Источники загрязнения воды тепловых сетей окислами железа

Многолетняя эксплуатация ряда систем теплоснабжения с котлами типа ПТВМ показала, что при соблюдении норм качества подпиточной воды и отсутствии пристенного кипения в водогрейных котлах отложения на поверхностях их нагрева отсутствуют. Однако в большинстве случаев на объектах, использующих исходные воды средней минерализации и оборудованных деаэрационными установками, появляется значительное количество окислов железа в сетевой воде, что отрицательно сказывается на работе водогрейного оборудования.

Количественная оценка источников загрязнения окислами железа сетевой воды, выполненная на основании испытаний и сбора данных по некоторым системам теплоснабжения, дана в табл. 5.4.

Действующие нормы на качество подпиточной воды тепловых сетей ограничивают содержание в ней кислорода 50 мкг/дм³ и требуют полного отсутствия свободной углекислоты. В практике эксплуатации нередки длительные нарушения этих норм в связи с неполной деаэрацией (при перегрузках) или заражением воды воздухом в баках-аккумуляторах при неправильно организованном подводе в них деаэрированной воды. Даже незначительные отклонения от норм приводят к существенному загрязнению сетевой воды окислами железа, а также к интенсивной коррозии металла водогрейных котлов и отводящей прямой магистрали.

Даже небольшие отклонения от заданного качества подпиточной воды по содержанию кислорода приводят к значительному загрязнению сетевой воды окислами железа, а также к интенсивной коррозии водогрейных котлов. Особенно ярко влияние указанных нарушений проявляется в системах с непосредственным водоразбором, где подпитка достигает нескольких тысяч тонн воды в час, и в часы максимального водоразбора требуется строгий контроль за режимом работы деаэратора. Пути загрязнения сетевой воды продуктами коррозии стали от местных отопительных систем и потребителей горячей воды следующие: 1) поступление в систему сырой жесткой, богатой кислородом воды из-за повреждения подогревателей местных систем горячего водоснабжения; 2) поступление в теплосеть продуктов коррозии, накопившихся в отопительных приборах в результате стояночной коррозии и из-за отсутствия систематических промывок местных отопительных систем.

Влияние присосов сырой воды в систему на увеличение содержания железа в сетевой воде показано на рис. 5.12. Содержание железа в этих условиях нарастает пропорционально присосам сырой необработанной воды, поскольку с увеличением размера присосов увеличивается поступление в систему растворенного кислорода и свободной углекислоты. О размере присосов судят по повышению жесткости сетевой воды.

Ж0, мкмоль/м3

Ж0, моль/м 3

Рис. 5.12. Содержание железа в воде теплосетей закрытого типа в зависимости от присосов исходной воды, выраженных через общую жесткость

Окислы железа, которые выносятся из местных отопительных систем, служат основной причиной появления железоокисных отложений в водогрейных котлах.

В том случае, когда потребители не проводят промывки местных систем перед включением их в работу, в первые 2–6 недель отопительного сезона содержание железа в сетевой воде в 3–5 раз превышает средние сезонные показатели. При количестве циркулирующей в системе сетевой воды 10 тыс. т/ч и содержании железа 2 мг/дм³ в течение 2 недель (примерно 400 ч) работы через водогрейный котел пройдет вода, содержащая 8 т окислов железа в пересчете на Fе или 12 т в пересчете на F₂O₃. При оседании только 5 % этого количества взвеси на поверхности нагрева водогрейного котла ПТВМ-100 (3000 м²) образуется около 130 г/м² отложений в пересчете на Fe. За несколько сезонов работы оборудования только по этой причине (в водогрейных котлах, сетевых подогревателях, а также в конденсаторах турбин с ухудшенным вакуумом, когда они охлаждаются сетевой водой) образуется 300–500 г/м² отложений в пересчете на Fe.

Таблица 5.4

Основные источники попадания окислов железа в сетевую воду

Основная причина скопления окислов железа в отопительных системах — стояночная коррозия присоединенных магистралей, в которых корродирует влажная поверхность труб под действием атмосферного кислорода. Оценка скорости стояночной коррозии, показывает, что при 20 °С она составляет 1,5–2,0 г/(м²·ч), т. е. стояночная коррозия интенсивнее коррозии, протекающей в период эксплуатации, в 15–20 раз. Период между отопительными сезонами длится 4–5 мес. и характеризуется неоднократными заполнениями и опорожнениями присоединенных систем. Все это приводит к тому, что к началу отопительного сезона накапливается значительное количество окислов железа, которые затем «проскакивают» в теплосеть, оседая на поверхностях нагрева и загрязняя горячую воду, идущую к потребителям.