мг-экв/л дает толстый налет шлама, который полностью устраняет коррозию. Установки горячего водоснабжения, питаемые такой водой, должны иметь защиту от зашламления. Вода с высокой жесткостью (более 6 мг-экв/л) из-за слабого «омыления» по нормам качества не рекомендуется к употреблению. Таким образом, в закрытых системах теплоснабжения установки горячего водоснабжения при использовании мягких вод нуждаются в защите от коррозии, а при повышенной жесткости — от зашламления. Но поскольку при горячем водоснабжении невысокий нагрев воды не вызывает разложения солей постоянной жесткости, то для ее обработки применимы более простые методы, чем для подпиточной воды на ТЭЦ или в котельных. Защита систем горячего водоснабжения от коррозии осуществляется использованием на ЦТП антикоррозионных установок или повышением антикоррозионной стойкости систем горячего водоснабжения.
Антикоррозионные установки сооружают в центральных тепловых пунктах. Эффективным средством умягчения водопроводной воды признана обработка воды в магномассовых фильтрах. Метод защиты с помощью магномассовых (доломитовых) фильтров основан на образовании на внутренних поверхностях труб тонких пленок пассивирующих покрытий. Зернистая магномасса с крупностью зерна 1—3 мм представляет собой продукт обжига доломита. Доломит—двойная углекислая соль кальция и магния, который при нагреве разлагается на карбонат кальция и окись магния. Магномасса активно поглощает из подогретой воды всю свободную и часть равновесной углекислоты, в результате этого карбонатная жесткость частично разгружается (стабилизируется), выпадающие карбонаты оседают на поверхности труб тонким слоем и тем самым пассивируют коррозионный процесс. Параллельно с поглощением свободной углекислоты возрастает водородный показатель воды рН, что способствует снижению коррозии.
Эффективность действия доломитовых фильтров зависит от организации мер, предупреждающих слеживание и заиливание зернистой массы, в результате которых резко понижается абсорбция углекислоты и возрастает гидравлическое сопротивление фильтра. Для этого должны проводиться регулярные интенсивные промывки насадки обратным током воды. Эффект промывки повышается с применением барботажа воздуха. Расход магномассы составляет 400—600 кг в гад на 1 м3 объема фильтра. Догрузка фильтра производится при усадке слоя на высоту более чем на 20% от первоначальной высоты загрузки.
Существует большое количество установок обескислороживания, многие из которых широко используются. Водная лаборатория ВТИ установила высокую способность всех сталей поглощать весь кислород, растворенный в воде. Для улучшения этой способности сталей требуется большая поверхность контакта с водой и нагрев воды до 70°С и более. Сталестружечные фильтры должны включаться после подогревателей горячего водоснабжения. Горячая вода из подогревателей поступает на обработку в сталесгружечные фильтры снизу вверх. Образующаяся ржавчина частично оседает на поверхности стружек, но основная ее масса удерживается в кварцевом или мраморном фильтре, куда вода поступает сверху вниз. При отсутствии в воде растворенного СО2 для отфильтрования ржавчины применяют фильтры с кварцевым заполнением.
Стружка перед загрузкой в фильтр промывается 3—5%-ным раствором щелочи для удаления масла, затем горячей водой смываются следы щелочи. После этого стружка погружается на ~30 мин в 2—3 %-ный раствор серной или соляной кислоты, после этой обработки поверхность стружки приобретает мелкопористую структуру, обладающую повышенной адсорбционной способностью. Со временем на стружке накапливается ржавчина, активность поглощения при этом уменьшается. С целью удаления ржавчины фильтр периодически промывают обратным током воды. Стружку заменяют, когда даже после повторного активирования в растворе кислоты содержание кислорода в воде отличается от предельной растворимости кислорода при данной температуре и давлении менее чем на 1,5—3 мг/л.
Для горячего водоснабжения наиболее целесообразны безреагентные методы обработки водопроводной воды, например магнитные. Под воздействием магнитного поля кристаллы солей приобретают мелкую структуру, теряющую способность оседать и прилипать на металлических поверхностях. При этом вода не меняет ни цвета, ни запаха и не дает осадка. Омагничивание воды способствует также разрыхлению и удалению ранее образовавшейся накипи в подогревателях горячего водоснабжения. Аппараты для магнитной обработки воды работают как с постоянными магнитами, так и с электромагнитами. Скорость воды в аппарате во время омагничивания принимается не более 1,3 м/с.
Стальные трубы с оцинкованной внутренней поверхностью лучше противостоят коррозии, чем обычные трубы. Но применение оцинкованных труб требует периодического возобновления оцинковки, так как цинковое покрытие со временем смывается. Допускается применение труб анодированных и из нержавеющей стали, а также труб, футерованных внутри эмалью. Но вследствие высокой стоимости таких труб использование их ограничено. Полотенцесушители наиболее уязвимые элементы, так как в большинстве случаев присоединяются к циркуляционным стоякам, в которых при малой скорости (до 0,1 м/с) потока возникают застойные зоны. Застойные участки быстро зашламляются, а под слоем шлама возникают благоприятные условия для развития язвенной коррозии. Для уменьшения коррозии рекомендуется применять полотенцесушители заводского изготовления. Защиту систем горячего водоснабжения промышленных предприятий можно выполнять присадкой октадециламина в количестве 1,5 мг на литр воды.
