СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ КОРРОЗИИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБОК ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА Российский патент 1996 года по МПК C23F11/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к системам шариковой очистки конденсаторов паровых турбин и других теплообменников, охлаждаемых морской или сильно минерализованной водой.

Известен способ предотвращения коррозии и отложений на внутренней поверхности трубок теплообменного аппарата с применением системы шариковой очистки путем дозирования пленкообразующего ингибитора коррозии в охлаждающую воду [1] аналог.

Недостаток этого способа заключается в том, что он требует повышенного расхода реагентов из-за большой продолжительности процесса образования защитной пленки на внутренней поверхности конденсаторных трубок, что приводит к загрязнению окружающей среды, так как дозировка реагента ведется на величину расхода циркуляционной воды через теплообменный аппарат.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ предотвращения коррозии внутренней поверхности трубок теплообменного аппарата в процессе ее очистки пропусканием через трубки пористых шариков из эластичного материала, предусматривающий предварительную пропитку шариков ингибитором коррозии [2] прототип.

Предварительно насыщенные ингибитором пористые шарики благодаря своим очищающим свойствам в сочетании со способностью удерживать ингибитор не только очищают внутреннюю поверхность конденсаторных трубок, но и непрерывно покрывают ее тонким слоем защитной пленки.

Данный способ позволяет сократить расход ингибитора, однако он остается все же достаточно существенным из-за быстрого вымывания реагента из шариков, что, кроме того, вызывает необходимость частого повторения их заполнения ингибитором.

Цель изобретения сокращение расхода дефицитных и дорогостоящих реагентов, предотвращение значительного загрязнения химическими реагентами циркуляционных вод и сокращение времени формирования защитной пленки на внутренней поверхности теплообменных труб.

Для достижения указанной цели в способе предотвращения коррозии внутренней поверхности трубок теплообменного аппарата в процессе его очистки пропусканием через трубки пористых шариков из эластичного материала и предусматривающем предварительную пропитку шариков ингибитором коррозии в качестве пористых шариков используют шарики, имеющие облой.

При этом в качестве ингибитора коррозии может быть использован насыщенный раствор сернокислого железа или смесь растворов сернокислого железа и раствора трилона Б 0,02-1,00% при рН 1,5-2,0.

После пропитки ингибитором коррозии до ввода в трубки шарики в соответствии с изобретением могут быть подвергнуты сушке с повторением операций пропитки и сушки не менее двух раз до образования сухих солей.

Способ может быть проведен в два этапа, на первом из которых в трубки теплообменника вводят шарики, пропитанные раствором ингибитора, а на втором
с ингибитором в виде сухих солей.

Наличие отличительных признаков по сравнению с прототипом свидетельствует о соответствии заявленного изобретения критерию "новизна".

Причинно-следственная связь между отличительными признаками и целью заявленного изобретения заключается в том, что поскольку ингибитором пропитывают шарики, имеющие облjй, то в процессе очистки происходит более длительное вымывание ингибитора из пор шарика через микропоры облоя, что снижает расход ингибитора, затраты и вредное воздействие на окружающую среду.

Использование в качестве ингибитора коррозии насыщенного раствора сернокислого железа или смеси растворов сернокислого железа и раствора трилона Б 0,02-1,00% при рН 1,5-2,0 обеспечивает, как показали эксперименты, наиболее эффективное его воздействие.

Сушка шариков после пропитки ингибитором коррозии до ввода в трубки не менее двух раз до образования сухих солей повышает степень насыщенности шарика ингибитором, увеличивая число циклов очистки от одной пропитки шарика.

Проведение цикла очистки в два этапа, на первом из которых в трубки теплообменника вводят шарики, пропитанные раствором ингибитора, а на втором - с ингибитором в виде сухих солей, позволяет провести предварительную непродолжительную кислотную промывку трубок с последующим более длительным воздействием пленкообразующего ингибитора.

Облой на пористых шариках образуется при их изготовлении (после горячего прессования) и представляет собой внешнюю оболочку с размером пор от 0,05 до 0,20 мм, в то время как губчатые резиновые шарики имеют размер пор от 0,5 до 2,0 мм. На заводах-изготовителях облой обычно удаляют для обнажения пористой структуры шарика. Согласно заявленному техническому решению облой на шариках сохраняют, что свидетельствует о неординарном подходе к решению проблемы (о неочевидности решения) и, следовательно, о соответствии заявленного изобретения критерию "изобретательский уровень".

Возможность использования изобретения на действующих электростанциях позволяет сделать вывод о соответствии его критерию "промышленная применимость".

Технологическая схема реализации изобретения достаточно проста и не требует графических иллюстраций. Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

В теплообменный аппарат, имеющий систему шариковой очистки, вводят шарики с облоем, предварительно пропитанные ингибитором коррозии, при этом в качестве ингибитора коррозии используют насыщенный раствор сернокислого железа или смесь растворов сернокислого железа и однопроцентного раствора трилона Б при рН 1,5-2,0. До ввода шариков в трубки после пропитки ингибитором коррозии шарики подвергают сушке (один из вариантов изобретения), повторяя операции пропитки и сушки не менее двух раз до образования сухих солей. При этом в процессе очистки трубок от отложений и нанесения защитной пленки обработку их внутренней поверхности ведут в два этапа, на первом из которых в трубки теплообменника вводят шарики, пропитанные раствором ингибитора с рН 1,5-2,0, а на втором с ингибитором в виде сухих солей.

На чертежах показан вид со стороны сечения, проходящего через центр шариков, используемых для очистки: на фиг.1 сечение губчатого шарика до заполнения ингибитором; на фиг.2 шарика, пропитанного насыщенным раствором сернокислого железа (два цикла пропитки и сушки) с внесением в него около 4 г сернокислого железа; на фиг.3 шарика, пропитанного раствором сернокислого железа и 0,02%-ным раствором трилона Б с внесением в него около 5 г наполнителя.

Шарики с повышенным содержанием трилона Б 1,0% используют для удаления отложений в конденсаторных трубках, имеющих повышенное содержание солей жесткости свыше 30% и соединений железа свыше 40%
Пример 1
Отрабатывались режимы получения защитной пленки при обработке очищаемой поверхности шариками, смоченными ингибитором коррозии.

Раствор для пропитки состоял из насыщенного раствора сернокислого железа совместно с 1%-ным раствором трилона Б. Один шарик впитывает в себя около 10 мл раствора. За два месяца испытаний было израсходовано около 2 л раствора. Ориентировочный годовой расход реагентов при нанесении и поддержании защитной пленки составлял до 1 кг железного купороса и 0,2 кг трилона Б при расчете на одну обрабатываемую трубку конденсатора.

Испытания были проведены в три этапа. На первом этапе в течение семи дней вводилось повышенное количество шариков 130 шт, смоченных ингибитором коррозии.

На втором этапе длительностью 1400 ч (2 мес) производилось поддержание защитных свойств пленки путем дозировки в течение суток трех шариков, пропитанных ингибитором коррозии.

Периодичность циркуляции шарика по рабочим трубкам устанавливалась после 4-5 мин циркуляции ингибированного шарика (4-5 проходов) с помощью реле времени и составляла один проход через 5 мин.

На третьем этапе испытаний длительностью 900 ч в контуре находился ингибированный шарик с периодичностью циркуляции один проход через 5 мин с заменой шарика через неделю эксплуатации. В этой серии испытаний использовались шарики с облоем отечественного производства, средней твердости с исходным диаметром 29,5-30,0 мм.

Испытания показали, что шарики с облоем в условиях эксплуатации начинают изнашиваться спустя неделю эксплуатации при указанной выше периодичности циркуляции, то есть выдерживают более 2000 циклов, в то время как шарики без облоя имеют более низкую в 3-4 раза стойкость к изнашиванию.

После завершения испытаний был произведен демонтаж трубок из контура и их разрезка на образцы длиной 150 мм для осмотра внутренней поверхности.

При осмотре внутренней поверхности отрезков трубок выявлено, что на рабочих трубках, по которым циркулировал ингибированный шарик, образовалась тонкая защитная оксидная пленка вишневого цвета. Трубки, по которым не циркулировал шарик, покрылись слоем солевых отложений толщиной 0,1-0,2 мм.

Пример 2
Отрабатывались режимы получения защитной пленки при введении в контур циркуляции шариков, содержащих ингибитор коррозии в сухом состоянии внутри пор.

За счет пропитывания шариков водой в самом контуре (при циркуляции такого шарика по трубкам) происходит постепенное растворение и вымывание из пор шарика ингибитора коррозии.

Предварительные испытания показали, что при внесении в шарик 10 г ингибитора (в сухом виде) в контуре при циркуляции шарика (один проход через 20-30 с) обеспечивается следующая концентрация соединений железа: 9000 мкг/л Fe после 1 мин циркуляции, 960 мкг/л Fе после 2 мин, 380 мкг/л Fe после 8 мин (исходная вода без дозировки ингибитора содержит 120 мкг/л Fe). Однако такой шарик застревает в трубке в течение 1-2 мин. При шарике, заполненном 5-6 г ингибитора, постепенно в контуре, где он циркулирует, обеспечивается следующая концентрация железа: 1360 мкг/л Fe после 1 мин, 880 мкг/л Fe после 2 мин, 500 мкг/л Fe после 5 мин, 400 мкг/л Fe после 6 мин. Такой шарик быстро размягчается и сразу проходит через трубку.

Как показали предварительные испытания, указанная технология дозировки сухого шарика (5-6 г ингибитора) позволяет более длительное время (в 2-3 раза дольше) поддерживать определенную концентрацию ингибитора в контуре, чем при смачивании шарика раствором ингибитора, а также еще более упростить технологию его ввода в контур.

Длительность этой серии была 1680 ч. Испытания были проведены в три этапа.

На первом этапе в течение одной недели для форсированного нанесения пленки в контур были постепенно введены 65 шариков, смоченных ингибитором коррозии по технологии предыдущей серии испытаний.

После 5 мин циркуляции шарик извлекался и заменялся на пропитанный ингибитором. Это составило около 50% всех шариков, введенных в контур в третьей серии.

На втором этапе в течение двух недель в контур вводилось по три сухих шарика (5-6 г ингибитора в каждом шарике) три раза в неделю (всего 18 шариков).

На третьем этапе в контур вводились по три сухих шарика один раз в неделю (всего 21 шарик).

За период испытаний в третьей серии было введено 128 шариков, что в 2,4 раза меньше количества шариков, введенных в предыдущей серии испытаний (310 шариков).

Периодичность циркуляции шарика по рабочим трубкам устанавливалась после 4-5 мин ручного управления (один проход через 20-30 с) с последующим переводом на автоматический режим по реле времени с периодом ввода 5 мин.

За период испытаний усредненная температура пара в конденсаторе составляла 39^oC, максимальная 45^oС.

Усредненная температура воды перед трубками 25^oС, максимальная 29^oС, минимальная 16^oС.

После завершения испытаний был произведен демонтаж трубок из контура и их разрезка на образцы (100-150 мм) для осмотра внутренней поверхности.

При осмотре выявлено, что на рабочих трубках, по которым циркулировал ингибированный шарик, образовалась тонкая защитная оксидная пленка коричневого цвета.

Трубки, по которым не циркулировал шарик, покрылись тонким слоем солевых отложений вместе с продуктами коррозии медного сплава.

Опробованная технология дозировки сухих ингибированных шариков снижает расход реагентов для образования и поддержания защитных свойств оксидной пленки не менее, чем в 2,4 раза (по сравнению с количеством шариков, введенных в предыдущей серии испытаний).

Кроме того, реализация изобретения позволяет упростить схему дозировки ингибированных шариков и сохранить их механические свойства при длительном хранении.

Источники информации:
1. Энергохозяйство за рубежом. Энергоатомиздат, 1990, N 6, с. 6-8.

2. К.Г. Харитонов. Шариков хватает. Изобретатель и рационализатор, 1993, N 7, с. 14.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах шариковой очистки конденсаторов паровых турбин и других теплообменников, охлаждаемых морской или сильно минерализованной водой. Для предотвращения коррозии в процессе очистки трубок теплообменника через очищаемые трубки пропускают предварительно пропитанные ингибитором коррозии пористые шарики из эластичного материала, имеющие облой. Благодаря микропористой структуре облоя вымывание ингибитора из шариков происходит медленно, что уменьшает расход реагента. В качестве ингибитора коррозии используют насыщенный раствор сернокислого железа или смесь насыщенного раствора сернокислого железа и 0,02-1,00 мас.% раствора трилона Б при pН 1,5-2,0. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ предотвращения коррозии внутренней поверхности трубок теплообменного аппарата в процессе их очистки, включающий пропускание через трубки пористых шариков из эластичного материала, предварительно пропитанных ингибитором коррозии, отличающийся тем, что через трубки пропускают шарики, имеющие облой. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве ингибитора коррозии используют насыщенный раствор сернокислого железа или смесь насыщенного раствора сернокислого железа и 0,02-1,00 мас. раствора трилона Б при рН 1,5-2,0. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что пропитанные ингибитором коррозии шарики перед пропусканием через трубки дополнительно подвергают сушке до образования сухих солей, повторяя пропитку и сушку не менее двух раз. 4. Способ по п.1 или п.3, отличающийся тем, что шарики пропускают через трубки в два этапа: сначала шарики, пропитанные раствором ингибитора коррозии, затем с ингибитором коррозии в виде сухих солей.