Игорь Каленский
Начальник отдела экологии и охраны труда Комитета РФ по металлургии

    Потребность промышленности в воде измеряется миллиардами кубометров. Удовлетворить ее можно, только применяя многократное использование воды – системы оборотного водоснабжения. Однако чем выше уровень водооборота, тем хуже качество воды, так как в результате повторного использования в ней происходит накопление солей, которые образуют плотные отложения в оборудовании и трубопроводах. Велика вероятность и коррозии.
    Отложения солей в системах водного хозяйства металлургических предприятий приводят к увеличению объемов ремонтных работ, перерасходам электроэнергии, простоям агрегатов. Вот почему решение этой проблемы является ключом к созданию замкнутых (бессточных) систем.

Уменьшение проходного сечения трубы из-за отложения солей

    Разработано множество методов обработки воды с целью предотвращения отложений. К наиболее известным из них относятся:
    – для систем водяного охлаждения – обработка воды кислотой, неорганическими фосфатами, известкование, натрий- и водород-катионитовое умягчение, аммонирование;
    – для систем загрязненных вод – обработка воды дымовыми газами, силикатами, неорганическими фосфатами, поверхностно-активными веществами и др.
    Однако применение названных выше методов полностью проблемы не решило.
    Российскими специалистами была выявлена способность органических фосфонатов препятствовать кристаллизации солей в пересыщенных растворах, не увеличивая, а даже несколько замедляя коррозию металла. Это позволило использовать фосфонаты для предотвращения солевых отложений.
    На базе этих исследований НПО "Экохим" в содружестве с учеными института ИРЕА создало ряд реагентов, отлично зарекомендовавших себя. Они удобны в работе, хорошо растворяются в воде в любых соотношениях, не требуют сложного оборудования. Процессы дозирования легко автоматизируются. В течение нескольких лет новая технология стабилизации воды в оборотных системах, охлаждающих оборудование, внедрялась на многих металлургических предприятиях: на Новолипецком, Карагандинском (Казахстан) металлургических комбинатах, Белорусском металлургическом заводе и др.
    Следующим этапом было решение проблемы стабилизации воды в системах водоснабжения газоочистки доменных печей. Вода в них характеризуется высокой жесткостью. После применения реагентов в доменных производствах Челябинского и Нижнетагильского металлургических комбинатов скорость отложений упала в более чем десять раз.
    Наиболее сложной задачей в металлургическом производстве является предотвращение образования карбонатных отложений в системах водоснабжения газоочисток конвертеров. Там качество воды претерпевает значительные изменения по ходу технологического процесса и может иметь как кислую, так и щелочную реакцию. Опыты показали, что обработка воды в системах водоснабжения газоочистки конвертеров фосфонатами также значительно снижает интенсивность отложений.
    Конечно, переход на сухие методы очистки газов полностью снимает эту проблему. Однако в России да и в других странах еще достаточно старых газоочисток, работающих на воде.
    В последнее время в связи с ужесточением требований к сбрасываемым в природные водоемы сточным водам начинает получать распространение переработка сточных вод выпариванием. Это довольно дорогостоящий процесс. Но стоимость его многократно возрастает при зарастании теплопередающих поверхностей солевыми отложениями. Обработка поступающих на выпарные аппараты засоленных сточных вод с помощью органических фосфонатов была внедрена на Верх-Исетском металлургическом заводе. После стабилизации стоков производительность выпарной установки в течение одного рабочего цикла (промежуток между двумя чистками оборудования от отложений) увеличилась в 3 – 4 раза, почти вдвое уменьшился удельный расход пара на 1 м³ обработанных стоков. Добавка реагентов позволила увеличить длительность рабочего цикла с 60 до 180 суток и снизить расход пара.
    Сфера применения органических фосфонатов в системах промышленного водоснабжения не ограничивается предотвращением образования солевых отложений. В композициях с другими веществами фосфонаты выступают эффектными ингибиторами коррозии. На Новолипецком металлургическом комбинате и Белорусском металлургическом заводе для снижения скорости коррозии металла в системах водоснабжения были успешно испытаны композиции фосфонатов с цинком, что позволило свести скорость коррозии до нуля.
    Крупные успехи достигнуты в разработке технологии стабилизации органическими фосфонатами воды в системах отопления и горячего водоснабжения. Традиционная подготовка воды для этих нужд ведется на химводоочистках, которые являются основным источником образования наиболее загрязненных сточных вод тепловых электростанций и котельных. Сейчас стабилизация воды фосфонатами внедрена на многих ТЭЦ и котельных. Целые энергетические системы крупных промышленных центров (города Волгоград, Волжский, Челябинск) полностью переведены на эту технологию. В зависимости от качества воды и температуры нагрева химводоочистка может отключаться полностью или частично, что дает значительные преимущества. Так, например, сокращение расхода поваренной соли для регенерации ионообменных фильтров в Челябинске составляет примерно 20 тыс. т в год.
    Технология стабилизационной обработки воды в системах отопления и горячего водоснабжения с помощью органических фосфонатов позволяет:
    – повысить надежность работы технологического оборудования электростанций и котельных, уменьшить аварийность;
    – снизить расход топлива;
    – увеличить межремонтные сроки, снизить объемы капитальных и текущих ремонтов;
    – сократить расходы на приобретение ионообменных смол и реагентов для их регенерации;
    – прекратить или значительно сократить сброс загрязненных стоков в природные водоемы;
    – сократить численность обслуживающего персонала, улучшить условия труда работников химводоочистки.
    Для расширения использования фосфонатов в системах горячего водоснабжения к настоящему времени разработаны и испытаны ингибиторы нового поколения, представляющие собой композиции из фосфонатов, диспергаторов и специальных присадок. Использование новых реагентов позволит повысить допустимую температуру нагрева воды.
    Реагенты имеют три модификации:
    Экохим СК-110. Предназначен для обработки воды в крупных системах теплоснабжения. Выпускается в жидком виде.
    Экохим СВ-111. Предназначен для обработки воды в системах теплоснабжения средней производительности и при наличии в воде повышенного содержания сульфатов. Выпускается в жидком виде.
    Экохим-101 (т). Предназначен для обработки воды в малых системах теплоснабжения. Выпускается в сухом виде.
    Следующий этап работы – бессточные теплоэлектростанции. Так для Волжской ТЭЦ разработаны технические решения по созданию замкнутой схемы водного хозяйства без сбросов сточных вод в водоемы.
    Уменьшение проходного сечения труб из-за отложения солей