Отечественные технологии аналитического химического контроля в Российской энергетике: готовые экономичные решения на основе портативного оборудования

Основная цель доклада – способствовать эффективному обмену передовым опытом, презентация обновлённых технологий аналитического контроля для повышения эффективности работы предприятий теплоэнергетики.

На современных теплоэнергетических предприятиях в качестве теплоносителя используется вода. От её качества зависит эффективность использования оборудования. По этой причине к воде предъявляются определенные требования, прописанные в нормативных документах. Выполнение предъявляемых требований осуществляется водно-химическим режимом (ВХР) стадий водоочистки и водоподготовки. Значительная роль в этом отводится оперативному химическому контролю. [1]

Важным фактором для аналитического обеспечения производств (продукции, энергии, тепла) является функционирование химических лабораторий в структуре предприятий. Это всегда сопряжено со значительными материальными затратами, необходимостью организации производственных площадей и соответствующего кадрового обеспечения.

Для нормальной работы малых и средних предприятий, не имеющих, как правило, аккредитованных химико-аналитических лабораторий, использование методов, технологий, а также оборудования для внелабораторного химического контроля могут служить значимым ресурсом. [2]

Для крупных производственных предприятий, особенно водопотребляющих, применение инструментария для внелабораторного химического контроля предоставляет возможность проведения ряда рутинных анализов при значительном снижении соответствующих издержек.

Компания «Крисмас+» успешно разрабатывает и производит портативные лаборатории для аналитического контроля производственных вод для стадий водоподготовки, а также при водно-химическом контроле теплоэнергетических предприятий.

Важным преимуществом наших портативных аналитических систем является их готовность к анализу во внелабораторных условиях без применения электропотребляющего оборудования с той же эффективностью, что и в условиях специализированных лабораторий. Тем самым обеспечивается высокая оперативность в получении результатов: на выполнение одного анализа требуется от 1 до 30 минут.

Применять наши средства контроля сможет не только специалист, но и оператор после краткосрочной подготовки или стажировки.

Наши изделия для химического анализа характеризуются применением унифицированных и стандартизованных методов и методик из федеральных и отраслевых действующих документов. Ряд методик (на сегодня их 12 для измерений основных показателей качества воды) разработаны специалистами компании «Крисмас+» с внесением в Федеральный реестр методов анализа.

Характерно, что производимые изделия претерпевают постоянную модернизацию, что обусловлено периодическим изменением нормативной базы, улучшением средств комплектации и упаковки, совершенствованием аналитических рецептур и алгоритмов их применения.

Срок службы аналитической продукции для большинства изделий составляет не менее 1 года. Исключением являются некоторые аналитические растворы, имеющие небольшой срок годности. В наших методиках предусмотрено их восполнение самим потребителем с использованием готовых капсулированных смесей, либо аналитических концентратов. Несложные процедуры приготовления подробно описаны в прилагаемых руководствах. Важно, что применимость такого подхода нами показана в течение эксплуатации оборудования, что подтверждено работоспособностью анализа.

И конечно, необходимой составной частью любого изделия является документация: паспорт, гарантийные обязательства, специальное иллюстрированное руководство по применению. В руководстве предоставлена всесторонняя информация об изделии и регламентирующее выполнение анализа.

При всём разнообразии контролируемых показателей качества воды портативное лабораторное оборудование от компании «Крисмас+» представлено несколькими основными линейками изделий:

• Водно-химическими лабораториями, типа ВХЭЛ;
• Специализированными лабораториями типа НКВ-12.1;
• Тест-комплектами, а также соответствующими комплектами пополнения расходуемых материалов ко всему оборудованию. [3]

Средства комплектации изделий (в зависимости от типа и наименования изделия):

• Готовые к применению аналитические реагенты и растворы;
• Калиброванные средства дозировки реагентов и растворов;
• Контрольные шкалы образцов окраски для визуального колориметрирования;
• Материалы: бумага фильтровальная, индикаторная, хроматографическая;
• Лабораторная посуда;
• Портативные приборы: весы технические, фотоколориметр, кондуктометр, рН-метр, кислородомер;
• Вспомогательные принадлежности для отбора проб и выполнения анализа;
• Средства защиты: защитные перчатки, очки;
• Документация: паспорт, сертификаты, руководство и др.
  
  

рис. 1 Средства комплектации изделий


Ресурс изделий.
Укомплектованные в изделиях материалы позволяют выполнить, как правило, не менее (50-100) определений по каждому из показателей.

Рабочие параметры применения портативного оборудования при анализе:

• температура анализируемой пробы воды (10÷35) °С;
• температура и относительная влажность атмосферного воздуха, а также атмосферное давление – не регламентируются.

Ниже мы приводим краткие сведения об основных типах портативных лабораторий и тест-комплектах, широкое применение которых мы рекомендуем в процессе реконструкции энергетики. Данное оборудование, как показывает опыт его эксплуатации в теплоэнергетике и в работе производственных предприятий, обеспечивает эффективное достижение задач аналитического химического контроля и создаёт значительную экономию ресурсов.



Портативные экспресс-лаборатории модели ВХЭЛ предназначены для водно-химического контроля на объектах теплоэнергетики – котельных, паросиловых хозяйствах, производственных и жилищно-коммунальных предприятиях и т.п.

Помимо водно-химического контроля теплоэнергетического оборудования, данные лаборатории позволяют также контролировать процессы водоподготовки (водоочистки, коррекционной обработки и т.п.) по отдельным показателям непосредственно в производственных условиях, при отсутствии химической лаборатории или в дополнение к ней. Принцип действия изделия основан на использовании химико-аналитических и химико-физических методов.

Лаборатория ВХЭЛ поставляется в нескольких модификациях, предусматривающих дополнительное оснащение лаборатории приборами контроля воды –– рН-метрами, кондуктометрами, кислородомерами, а также дополнительными модулями-тест-комплектами. Это позволяет потребителю реализовать наиболее подходящий вариант аналитического контроля. Имеющиеся в изделии расходуемые материалы позволяют выполнить не менее 100 определений по каждому из показателей, за исключением определения сульфитов, а также нефтепродуктов (по 50 определений). Ресурс восполняется комплектом пополнения расходуемых материалов КП ВХЭЛ, который предназначен для замены предусмотренных в составе изделия химических реактивов и растворов, а также материалов, израсходованных и/или имеющих истёкший срок годности.

Поставляемые с января 2023 года лаборатории производятся в модернизированном исполнении, и позволяют выполнять контроль с учётом соответствующих нормативных документов, актуальных для данного направления контроля. Изделие ВХЭЛ поставляется в специальных настольных укладках, выполненных в виде раскрывающегося ящика, образующего рабочее место оператора. Лаборатории ВХЭЛ включают 2 вида настольных укладок: малую и большую. В укладках размещены секции с необходимыми для анализа средствами оснащения и документацией.

Охватывают выполнение контроля (в зависимости и модификации) по показателям, входящим в перечень при аналитическом химическом контроле производственных вод [3, 4]: аммиак, двуокись углерода свободная, железо общее, жёсткость общая, жёсткость кальциевая, кислород, кремниевая кислота (по SiO₂), нефтепродукты, нитраты, нитриты, окисляемость перманганатная (ХПК), рН, прозрачность и мутность, сульфиты, фосфаты и полифосфаты, хлориды, щёлочность общая.
Позволяют также проводить химический анализ природных вод, контроль оборудования при водоподготовке и др.


Рис. 2 Водно-химические экспресс-лаборатории модели ВХЭЛ-1 и ВХЭЛ-3



Cпециализированная настольная лаборатория НКВ-12.1 «Вода природная и водоподготовка» предназначена для аналитического контроля в различных технологиях водоподготовки, при анализе природных вод, воды водопроводных сетей питьевого и горячего водоснабжения, поверхностных водоисточников и т.п. Изделие применяется на промышленных и теплоэнергетических предприятиях, в цехах химводоочистки и др.

Укладка лаборатории НКВ-12.1, как и ВХЭЛ, также сформирована по модульно-секционному принципу, но частично с иным составом методов/методик, которые нацелены на контроль воды стадии водоподготовки, природной воды и др.

Лаборатория НКВ-12.1 обеспечивает выполнение контроля воды по 25 показателям: алюминий, аммоний, БПК, рН, гидрокарбонаты, двуокись углерода свободная, железо общее, жёсткость общая, карбонаты, кислород, кремниевая кислота (по Si), марганец, медь, минерализация, нитраты, нитриты, окисляемость перманганатная (ХПК), рН, прозрачность и мутность, сульфаты, фосфаты и полифосфаты, хлориды, хлор остаточный активный (суммарный, свободный, связанный), цветность, цинк, щёлочность.

Может поставляться в нескольких модификациях, предусматривающих дополнительное оснащение лаборатории приборами и модулями. [5]


Тест-комплект – функционально целостная совокупность средств, необходимых для выполнения количественного или полуколичественного химического экспресс-анализа воды. Применяются в ходе аналитического химического контроля при водоподготовке, химводоочистке, эксплуатации котлового оборудования, тепловых сетей и др.

Применение тест-комплектов позволяет в максимальной степени снизить расходы на проведение оперативного контроля, осуществлять его без привлечения высококвалифицированных сотрудников и дорогостоящего оборудования как в лаборатории, так и на месте отбора проб.


Рис. 3 Тест-комплекты


В составе тест-комплектов, в общем случае, находятся готовые к использованию химические реактивы, материалы, а также оборудование, принадлежности и документация, включающая методику выполнения контроля.

Тест-комплекты портативны, относительно несложны и удобны при выполнении аналитического контроля, могут поставляться также в составе лаборатории моделей ВХЭЛ в соответствующих модификациях. С их применением химический контроль выполняется согласно типовым или модифицированным методикам на основе стандартизованных методов, а для некоторых показателей (в определении которых, согласно НТД, применяют тестовый контроль) − также тест-методов.

Перечень тест-комплектов по наименованиям согласуется, как правило, с наименованиями определяемых показателей. Ниже в таблице 1 приведен перечень тест-комплектов для аналитического химического контроля.

Таблица 1
Наименование тест-комплектов для аналитического химического контроля

№ п/п	наименование	№ п/п	наименование
1	Активный хлор	23	Жёсткость кальциевая КВ
2	Алюминий	24	Общая жёсткость
3	Аммоний	25	Окисляемость перманганатная
4	Аммиак КВ	26	рН (водородный показатель)
5	Гидразин	27	рН, Аммоний
6	Двуокись углерода агрессивная	28	рН КВ
7	Двуокись углерода свободная	29	рН, ОЖ, Аммоний
8	Двуокись углерода в воде	30	Кислород КВ
9	Железо общее	31	Кислород растворенный (РК-БПК)
10	Кальций	32	Сероводород и сульфиды
11	Карбонаты, щелочность	33	Сульфаты
12	Кислотность	34	Сульфиты КВ
13	Кремниевая кислота КВ	35	Фосфаты
14	Кремний	36	Фосфаты КВ
15	Марганец	37	Хлориды
16	Масла и нефтепродукты в воде	38	Хлориды КВ
17	Медь	39	Цинк
18	Прозрачность и мутность	40	Щёлочность КВ
19	Нитраты	41	Набор для приготовления очищенной воды для химического анализа
20	Нитриты
21	Общая жёсткость ОЖ-1 (капельное титрование)	42	Набор для отбора и переноски проб при анализе котловой воды
22	Общая жёсткость (объёмное титрование)

Полный перечень тест-комплектов для аналитического химического контроля воды и других проб доступен на интернет-сайте ЗАО «Крисмас+» [4].

Также вы можете посмотреть видео на тему «Отечественные технологии аналитического химического контроля в российской энергетике»:

Работами научно-производственного объединения ЗАО «Крисмас+» также созданы технологии химического анализа: воздуха, почвы, пищевых продуктов, которые успешно применяются в аналитическом химическом контроле в различных секторах энергетики, о чём также мы упоминаем в связи с задачами реконструкции энергетической отрасли, охватывающей множество разнообразных предприятий и служб.

В частности, мы производим продукцию для химического контроля:

• При мониторинге окружающей среды (условно-очищенные сточные воды, рекреационная вода; газообразные выбросы; контроль состояния почвы);
• В санитарно-пищевом контроле (контроль качества пищевых продуктов, продовольственного сырья, контроль санитарного состояния пищевых предприятий, столовых).

Анализ воздуха и промышленных газовых выбросов – та область, где гораздо проще и удобнее использовать портативные средства, чем проводить измерения в лабораторных условиях. На рынке присутствует большое количество портативных средств самых разных производителей.

Представляем продукцию компании ЗАО «Крисмас+» в этом кластере:

• Индикаторные трубки модели ТИ-[ИК-К] − универсальный инструментарий для химического экспресс-контроля воздуха и промышленных газовых выбросов;
• Комплектные мини-экспресс-лаборатории и газоопределители − на основе индикаторных трубок для определения целого ряда компонентов.

Для отбора воздуха и газов применяются аспираторы серии НП-ЗМ, которые используются совместно с индикаторными трубками.


Для анализа почвы компания предлагает почвенные лаборатории и тест-комплекты. Можно определять кислотность, влажность, катионнообменную ёмкость почвы, содержание в почве главных катионов и анионов, фенолов и нефтепродуктов и другие показатели, актуальные при инвентаризационных работах на предприятиях. Методики выполнения анализа почв – стандартные (главным образом по соответствующим ГОСТам).

Ранцевая почвенная лаборатория модели РПЛ выполнена в виде рюкзака, весом не более 20 кг. Базовая модификация содержит всё необходимое для комплексного исследования почвы по 11 показателям. Расширенные модификации этих лабораторий могут содержать набор-укладку для фотоколориметрирования, кондуктометр и рН-метр.

Настольная почвенная лаборатория модели НПЛ отличается универсальной настольной укладкой. Её можно применять как в стационарной лаборатории, так и в условиях базового лагеря. Она выполнена в виде раскрывающегося кейса, который в открытом виде представляет собой профессиональное место оператора. Лаборатория содержит полный комплект для анализа почвы по 14 показателям, включая набор для приготовления вытяжек, рН-метр и кондуктометр. [7]



В сферу санитарно-пищевого анализа входит оценка доброкачественности пищевых продуктов и готовых блюд, а также санитарного состояния пищевых объектов, прежде всего предприятий общественного питания и имеющегося в них столового инвентаря.

Санитарно-пищевая экспресс-лаборатория СПЭЛ, как и другие наши лаборатории, разработана в соответствии с требованиями действующих нормативных документов. Позволяет проводить анализ продуктов питания и пищевого сырья, а также оценку санитарного состояния пищевых объектов.

Все процедуры проводятся непосредственно на пищевом объекте, без доставки образцов в лабораторию. Показатели при санитарно-пищевом анализе, определяемые СПЭЛ, включают более 20 показателей, показатели санитарного состояния – свыше 12 показателей.

Кроме этого, наша компания обеспечивает профессиональную информационную, консультационную, методологическую и сервисную поддержку.
Мы оперативно и с должным качеством решаем вопросы комплексного оснащения промышленных, учебных и научных лабораторий. [8]

1. РД 24.032.01 Нормы качества питательной воды и пара, организация водно-химического режима и химического контроля паровых стационарных котлов-утилизаторов и энерготехнологических котлов;
   РД 24.031.120 Нормы качества сетевой и подпиточной воды водогрейных котлов, организация водно-химического режима и химического контроля;
2. «Новый взгляд на показатели долговечности и надёжности портативного оборудования для контроля качества воды как пищевого и хозяйственного ресурса» Муравьёв А.Г. канд. хим. наук, директор производственно-лабораторного комплекса ЗАО «Крисмас+»; https://shop.christmas-plus.ru/catalog/;
3. «Направления развития технологий аналитического химического контроля при водоподготовке и эксплуатации котлового оборудования» Муравьёв А.Г. канд. хим. наук, директор производственно-лабораторного комплекса ЗАО «Крисмас+» https://shop.christmas-plus.ru/catalog/;
4. Электронный каталог продукции компании «КРИСМАС. https://shop.christmas-plus.ru/catalog/;
5. Руководство по аналитическому химическому контролю при водоподготовке и эксплуатации котлового оборудования/ под ред. к.х.н. А.Г.Муравьёва. - СПб.: «Крисмас+», 2023.-344с., илл.;
6. Мини-экспресс-лаборатория «Пчёлка-Р». Руководство по применению. Издание 6-е / Под редакцией к. х. н. Муравьёва А.Г. — СПб.: Крисмас+ 2021. — 88 с.
7. Химический анализ почвы. Руководство по применению почвенных лабораторий и тест-комплектов / Под ред. к.х.н. А.Г. Муравьёва. — Изд. 4-е, перераб. и дополн. СПб.: «Крисмас+», 2020. — 136 с.
8. Муравьёв А.Г., Филаткина И.А. Руководство по санитарно-пищевому анализу с применением портативного оборудования // СПб: «Крисмас+», 2020. — 240 c.

Подписывайтесь на наш канал в Ютюбе!
Вы всегда будете в курсе наших последних новостей и сможете наглядно познакомиться с нашей продукцией.

Контакты:
НПО ЗАО «Крисмас+»
191119, г. Санкт-Петербург, ул. Константина Заслонова, дом 6
Тел./факс: (812) 575-5407, 575-5543, 575-5791, 575-5081 8 (800) 302-9225 (бесплатный звонок по России)
E-mail: info@christmas-plus.ru