Эксплуатационные химические очистки водогрейных котлов

Общие положения

В процессе эксплуатации водогрейных котлов наблюдается образование отложений на внутренней поверхности обогреваемых труб водяного тракта. В зависимости от водного режима температурных условий поверхностей нагрева и конструктивных особенностей котла отложения могут образовываться на разных участках его тракта. Состав отложений и их количество (загрязненность) также зависят от этих условий и могут изменяться в значительных пределах. Отложения, как правило, состоят из окислов железа и из карбонатов и сульфатов кальция и магния. В отдельных случаях они содержат кремнекислые соединения (до 20–30 % по кремнию) или (при подпитке теплосети продувочной водой энергетических котлов) фосфаты (до 10–15 %). Количество отложений обычно изменяется в пределах 500–5500 г/м².

Отложения создают большое термическое сопротивление тепловому потоку от газов к нагреваемой воде, так как их теплопроводность значительно меньше теплопроводности металла. При определенной толщине отложений это приводит к перегреву металла труб выше допустимых пределов. Кроме того, окисные отложения могут ускорять коррозию металла труб.

Отложения вызывают также увеличение гидравлического сопротивления тракта водогрейных котлов, поэтому гидравлическое сопротивление может в известной мере служить индикатором степени загрязненности труб.

Эксплуатационная химическая очистка предназначена для удаления с внутренней поверхности труб образовавшихся отложений. Она должна производиться при загрязненности поверхностей нагрева котла 1000 г/м² и более или при увеличении гидравлического сопротивления котла в 1,5 раза по сравнению с гидравлическим сопротивлением чистого котла.

При длительном простое водогрейного котла после химической очистки внутренняя поверхность труб должна быть защищена от коррозии путем пассивации очищенных поверхностей и поддержания их в сухом состоянии.

Загрязненность котла и состав отложений определяются по анализам не менее 5 образцов длиной не менее 0,5 м, вырезанных из труб каждой поверхности нагрева котла в районе горелок и пола, из нижнего ряда труб нижнего конвективного пакета и верхнего ряда труб верхнего конвективного пакета.

Вырезки образцов труб и анализ отложений должны производиться после каждого отопительного сезона.

Необходимость проведения химической очистки перед каждым отопительным сезоном по результатам анализа вырезанных образцов и скорости увеличения гидравлического сопротивления в предыдущий отопительный период устанавливается комиссией под председательством главного инженера электростанции (начальника отопительной котельной) с учетом создания условий для надежной работы котлов в течение всего предстоящего отопительного сезона без проведения химических очисток.

При необходимости проведения химической очистки водогрейных котлов в период отопительного сезона она может осуществляться в соответствии с данными анализа отложений, полученными по образцам, вырезанным из конвективных пакетов только одного из котлов, где было замечено повышенное гидравлическое сопротивление.

В объем проекта теплофикационной установки с водогрейными котлами должны включаться схемы химической очистки и пассивации котлов, а также обезвреживания промывочных растворов. При работе водогрейных котлов на мазуте целесообразно выполнять совместный проект схем химической очистки и установки для обезвреживания обмывочных вод конвективных поверхностей нагрева котлов.

При проектировании схем химической очистки и установки для обезвреживания обмывочных вод согласно инструкции следует использовать «Руководство по проектированию обработки и очистки производственных сточных вод тепловых электростанций».

К началу отопительного сезона теплофикационная установка должна быть оборудована схемой химической очистки всех установленных водогрейных котлов; все оборудование схемы и арматура должны быть отревизированы и находиться в работоспособном состоянии. На случай необходимости очистки котлов в период отопительного сезона должны быть заготовлены реагенты, применявшиеся при предыдущей очистке.

При подготовке и проведении работ по химической очистке водогрейных котлов необходимо соблюдать правила техники безопасности при эксплуатации теплосилового оборудования электростанций или котельной.

Технологические режимы очистки

Технологический режим химической очистки выбирается на основании определения состава и количества образовавшихся отложений, удаленных с поверхности вырезанных из котла образцов труб.

Для химических очисток водогрейных котлов в зависимости от состава и количества отложений можно использовать в качестве моющих реагентов соляную и сульфаминовую кислоты, концентрат или конденсат низкомолекулярных кислот (НМК). Характеристики этих и ряда других применяемых при химических очистках реагентов приведены в приложении.

Для удаления отложений, состоящих из карбонатов и окислов железа, при загрязненности более 1500 г/м² целесообразно применение соляной кислоты с предварительным щелочением растворами едкого натра, кальцинированной соды или их смеси. Количество циклов обработки щелочью и кислотой в этих случаях определяется в лабораторных условиях при очистке образцов с максимальной (из вырезанных образцов) загрязненностью и корректируется в процессе химической очистки по данным химического контроля.

При очистке отложений, содержащих кремний, в щелочной раствор и в раствор соляной кислоты необходимо добавление фтористых солей аммония или натрия.

Для гашения пены, образующейся в процессе очистки соляной кислотой, целесообразно применение пеногасителей, например фракция С₅–С₆ синтетических жирных кислот.

Последовательность технологических операций при химической очистке определяется в режимной карте.

Для обеспечения полноты удаления отложений в процессе очистки необходимо выдерживать следующие скорости движения растворов реагентов и отмывочной воды: при обработке химическими реагентами и промежуточных водных отмывках – не менее 0,3 м/с, при окончательной водной отмывке – не менее 1,5 м/с.

Обработка растворами щелочи и кислоты производится с циркуляцией их по замкнутому контуру. Отработанные растворы и отмывочная вода после промежуточных водных отмывок направляются в систему обезвреживания промывочных растворов. Отмывочная вода при окончательных водных отмывках направляется в теплосеть после удовлетворительных анализов.

При выполнении всех технологических операций (за исключением окончательной водной отмывки сетевой водой по рабочей схеме) для водных отмывок и приготовления растворов реагентов используется техническая вода, прошедшая механическую очистку на сеточных фильтрах. Ориентировочное количество воды, затрачиваемое на каждую водную отмывку, составляет 10 – 15 объемов котла.

4.8.5. Важнейшие реагенты для удаления отложений из водогрейных
и паровых котлов низкого и среднего давлений

1. Соляная кислота техническая и ингибированная.

2. Серная кислота контактная, техническая.

3. Сульфаминовая кислота.

4. Концентрат или конденсат низкомолекулярных органических кислот (HMK).

5. Трилон Б – этилендиаминтетрауксуснокислый натрий (ЭДТ Na₂).

6. Фторид натрия или бифторид аммония.

7. Силикат натрия (жидкое стекло или силикат-глыба).

8. Щелочные реагенты: едкий натр, кальцинированная сода, тринатрийфосфат, бикарбонат натрия (двууглекислая сода), аммиак, известь.

9. Нитрит натрия – азотистокислый натрий.

10. Пеногаситель – смесь дикарбоновых кислот C₅ – С₆.

11. Ингибиторы: уротропин, ПБ-5, тиомочевина, тиосульфат натрия, ОП-7, ОП-10, каптакс, катапин.

Серная кислота может применяться только при отсутствии в котле кальциевых накипей, т. е. содержащих СаСОз.

Для предпускового щелочения водогрейных и паровых котлов с давлением до 4 МПа применяются:

Виды основных моющих растворов и режимы их применения.

1. Соляная кислота техническая – 2–6 % HCl; уротропин – 0,8–1,2 %, дикарбоновые кислоты С₅ – С₆ – 0,02–0,05 % (только при содержании в отложениях более 10 % СаСО₃, температура (60 ± 5) °С; продолжительность 6–8 ч.

Раствор пригоден как для промывки травлением, так и при циркуляционной промывке.

2. Соляная кислота ингибированная – 2–6 % HCl, уротропин – 0,5 %, дикарбоновые кислоты С₅ – C₆ – 0,02–0,05 %. Все остальные условия те же, что и у раствора 1; применим при наличии в отложениях более 10 % SiO₂, в воде 1 % NaF.

3. Сульфаминовая кислота – 2–3 % HSO₃NH₂, моющее средство ОП-7 или
ОП-10 – 0,1 %, каптакс – 0.02 % температура (95 ± 5) °С, продолжительность 6–7 ч.

4. Низкомолекулярные кислоты (НМК) 7–10 % в пересчете на уксусную кислоту, моющее средство ОП-7 или ОП-10 0,1 %; температура (90 ± 5) °С; продолжительность 6–8 ч. НМК рекомендуется применять в основном для удаления карбонатных отложений из паровых и водогрейных котлов, трубопроводов тепловых сетей и теплообменников с латунными трубками.

5. Растворы для щелочения и нейтрализации

NaOH 2–3 %,

или Na₂CO₃ 3–5 %,

или смесь NaOH + Na₂CO₃ по 2,5 %,

или аммиак до 1 % или до

рН = 10...10,5.

Все растворы без аммиака можно кипятить.

6. Растворы для пассивации промытой поверхности, особенно при намечаемом простое котлов в резерве: метасиликита натрия Na₂SiO₃ – 0,5 % при 60–80 °С; нитрита натрия NaNO₂ – 1 % с аммиаком – 0,5 % при 50–55 °С; аммиака 0,5 % при 60–80 °C (при простое не более 5 суток).

Контрольные вопросы

1. Условия выделения карбоната кальция.

2. Перечислите процессы образования накипи в водогрейных котлах.

3. В чем заключается оценка интенсивности накипеобразования в водогрейном оборудовании?

4. Основные физико-химические процессы, протекающие в воде котлоагрегатов.

5. Выделения твердой фазы в форме накипи и шлама.

6. Состав, структура и физические свойства отложений в парогенераторах.

7. Условия образования твердой фазы из солевых растворов.

8. Условия образования железоокисных и железофосфатных накипей.

9. Образование отложений на поверхностях конденсаторов.

10. Отложения на проточной части паровых турбин.

11. Образование отложений в водогрейном оборудовании.

12. В чем заключается сущность химических очисток теплоэнергетического оборудования?

13. Цель и задачи предпусковой очистки.

14. Когда производится эксплуатационная очистка?

15. Эксплуатационная очистка паровых турбин.

16. Эксплуатационная химическая очистка водогрейных котлов.

17. Перечислите важнейшие реагенты для удаления отложений в теплоэнергетическом оборудовании.

Глава пятая