СПОСОБ УДАЛЕНИЯ НАКИПНО-КОРРОЗИОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ Российский патент 2015 года по МПК C23G1/06 F28G9/00 

Изобретение относится к способам очистки с использованием химических средств, применяемых для очистки изделий из металлов, пластмасс и различных типов подложек с покрытием от накипных отложений и продуктов коррозии, например, при очистке энергетического оборудования (паровых котлов, водонагревателей, турбин и т.д.).

Существуют различные механические способы очистки металлов и металлических изделий от ржавчины: металлическими щетками, скребками, наждачными шкурками, галтовкой, гидроабразивной обработкой. Применяют также газопламенную очистку с дополнительной обработкой металлическими щетками. Для удаления ржавчины с металла используют химико-термическую обработку, расплавы щелочей, солей, а также специальные моющие составы на основе синтетических поверхностно-активных веществ. Одним из эффективных способов удаления продуктов коррозии с поверхности металлических изделий является травление с помощью водных растворов кислот, кислых солей или щелочей (А.А. Михайлова и др. Противокоррозионная защита сельскохозяйственной техники. Справочник, - М.: Россельхозиздат, 1981 г., с. 100-118). Все перечисленные способы не лишены недостатков, т.к. требуют больших затрат, трудоемки, недостаточно эффективны и экологически вредны, а также не исключат склонности к повторному ржавлению. Кроме того, эти способы нежелательны особенно при очистке специфических поверхностей.

Одним из путей уменьшения агрессивного воздействия моющих растворов на металл при удалении накипи и других отложений является использование в них комплексонов (комплексообразователей, связывающих катионы металлов, входящих в состав накипи и других отложений), таких как этилендиаминтетрауксусная кислота и ее соли (Т.Х. Маргулова. Применение комплексонов в теплоэнергетике, - М.: Энергия, 1973, с. 263).

Известен способ очистки различных поверхностей изделий из черных и цветных металлов, пластмасс от накипи, продуктов коррозии, например, при очистке энергетического оборудования (паровые и водогрейные котлы, водонагреватели, теплообменники, турбины и т.д.) с использованием состава, содержащего (г/л): аскорбиновую кислоту 1.0÷3.0, комплексон (например, этилендиаминтетрауксусную кислоту-ЭДТА) 24.0÷26.0, воду - остальное. Воду нагревают от 60°C и выше и вводят в нее аскорбиновую кислоту и комплексон. Получают прозрачный раствор без осадка. Растворение отложений осуществляют путем отмывки поверхностей нагретой композицией (более 60°).

Процесс очистки проводят при 60°C и выше, т.к. верхний предел температуры определяется термостабильностью материала оборудования (сталь, латунь, пластмасса и т.д.).

Скорость очистки, удаления отложений (накипи) зависит от плотности отложений и составляет 0.5÷0.6 г/см²·ч. Расход состава 1÷2 г на 1 г удаляемых отложений. Скорость коррозии очищаемых металлических подложек не превышает 10^-8, 10^-9 г/см²·ч (RU 2114215, 27.06.98).

Упомянутый способ позволяет эффективно удалять накипно-коррозионные отложения различной плотности с минимальным коррозионным воздействием на очищаемый металл, однако при большой плотности отложений сопровождается значительным расходом моющего вещества и недостаточной скоростью удаления отложений.

Из RU 2206034, 10.06.2003 известен другой способ химической очистки поверхностей изделий от накипно-коррозионных отложений с использованием жидкого очищающего состава, включающего аскорбиновую кислоту, комплексообразующее соединение и воду, в качестве комплексообразующего соединения содержит однозамещенный лимоннокислый аммоний, дополнительно - винную кислоту и промотор растворения при следующем соотношении компонентов (г/л):

Аскорбиновая кислота 12.0÷24.0 Комплексообразующее соединение - однозамещенный лимоннокислый аммоний 12.0÷24.0 Винная кислота 4.5÷9.0 Промотор растворения 1.5÷3.0 Вода остальное

Способ позволяет удалять отложения плотностью более 2500 кг/м³ с высокой скоростью растворения при малом расходе очищающего состава (0.4÷0.95) кг на 1 кг удаляемых отложений.

Из RU 2201572, 27.03.2003 известен способ очистки внутренней поверхности отопительных радиаторов внутридомовых тепловодосетей, включающий отсоединение их от отопительной системы и заполнение водой с воздушной подушкой и создание гидроударов, создающих согласно изобретению зоны гидроударов, и формируют их сжатым воздухом в каждой секции нижней части в двух направлениях в сторону вертикальных полостей, и улавливают водовоздушную жидкость с разрушенными отложениями через верхнюю часть радиатора, после чего отделяют от отложений и возвращают жидкость в нижнюю часть радиатора, причем импульсы сжатого воздуха подают после обработки предыдущей секции поочередно в последующую секцию и координируют зоны гидроударов под вертикальными полостями каждой секции. Достигаемый технический результат находится в причинно-следственной связи с сущностью способа и заключается в интенсификации теплообмена после очистки внутренней поверхности радиатора.

Однако данный способ предназначен для чистки и предотвращения загрязнений, внутренних и внешних теплообменных или теплопередающих каналов, но не используется для удаления накипно-коррозионных отложений.

Из уровня техники известно применение генераторов кавитации в системах смешения жидких сред для получения гомогенных дисперсных систем, например, водотопливных эмульсий (RU 83296 U1. 21.05.2009) или для смешения, например, двух потоков многокомпонентных растворов, диспергирования их твердой фазы, гомогенизации буровых и/или тампонажных растворов, активации тяжелых элементов (RU 116068 U1, 20/05/2012).

В патенте RU 2422733 С1, 27.06.2011 описан тепловой кавитационный генератор для работы в замкнутых системах теплоснабжения.

Технической задачей заявленного изобретения является повышение производительности процесса удаления накипно-коррозионных отложений различной плотности и состава, повышение энергоэффективности процесса, снижение расхода очищающего средства, повышение экологической безопасности процесса.

Поставленная техническая задача и получаемый технический результат достигаются заявленным в изобретении способом удаления накипно-коррозионных отложений с поверхностей системы теплообменного (энергетического) оборудования путем заливки в него или прокачки через него жидкого очищающего состава, содержащего аскорбиновую кислоту, комплексообразователь, воду и, возможно, вспомогательные добавки, причем подачу состава осуществляют из расширительного бака установки, представляющей собой кавитационно-тепловой генератор, в режиме подсоединенной к очищаемому оборудованию, при этом кавитационно-тепловой генератор обеспечивает гидродинамический тепловой нагрев жидкого очищающего состава до температуры 70°÷130°C и создание вихревого движения потока жидкости в очищаемом оборудовании за счет гидродинамической кавитации, при этом перед заливкой в оборудование или прокачкой через него жидкого очищающего состава в систему теплообменного (очищаемого) оборудования заливают воду и осуществляют нагревание системы с помощью кавитационно-теплового генератора до 50÷70°C.

Жидкий очищающий состав в зависимости от вида очищаемого оборудования и типа отложений (их плотности) дополнительно содержит винную кислоту и промотор растворения, например, карбонат натрия, бикарбонат натрия и др. В качестве комплексообразующей добавки жидкий очищающий состав содержит, например, такие известные комплексоны, как этилендиаминтетрауксусную, диэтилентетраминпентауксусную, 2-оксиэтилиминодиуксусную, оксиэтилендифосфоновую кислоты, однозамещенный лимоннокислый аммоний. Использованная в заявленном составе L-аскорбиновая кислота (V-лактон, 2,3-дегидрогулоновой кислоты) растворима в воде, не растворяется в органических растворителях. Входит в состав витамина С (Химический словарь - М.: Сов. Энциклопедия, 1983, с. 102).

Жидкий охлаждающий состав, используемый в заявленном способе, может дополнительно содержать в качестве активной добавки натриевые соли сульфосалициловой кислоты. Жидкие очищающие составы, используемые в заявленном способе, являются известными, описанными в патентах RU 2114215, 27.06.1998; RU 2296934, 10.06.2003; RU 2154109, 10.08.2000 и созданы при участии авторов заявленного изобретения.

В таблицах 1÷6 приведены примеры жидких очищающих составов как реагентов, используемых в заявленном способе очистки (удаления) от накипно-коррозионных отложений (НКО) с поверхностей теплообменного (энергетического) оборудования.

В качестве установки, применяемой для осуществления заявленного способа, используют установку, которая содержит расширительный бак, заполненный жидким очищающим составом (химическим реагентом), и работающую по принципу кавитационно-теплового генератора, например, описанного в RU 2317503 от 20.02.2008 и созданного авторами настоящего изобретения.

Ниже приведен пример осуществления способа, иллюстрирующий заявленное изобретение, но не ограничивающее его.

Пример

При температуре Т=10°÷30°C жидкий очищающий препарат растворяют в отдельной емкости и заливают в расширительный бак установки, которую подключают к очищаемой системе (теплообменник, водовод, котел и др.). Систему заполняют водой и прогревают до нужной температуры (например, до 75°C) с помощью установки. Систему заполняют водой, удаляют воздух и включают установку в рабочий режим.

В качестве очищающего препарата (жидкого очищающего состава) используют один из составов, приведенных в таблицах №№1, 3, 5.

В заявленном способе использована установка для химической очистки систем отопления, описанная в RU 2317503 от 20.02.09, в основе которой лежит принцип кавитационно-теплового генератора, под рабочим режимом которого понимается создание гидродинамических условий за счет конструкции водовода, изменяющей скорости потока жидкого очищающего состава для образования кавитационного (вихревого) движения при следующих параметрах процесса^*) (^*) Все режимы экспериментально подобраны для осуществления данного способа.):

1. Объем перекачки жидкого очищающего препарата V=3÷200 м³/час.

2. Рабочее давление в системе р=1÷10 атм.

3. Температура Т=4°÷150°C.

Кавитационный нагрев позволяет усилить физико-химическое воздействие жидкого очищающего состава на структуру накипно-коррозионных отложений, приводя:

- к уменьшению расхода жидкого очищающего состава;

- к повышению работоспособности способа в широком диапазоне температур окружающей среды;

- к сокращению времени удаления накипно-коррозионных отложений с очищаемых поверхностей;

- повышению класса энергоэффективности технологии по заявляемому способу.

Изобретение относится к очистке поверхности теплообменного оборудования от накипно-коррозионных отложений. В способе используют жидкий очищающий состав, содержащий аскорбиновую кислоту, комплексообразователь, воду и, возможно, вспомогательные добавки, который заливают или прокачивают через теплообменное оборудование. Подачу очищающего состава в теплообменное оборудование осуществляют из расширительного бака кавитационно-теплового генератора, обеспечивающего гидродинамический нагрев жидкого очищающего состава до температуры 70÷130°C и создание вихревого потока жидкости в очищаемом оборудовании за счет гидродинамической кавитации, причем перед использованием упомянутого состава теплообменное оборудование заполняют водой, которую нагревают с помощью кавитационно-теплового генератора до 50÷70°C. Изобретение обеспечивает повышение энергоэффективности процесса, снижение расхода очищающего средства, повышение экологической безопасности процесса, повышение производительности процесса удаления накипно-коррозионных отложений различной плотности и состава. 3 з.п. ф-лы, 6 табл., 1 пр.

1. Способ очистки поверхности теплообменного оборудования от накипно-коррозионных отложений, включающий использование жидкого очищающего состава, содержащего аскорбиновую кислоту, комплексообразователь, воду и, возможно, вспомогательные добавки, который заливают или прокачивают через теплообменное оборудование, при этом подачу упомянутого состава в теплообменное оборудование осуществляют из расширительного бака кавитационно-теплового генератора, обеспечивающего гидродинамический нагрев жидкого очищающего состава до температуры 70÷130°C и создание вихревого потока жидкости в очищаемом оборудовании за счет гидродинамической кавитации, причем перед использованием упомянутого состава теплообменное оборудование заполняют водой, которую нагревают с помощью кавитационно-теплового генератора до 50÷70°C.

2. Способ по п.1, в котором используют очищающий состав, содержащий винную кислоту и промотор растворения.

3. Способ по п.1, в котором используют очищающий состав, содержащий в качестве комплексообразователя однозамещенный лимоннокислый аммоний.

4. Способ по п.1, в котором отработанный жидкий очищающий состав сливают в промышленную канализацию.