СПОСОБ ПАРО-ХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ И ПАССИВАЦИИ ВНУТРЕННИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТЕПЛООБМЕННЫХ ТРУБ Российский патент 2014 года по МПК F28G9/00 

Изобретение относится к энергетике, в частности к способам очистки теплообменных аппаратов от отложений и их последующей пассивации, и может быть использовано в энергетической, машиностроительной и других областях народного хозяйства.

Известен способ очистки и пассивации тракта рабочей среды паровых котлов путем обработки указанного тракта парокислородной смесью (Авторское свидетельство SU №976761, ³F22В 37/48, 1980). Недостатком этого способа является низкая эффективность при удалении отложений, образовавшихся в процессе эксплуатации, в частности железо-оксидных соединений.

Известен способ паро-химической очистки от эксплуатационных отложений внутренних поверхностей теплообменных труб, характеризующийся их продувкой водяным паром, в который в процессе продувки вводится двухзамещенная натриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (Полевич А.Н. Паро-химическая очистка от эксплуатационных отложений внутренних поверхностей нагрева водогрейного котла типа ПТВМ-180. Энергосбережение и Водоподготовка, №2, 2009 г., стр.25-27). Недостатками этого способа являются высокая степень коррозионного износа металла в процессе очистки, невозможность проведения очистки при высоких температурах.

Известен способ паро-химической очистки и пассивации внутренних поверхностей теплообменных труб, характеризующийся их продувкой водяным паром с окислителем и активаторами процесса очистки, выбранный авторами в качестве прототипа. Недостатками этого способа являются низкая эффективность при удалении отложений, образовавшихся в процессе эксплуатации, в частности железо-оксидных соединений, коррозионное воздействие на металл, что снижает в дальнейшем надежность работы оборудования, а также зависимость эффективности от величины температуры очищаемых поверхностей. Целью предлагаемого способа является повышение эффективности очистки внутренних поверхностей теплообменных труб от отложений, снижение коррозионных потерь с очищаемой поверхности котельной стали, повышение надежности оборудования в последующей эксплуатации.

Техническим результатом, достигаемым использованием изобретения, является повышение эффективности очистки и пассивации внутренних поверхностей теплообменных труб за счет поддержания температуры металла теплообменных труб на нужном уровне в диапазоне 150-550°С, повышение эффективности очистки и пассивации внутренних поверхностей теплообменных труб, а также уменьшение коррозионного воздействия на металл очищаемых поверхностей за счет проведения процесса в три стадии при последовательном дозировании в поток пара газообразных реагентов в следующей очередности: углекислого газа, водорода и кислорода. Техническим результатом предложенного изобретения является также возможность проведения очистки и пассивации в процессе эксплуатации теплообменных аппаратов и устройств без их остановки и расхолаживания («на ходу»), поддерживая нужный уровень температуры (150-550°С) теплоносителя с наружной стороны поверхности очищаемых теплообменных труб, что не позволяет сделать ни один из известных авторам способ.

Поставленная цель решается, а технический результат достигается тем, что в способе паро-химической очистки и пассивации внутренних поверхностей теплообменных труб, характеризующимся их продувкой водяным паром с окислителем и активаторами процесса очистки, дополнительно, с целью интенсификации процесса очистки и повышения надежности, наружные поверхности теплообменных труб при проведении паро-химической очистки обогреваются теплоносителем, а в поток водяного пара, подаваемый во внутренние поверхности теплообменных труб, в процессе их продувки поочередно в определенной последовательности вводят газообразные реагенты, причем вначале вводят углекислый газ, затем водород и в завершение процесса вводят кислород.

Способ осуществляется следующим образом. В паровую среду в интервале температур от 450 до 550°С дозируются последовательно следующие газообразные реагенты: углекислый газ, водород, кислород. Эксплуатационная очистка парогазовой смесью (ПГС) на основе углекислого газа котельных труб от эксплуатационных отложений, состоящих на 98% из железо-оксидных отложений, происходит по следующим реакциям:

2СO₂→2СО+O₂

Fе₂O₃+3СО→2Fe+3СO₂

Активация железо-оксидных эксплуатационных отложений производится парогазовой смесью на основе водорода по следующим реакциям:

Fе₃O₄+4Н₂→3Fe+4H₂O

Fе₂O₃+2Н₂→2Fe+3Н₂O

Парокислородная пассивация протекает по следующим реакциям:

6FeO+O₂→2Fе₃O₄

3Fe+2O₂→Fе₃O₄

Пример. Перегретый пар с давлением 2,5 МПа и температурой 500°С подавали в теплообменную трубу (ТОТ) с расходом 50 кг/ч и со скоростью 50-60 м/с. Перед входом перегретого пара в ТОТ от узла дозирования газообразных реагентов поочередно подавали углекислый газ, водород и кислород.

Пример 1.

Очистка парогазовой смесью на основе углекислого газа.

Параметры парогазовой смеси:

- температура 500°С;

- давление 2,5 МПа;

- скорость 50÷60 м/сек;

- расход 50 кг/ч;

- концентрация углекислого газа в паровой среде 2 г/кг.

Активация парогазовой смесью на основе водорода.

Параметры парогазовой смеси:

- температура 500°С;

- давление 2,5 МПа;

- скорость 50-60 м/сек;

- расход 50 кг/ч;

- концентрация водорода в паровой среде 1 г/кг.

Парокислородная пассивация.

Параметры парогазовой смеси:

- температура 500°С;

- давление 2,5 МПа;

- скорость 50-60 м/сек;

- расход 50 кг/ч;

- концентрация кислорода в паровой среде 1 г/кг.

Высокая эффективность способа была подтверждена при испытании образцов на опытном стенде ВТИ.

Изобретение относится к энергетике, в частности к способам очистки теплообменных аппаратов, паровых и водогрейных котлов, парогенераторов от отложений и их последующей пассивации, и может быть использовано в энергетической, машиностроительной и других областях народного хозяйства. Техническим результатом, достигаемым использованием изобретения, является повышение эффективности очистки и пассивации внутренних поверхностей теплообменных труб за счет поддержания температуры металла теплообменных труб на нужном уровне в диапазоне 150-550°С, повышение эффективности очистки и пассивации внутренних поверхностей теплообменных труб, а также уменьшение коррозионного воздействия на металл очищаемых поверхностей за счет проведения процесса в три стадии при последовательном дозировании в поток пара газообразных реагентов в следующей очередности: углекислого газа, водорода и кислорода. Техническим результатом предложенного изобретения является также возможность проведения очистки и пассивации в процессе эксплуатации теплообменных аппаратов и устройств без их остановки и расхолаживания, поддерживая нужный уровень температуры (150-550°С) теплоносителя с наружной стороны поверхности очищаемых теплообменных труб. 1 пр.

Способ паро-химической очистки и пассивации внутренних поверхностей теплообменных труб, характеризующийся их продувкой водяным паром с окислителем и активаторами процесса очистки, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса и повышения надежности, наружные поверхности теплообменных труб при проведении паро-химической очистки обогреваются теплоносителем, а в поток водяного пара, подаваемый во внутренние поверхности теплообменных труб, в процессе их продувки поочередно в определенной последовательности вводят газообразные реагенты, причем вначале вводят углекислый газ, затем водород и в завершение процесса вводят кислород.