СПОСОБ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ КОТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ОТ ОТЛОЖЕНИЙ Российский патент 2020 года по МПК F28G9/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике, и может быть использовано для физико-химической очистки внутренних поверхностей нагрева котельного оборудования от отложений, возникающих в период их эксплуатации.

В процессе эксплуатации водогрейных котлов на внутренних поверхностях водяного тракта образуются отложения. При соблюдении регламентируемого водного режима отложения состоят в основном из оксидов железа. Ежегодно на котельных при подготовке к новому отопительному сезону производится гидропневматическая очистка котельного оборудования от накипи и отложений. Несвоевременная или некачественная очистка котлов приводит к снижению КПД котлоагрегатов и, следовательно, к перерасходу топлива. Согласно справочнику «Управление энергетическими ресурсами предприятий» [Управление энергетическими ресурсами горных предприятий: Учебное пособие / Ляхомский А.В., Бабокин Г.И., - 2-е изд. - М.: Горная книга, 2012. - 232 с.: ISBN 978-5-98672-326-6 - Режим доступа: http://znanium.com/catalog/product/995164)] наличие накипи на внутренней поверхности котла толщиной в 1 мм приводит к перерасходу топлива до 7%. Также наличие накипи и отложений приводит к ухудшению теплоотдачи, снижению срока службы оборудования.

Известен способ удаления отложений на основе 5-15% фосфорной кислоты при нагревании до 100°С [1].

Известен способ очистки внутренней поверхности трубного пространства теплообменного оборудования, включающий циркуляцию по замкнутому контуру водного раствора 20-40% фосфорной кислоты с нагревом очищаемой поверхности до 102-110°С и соотношении осадка и кислоты 1:5 [2].

Недостатком применения минеральных кислот (в частности фосфорной) является медленное и неполное растворение железоокисных и других отложений. В связи с чем продляется время очистки и возрастают энергозатраты [3]. [Стр 309, 310 http://elib.biblioatom.ru/text/shvedov_yadernaya-tehnologiya_1979/go,310/?bookhl=%D1%84%D0%BE%D1%81%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BD]

Смесь неорганической (минеральной) и органической кислот обеспечивает высокие растворяющие свойства. Из органических кислот для химической очистки оборудования чаще всего используют лимонную кислоту, которая эффективно удаляет окислы железа. Широкое применение указанной смеси так же обусловлено выраженными комплексообразующими свойствами. Кроме того, она как легкорастворимый в воде продукт, удобна в обращении [4, 5].

https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4294816/4294816650.htmhttp://gostrf.com/normadata/1/4294817/4294817969.htm. Задачей предлагаемого изобретения является усовершенствование способа очистки внутренней поверхности трубного пространства (поверхностей нагрева) теплообменного оборудования, для увеличения КПД котлоагрегатов, повышения надежности и продления срока службы оборудования за счет изменения состава промывочного раствора и его температуры, что обеспечивает эффективное удаление труднорастворимого осадка и исключает процесс пассивации.

Поставленная задача решается тем, что применяется физико-химический способ очистки внутренних поверхностей нагрева котельного оборудования от отложений, который включает многократную циркуляцию раствора, содержащего ортофосфорную и лимонную кислоты, с последующей промывкой оборудования, согласно изобретению, раствор, содержащий до 30% ортофосфорной кислоты, 10-30% лимонной кислоты, остальное - техническая вода, нагревают до 100°С путем розжига котла и осуществляют его циркуляцию не менее 12 часов с постоянным поддержанием концентрации кислот.

Технической результат заявленного изобретения заключается в сокращении времени удаления отложений при их большой плотности и уменьшение расхода раствора за счет подбора оптимального состава, который обеспечивает более качественное растворение и почти полностью нейтрализуется отложениями с сохранением минимального коррозионного воздействия на обрабатываемую поверхность.

Как правило химическая очистка включает следующие этапы: 1) водная отмывка; 2) химическая очистка; 3) пассивация. Первый этап нужен только для предпусковых очисток, его назначение - удаление разного вида взвесей (грата, песка и т.д.). Второй этап является основным и в зависимости от количества и характера отложений проводится в одну, две или даже более стадий - это обычно кислотная очистка. Третий этап (пассивация) предназначен для защиты очищенной поверхности стали от последующего коррозионного воздействия [6]. https://studfiles.net/preview/1190553

Основные преимущества применения в процессе химической очистки ортофосфорной кислоты заключаются в отсутствии вторичного ржавления очищенной поверхности (т.к. поверхность покрывается защитной пленкой фосфатов железа), поэтому исключается пассивирование металла.

Ортофосфорная кислота, как и другие кислоты, агрессивна по отношению к стали. Применение ее в высокой концентрации требует введения в раствор ингибиторов коррозии, образующих защитный слой на поверхности металла.

Предложенный физико-химический способ очистки внутренних поверхностей нагрева котельного оборудования от отложений осуществляют следующим образом:

- Заполняют котельное оборудование (систему) раствором, содержащим:

ортофосфорная кислота до 30%, лимонная кислота 10-30%, остальное техническая вода.

- Запускают циркуляцию (используя котловой или сетевой насос);

- Нагревают раствор до 100°С (путем розжига котла);

- Осуществляют многократную циркуляцию раствора в теплообменном оборудовании не менее 12 часов;

- В течение всего процесса очистки ведется аналитический контроль за концентрацией свободных кислот и температурой раствора. При снижении концентрации свободных кислот производится подпитка промывочного раствора ортофосфорной и лимонной кислотой;

- Сливают «загрязненный» раствор из системы;

- Промывают систему.

В результате очистки происходит:

- ослабление сцепления слоя ржавчины с металлом в следствие проникновения раствора в трещины, упаривания его и частичного растворения им окислов железа;

- омыление или эмульгирование маслянистых загрязнений;

- частичное растворение кремнекислых загрязнений.

В табл. представлены результаты испытаний составов по изобретению [7].

* Различные составы раствора (ортофосфорная кислота до 30%, лимонная кислота 10-30%, техническая вода - остальное) при нагреве раствора 80°С. Известно, что при повышении температуры раствора до 100°С, его эффективность возрастает.

Раствор 1: ортофосфорная кислота 10%, лимонная кислота 30%, техническая вода - остальное.

Раствор 2: ортофосфорная кислота 0,5%, лимонная кислота 10%, техническая вода - остальное;

Раствор 3: ортофосфорная кислота 30%, лимонная кислота 10%, техническая вода - остальное;

Раствор 4: ортофосфорная кислота 0%, лимонная кислота 30%, техническая вода - остальное.

Авторами, опытным путем установлено, что предлагаемый раствор при температурном и механическом (циркуляция) воздействии эффективно очищает котельное оборудование от отложений плотностью до 2500 кг/м³.

Литература:

1. Химические очистки теплообменного оборудования. Под редакцией Т.Х. Маргуловой, М.: Энергия, 1987.

2. Патент РФ N 1772578 МКИ F28G 9/00, Бюлл. N 40, 1992

3. Шведов В.П. и др. Ядерная технология: [Учеб. пособие для хим.-технол. спец. вузов] / В.П. Шведов, В.М. Седов, И.Л. Рыбальченко, И.Н. Власов; Под общ. ред. И.Д. Морохова. - М.: Атомиздат, 1979. - 336 с. Стр. 309-312

4. РД 34.10.407. Нормы расхода реагентов для предпусковых и эксплуатационных химических очисток теплоэнергетического оборудования электростанций.

5. РД 34.37.305-97. СБОРНИК МЕТОДИК ХИМИЧЕСКИХ АНАЛИЗОВ ПРОМЫВОЧНЫХ РАСТВОРОВ ПРИ ХИМИЧЕСКИХ ОЧИСТКАХ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ.

6. Гужулев Э.П. и др. Водоподготовка и вводно-химические режимы в теплоэнергетике: Учеб. пособие / Э.П. Гужулев, В.В. Шалай, В.И. Гриценко, М.А. Таран. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2005. - 384 с.

7. РД 153-34.1-37.306-2001. Методические указания по контролю состояния основного оборудования тепловых электрических станций, определение количества и химического состава отложений.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для физико-химической очистки внутренних поверхностей нагрева котельного оборудования от отложений, возникающих в период эксплуатации. Способ включает многократную циркуляцию раствора, содержащего до 30% ортофосфорной кислоты, 10-30% лимонной кислоты, остальное - техническая вода. Раствор нагревают до 100°С путем розжига котла и осуществляют его циркуляцию не менее 12 часов с постоянным поддержанием концентрации кислот. Предлагаемый способ эффективно очищает котельное оборудование от отложений плотностью до 2500 кг/м³. 1 табл.

Способ очистки внутренних поверхностей котельного оборудования от отложений, включающий многократную циркуляцию раствора, содержащего ортофосфорную и лимонную кислоты, с последующей промывкой оборудования, отличающийся тем, что раствор, содержащий до 30% ортофосфорной кислоты, 10-30% лимонной кислоты, остальное - техническая вода, нагревают до 100°С путем розжига котла и осуществляют его циркуляцию не менее 12 часов с постоянным поддержанием концентрации кислот.