СПОСОБ ПАРОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ КОТЕЛЬНЫХ ТРУБ ОТ ОТЛОЖЕНИЙ Российский патент 2007 года по МПК F28G9/00 

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к парохимической очистке внутренних поверхностей котельных труб от отложений как эксплуатационных (солевых), так и от продуктов атмосферной коррозии (железооксидных).

Известен способ очистки внутренних поверхностей котельных труб от отложений путем промывки их водным раствором химического реагента, в качестве которого используется вещество из класса комплексонов [1] - аналог. Недостатками данного способа являются большие расходы водно-химического раствора по разомкнутому контуру (до 300 т/ч) и малая удельная очищающая способность (не более 0,05 г на 1 кг раствора).

Известен также способ очистки внутренних поверхностей котельных труб от отложений путем продувки их перегретым паром с дозированной подачей химического реагента [2] - прототип. При этом в качестве химического реагента согласно [2] используется кислород. Способ осуществляется при температуре перегретого пара более 175°С и давлении пара более 0,8 МПа. Недостатками данного способа являются малая удельная очищающая способность (не более 0,3 г на 1 кг пара) и ограничение очищающей способности по исходному удельному количеству железооксидных отложений (до 200 г/м²).

Достигаемым результатом изобретения является повышение эффективности очистки внутренних поверхностей котельных труб от отложений.

Указанный результат обеспечивается тем, что в способе очистки внутренних поверхностей котельных труб от отложений путем их продувки перегретым паром с дозированной подачей в него химического реагента согласно изобретению в качестве химического реагента используют водные растворы комплексонов при их концентрации в парохимической среде от 0,1 до 5,0 мас.%, а очистку проводят при давлении пара 0,2-0,7 МПа и температуре прогрева поверхностей котельных труб в интервале 130-170°С.

При этом для очистки от соединений магния и кальция используют водные растворы комплексонов, создающих рН парохимической среды от 7 до 11, а для очистки от соединений меди, двухвалентного и трехвалентного железа используют водные растворы комплексонов, создающих рН парохимической среды от 1 до 6 с последующей нейтрализацией отработанной среды.

При применении комплексонов в качестве химического реагента при температуре парохимической среды от 130 до 170°С все удаляемые примеси будут связаны с комплексонами, образуя комплексонаты. При этом они будут находиться только в растворенном состоянии, и со снижением температуры парохимической среды по тракту очистки повторного выпадения комплексонатов на поверхностях нагрева происходить не будет.

В качестве комплексонов предпочтительно использование этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) и ее солей. Основным преимуществом ЭДТА и ее солей является их универсальность, т.е. способность комплексования со всеми катионами, присутствующими в воде теплоэнергетических установок. При этом прочность образуемых комплексонатов существенно больше, чем для комплексонатов, образующихся с анионами других органических кислот.

В интервале температур 130÷170°С процесс образования комплексонатов протекает с максимальными скоростями, а коррозионные потери чистого железа минимальные. При параметрах пара с температурой ниже 130°С эффективность парохимической очистки недостаточная. При температуре более 170°С резко возрастают коррозионные потери чистого железа. При температуре 240°С и выше создаются условия для обратного процесса, а именно термического разложения образованных комплексонатов и выпадения их на внутренних поверхностях очищаемого тракта.

Давление пара в диапазоне 0,2÷0,7 МПа обеспечивает соответствующий режим парохимической среды по температуре, скорости и расходу реагента. При давлении пара 0,2 МПа температура насыщения равна 119,6°С. При давлении 0,7 МПа температура насыщения равна 164,2°С. Максимальная эффективность парохимической очистки обеспечивается при перегреве пара не более чем на 10-15°С. При давлении менее 0,2 МПа не обеспечивается достаточный массовый расход парохимической среды, а при давлении пара более 0,7 МПа и температуре более 170°С возрастают коррозионные потери чистого железа.

Концентрация водных растворов комплексонов в парохимической среде составляет от 0,1 до 5,0 мас.%. Это связано с тем, что при концентрации менее 0,1% эффективность очистки снижается, а получение парохимической среды с концентрацией более 5,0% ограничено растворяющейся способностью комплексонов.

На чертеже представлена графическая зависимость константы нестойкости комплекса рК (удаляемых отложений) от величины рН среды [3]. Из этой зависимости видно, что процесс образования комплексонатов всех соединений, находящихся в эксплуатационных отложениях, зависит от величины рН парохимической среды. Таким образом, создавая необходимое значение рН можно селективно удалять различные отложения. Как видно из графика, для очистки от соединений магния и кальция целесообразно использовать водные растворы комплексонов, создающих рН парохимической среды от 7 до 11, а для очистки от соединений меди, двухвалентного и трехвалентного железа - водные растворы комплексонов, создающих рН парохимической среды от 1 до 6. На выходе из контура очистки отработанная парохимическая среда проходит соответствующую нейтрализацию.

Выбранные параметры парохимической среды позволяют увеличить удельный вынос отложений до 1 г/кг и производить очистку котельных труб от продуктов атмосферной коррозии и от всего спектра химических соединений, содержащихся в эксплуатационных отложениях, при их удельном количестве до 1000 г/м².

Пример 1. Перегретый пар с давлением 0,5 МПа и температурой 160°С подавали на очищаемую поверхность экранных труб котла с расходом 12,0 т/ч. Перец входом перегретого пара в экранные трубы от узла приготовления и подачи химических реагентов насосом-дозатором подавался водный раствор комплексона с требуемым рН и расчетной концентрацией. Технология очистки состояла из 5 этапов.

Этап №1. Удаление трехвалентного железа.

Применяемый комплексен - ЭДТА.

Параметры парохимической среды:

- рН 2,0;

- концентрация химических реагентов 0,2%;

- время очистки 4 часа.

Этап №2. Удаление металлической меди и ее соединений.

Применяемый комплексен - однозамещенная соль ЭДТА.

- рН 4.0;

- концентрация химических реагентов 0,5%;

- время очистки 4 часа.

Этап №3. Удаление двухвалентного железа.

Применяемый комплексон - двухзамещенная соль ЭДТА (трилон Б).

- рН 5,0;

- концентрация химических реагентов 0,7%;

- время очистки 4 часа.

Этап №4. Удаление кальциевых соединений.

Применяемый комплексон - трехзамещенная соль ЭДТА.

- рН 8,0;

- концентрация химических реагентов 1,5%;

- время очистки 4 часа.

Этап №5. Удаление магниевых соединений.

Применяемый комплексон - четырехзамещенная соль ЭДТА.

- рН 10;

- концентрация химических реагентов 3,0%;

- время очистки 4 часа.

Удельная загрязненность экранных труб до очистки находилась на уровне 384 г/м². После очистки загрязненность снизилась до 24 г/м². Время очистки составило 20 часов.

Пример 2. Перегретый пар с давлением 0,7 МПа и температурой 170°С подавали на очищаемую поверхность экранных труб котла с расходом 15,0 т/ч. Перед входом перегретого пара в экранные трубы от узла приготовления и подачи химических реагентов, насосом-дозатором подавался водный раствор комплексона с требуемым рН и расчетной концентрацией. Технология очистки состояла из 5 этапов, указанных в первом примере.

Удельная загрязненность экранных труб до очистки находилась на уровне 428 г/м². После очистки загрязненность снизилась до 32 г/м². Время очистки составило 20 часов.

Пример 3. Перегретый пар с давлением 0,2 МПа и температурой 130°С подавали на очищаемую поверхность экранных труб котла с расходом 7,0 т/ч. Перед входом перегретого пара в экранные трубы от узла приготовления и подачи химических реагентов, насосом-дозатором подавался водный раствор комплексона с требуемым рН и расчетной концентрацией. Технология очистки состояла из 5 этапов, указанных в первом примере.

Удельная загрязненность экранных труб до очистки находилась на уровне 254 г/м². После очистки загрязненность снизилась до 38 г/м². Время очистки составило 20 часов.

Источники информации

1. Эксплуатационные химические очистки прямоточных котлов по упрощенной технологии / А.П. Мамет, Г.И. Алейников, В.А. Таратута, В.А. Песков, Г.К. Дробот, И.В. Макаров // Теплоэнергетика, №10, 1971, стр.63-66.

2. Авторское свид. СССР №976761, МКИ F22B 37/48, 1980.

3. Применение комплексонов в теплоэнергетике / Т.Х. Маргулова // Москва, Энергоатомиздат, 1986, стр.15.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для парохимической очистки внутренних поверхностей котельных труб от отложений как эксплуатационных (солевых), так и от продуктов атмосферной коррозии (железооксидных). Способ включает продувку очищаемых поверхностей перегретым паром с дозированной подачей в него химического реагента. В качестве химического реагента используют водные растворы комплексонов при их концентрации в парохимической среде от 0,1 до 5,0 мас.%, а очистку проводят при давлении пара 0,2-0,7 МПа и температуре прогрева поверхностей котельных труб в интервале 130-170°С. Способ обеспечивает повышение эффективности очистки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ очистки внутренних поверхностей котельных труб от отложений путем их продувки перегретым паром с дозированной подачей в него химического реагента, отличающийся тем, что в качестве химического реагента используют водные растворы комплексонов при их концентрации в парохимической среде от 0,1 до 5,0 мас.%, а очистку проводят при давлении пара 0,2-0,7 МПа и температуре прогрева поверхностей котельных труб в интервале 130-170°С.2. Способ очистки котельных труб по п.1, отличающийся тем, что при очистке от соединений магния и кальция используют водные растворы комплексонов, создающих рН парохимической среды от 7 до 11.3. Способ очистки котельных труб по п.1, отличающийся тем, что при очистке от соединений мели, двухвалентного и трехвалентного железа используют водные растворы взомплексонов, создающих рН парохимической среды от 1 до 6 с последующей нейтрализацией отработанной среды.