Способ очистки и пассивации внутренних поверхностей трубок конденсаторов паровых турбин от отложений Российский патент 2022 года по МПК F28G9/00 

Область техники

Изобретение относится к области тепловой и атомной энергетики и может быть использовано для очистки внутренней поверхности конденсаторных трубок, изготовленных из латуни и титана или других металлов, от накипи и отложений продуктов коррозии при ремонте промышленного теплообменного оборудования.

Уровень техники

Особенно часто нарушается нормальная работа теплообменного оборудования вследствие появления на стенках различных отложений. Эти отложения вызывают также увеличение потери напора при движении по ним воды, в результате чего насосы часто оказываются не в состоянии подавать нужное количество воды. Ухудшение условий теплопередачи и уменьшение расходов воды приводят к снижению эффективности, нарушению технологических режимов работы теплообменных аппаратов и, в конечном итоге, к значительным потерям энергетических и денежных ресурсов.

Из уровня техники известен принятый в качестве прототипа заявляемого изобретения способ очистки и пассивации внутренних поверхностей трубок теплоэнергетического оборудования, включающий продувку очищаемых трубок 4%-ным раствором ингибированной соляной кислоты в смеси со сжатым воздухом, последующую промывку внутренней поверхности трубок водой и пассивацию нитритно-аммиачным или гидразинно-аммиачным способом при подаче в трубки сжатого воздуха, в результате которой образуется защитная пленка магнетита (авторское свидетельство SU 1142725 А, дата публикации: 28.02.1985 г., столбец 2 строки 44-58, столбец 3 строки 1-50, далее - [1]).

Первый недостаток известного из [1] способа очистки и пассивации внутренних поверхностей трубок теплоэнергетического оборудования заключается в том, что входящая в состав раствора для продувки внутренних поверхностей трубок соляная кислота растворяет некоторые очищаемые металлические поверхности, например латунь и титан.

Второй недостаток известного из [1] способа очистки и пассивации внутренних поверхностей трубок теплоэнергетического оборудования заключается в сложности утилизации входящей в состав раствора для продувки внутренних поверхностей трубок соляной кислоты, поскольку она является неорганической, и при проведении процесса утилизации ее подвергают обработке нейтрализующими средствами с целью проведения химической реакции с образованием воды и соли и осуществления их последующей переработки, или осуществляют ее сжигание в плазмотроне или огневой печи.

Раскрытие изобретения

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение эффективности очистки и пассивации внутренней поверхности трубок конденсаторов паровых турбин и обеспечение экологической чистоты процесса очистки и пассивации, а техническими результатами - исключение негативного воздействия очищающего состава на очищаемые внутренние поверхности трубок конденсаторов из латуни и титана при проведении их очистки и повышение эффективности их пассивации.

Решение указанной задачи путем достижения указанных технических результатов обеспечивается тем, что способ очистки и пассивации внутренних поверхностей трубок конденсаторов паровых турбин от отложений, представляет собой осуществление обработки внутренних поверхностей трубок в выделенном контуре очищающим составом, содержащим мас. %: молочную кислоту C₃H₆O₃ 1,0-4,0, уротропин 0,1-0,2, воду - остальное; и последующую пассивацию внутренних поверхностей трубок путем их обработки перекисью водорода, введенной непосредственно в очищающий состав с концентрацией 2,0-3,0 мас. %. Причем обработка внутренних поверхностей трубок в выделенном контуре очищающим составом проводится при температуре 25-45°С в течение 4-7 часов, а пассивация внутренних поверхностей трубок проводится путем их обработки перекисью водорода в течение 2-4 часов.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом заключается в том, что использование состава для очистки конденсаторных трубок от отложений, представляющего собой водный раствор молочной кислоты и уротропина при вышеуказанном процентном соотношении его компонентов в сочетании с введенной непосредственно в очищающий состав перекисью водорода с вышеуказанной концентрацией при вышеуказанной температуре в течение вышеуказанного времени позволяет исключить негативное воздействие очищающего состава на очищаемые поверхности из латуни и титана при проведении их очистки за счет того, что входящая в указанный состав молочная кислота является органической и не растворяет очищаемые поверхности из латуни и титана, обеспечивая при этом удаление отложений (в данном случае накипи и отложений продуктов коррозии) любой плотности с достаточно высокой скоростью, как показали представленные ниже полученные экспериментальные данные. При этом также необходимо отметить, что ввиду отсутствия негативного влияния очищающего состава на очищаемую поверхность трубок из латуни и титана повышается эффективность пассивации очищаемой поверхности перекисью водорода, так как за счет отсутствия образования повреждений на очищаемой поверхности в процессе ее очистки на ней обеспечивается более равномерное образование защитной оксидной пленки при проведении ее пассивации.

Краткое описание фигуры

На фиг. 1 представлена упрощенная схема установки для проведения очистки и пассивации внутренних поверхностей трубок конденсаторов паровых турбин от отложений. На фиг. 2 представлена таблица с результатами эксперимента по очистке латунной конденсаторной трубки для первого варианта очищающего состава. На фиг. 3 представлена таблица с результатами эксперимента по очистке латунной конденсаторной трубки для второго варианта очищающего состава. На фиг. 4 представлена таблица с результатами эксперимента по очистке титановой конденсаторной трубки для третьего варианта очищающего состава.

Описание позиций фигуры

1 - емкость;

2 - циркуляционный насос;

3 - конденсатор;

4 - трубопровод для подачи очищающего состава;

5 - трубопровод для отвода очищающего состава;

6 - вентиль;

7 - обратный клапан;

8 - заливная горловина;

9 - трубопровод для подвода перекиси водорода;

10 - трубопровод для слива очищающего состава;

11 - вентиль;

12 - отводящий трубопровод для отбора проб;

13 - вентиль;

14 - отводящий трубопровод для отбора проб;

15 - вентиль;

16 - воздушник;

17 - электроспираль;

18 - термометр.

Осуществление изобретения

Ниже приведен частный пример осуществления способа очистки и пассивации внутренних поверхностей трубок конденсаторов паровых турбин из латуни и титана от отложений и установки для его осуществления, а также результаты экспериментов по очистке внутренних поверхностей образцов конденсаторных трубок при различных вариантах процентного соотношения компонентов очищающего состава и вводе различного процентного содержания кислорода для пассивации очищаемой поверхности.

Установка для очистки и пассивации внутренних поверхностей трубок конденсаторов паровых турбин содержит емкость 1, которая соединена с помощью трубопровода для подачи очищающего состава 4, на линии которого установлены циркуляционный насос 2, вентиль 6 и обратный клапан 7, с входным патрубком для воды, поступающей в трубки конденсатора 3. При этом выходной патрубок конденсатора 3 для воды, выходящей из его трубок, соединен с помощью трубопровода для отвода очищающего состава 5 с емкостью 1. Причем емкость 1 содержит заливную горловину 8 для загрузки очищающего состава, трубопровод для подвода перекиси водорода 9 и трубопровод для слива очищающего состава 10, на линии которого установлен вентиль 11. При этом на линии трубопровода для подачи очищающего состава 4 имеется отводящий трубопровод для отбора проб 12, на линии которого установлен вентиль 13, а на линии трубопровода для отвода очищающего состава 5 имеется отводящий трубопровод для отбора проб 14, на линии которого установлен вентиль 15. Конденсатор 3 оборудован воздушником 16 для отвода образующихся газов в процессе очистки и пассивации внутренней поверхности его трубок. Причем емкость 1 оборудована электроспиралью 17 для подогрева очищающего состава и термометром 18 для контроля температуры очищающего состава (Фиг. 1).

Способ очистки и пассивации внутренних поверхностей трубок конденсаторов паровых турбин из латуни и титана осуществляется следующим образом.

Сначала осуществляется подготовка очищающего состава, представляющего собой водный раствор молочной кислоты и уротропина, с заданным соотношением процентного содержания его компонентов. Затем осуществляется заливка приготовленного очищающего состава в установку через заливную горловину 8. После чего осуществляется открытие вентиля 6 и включение циркуляционного насоса 2 для создания циркуляции очищающего состава по замкнутому контуру: емкость 1 - трубопровод для подачи очищающего состава 4 - трубки конденсатора 3 - трубопровод для отвода очищающего состава 5 - емкость 1. При этом также осуществляется включение электроспирали 17 для подогрева очищающего состава до заданной температуры.

В процессе снятия отложений с внутренней поверхности трубок конденсатора 3 проводится контроль температуры по показаниям термометра 18, а также рН и концентрации очищающего состава путем отбора проб из отводящих трубопроводов 12 и 14. При стабилизации показателей по железу, жесткости, рН в циркулирующем по вышеуказанному контуру очищающем составе очистка заканчивается. Затем для пассивации очищенной поверхности производится ее обработка перекисью водорода. Для чего, при работающем циркуляционном насосе 2 в емкость 1 с очищающим составом подается перекись водорода через трубопровод 9. Затем после завершения пассивации отработанный очищающий состав отводится в бак-нейтрализатор (на фиг. не показан) через трубопровод для слива очищающего состава 10 путем открытия вентиля 11. Отмывка от остатков очищающего состава производится водой (технической водой, конденсатом или обессоленной водой), загруженной в емкость 1 через заливную горловину 8, с последующим сбросом воды при рН<5,5 в бак нейтрализатор. При рН>5,5 сброс воды производится в сливной канал (на фиг. не показан). На этом очистка и пассивация внутренних поверхностей трубок конденсатора 3 заканчивается.

На фиг. 2 представлена таблица с результатами эксперимента по очистке и пассивации латунной конденсаторной трубки при температуре 25°С для первого варианта очищающего состава, содержащего следующие компоненты, мас. %: молочная кислота С₃Н₆О₃ - 1,0; уротропин - 0,1; вода - остальное, и при концентрации кислорода мас. % 2,0.

На фиг. 3 представлена таблица с результатами эксперимента по очистке и пассивации латунной конденсаторной трубки при температуре 45°С для второго варианта очищающего состава, содержащего следующие компоненты, мас. %: молочная кислота C₃H₆O₃ - 2,5; уротропин - 0,15; вода - остальное, и при концентрации кислорода мас. % 2,5.

На фиг. 4 представлена таблица с результатами эксперимента по очистке и пассивации титановой конденсаторной трубки для третьего варианта очищающего состава, содержащего следующие компоненты, мас. %: молочная кислота C₃H₆O₃ - 4,0; уротропин - 0,2; вода - остальное, и при концентрации кислорода мас. % 3,0.

Как показали результаты экспериментов, представленные в таблицах на фиг. 2, 3, 4, заявляемый состав для очистки конденсаторных трубок от отложений позволяет осуществить эффективную очистку и пассивацию внутренней поверхности латунных и титановых трубок конденсаторов паровых турбин. При этом в процессе проведения очистки исключается негативное воздействие очищающего состава на очищаемые поверхности трубок конденсаторов из латуни и титана за счет использования очищающего состава, содержащего водный раствор органической молочной кислоты с уротропином, при вышеуказанном соотношении процентного содержания его компонентов при вышеуказанной температуре в течение вышеуказанного времени за счет того, что входящая в указанный состав молочная кислота является органической и не растворяет очищаемые поверхности из латуни и титана, обеспечивая при этом эффективное удаление отложений с достаточно высокой скоростью. При этом также необходимо отметить, что ввиду отсутствия негативного влияния очищающего состава на очищаемую поверхность трубок из латуни и титана повышается эффективность пассивации очищаемой поверхности перекисью водорода с вышеуказанной концентрацией в течение вышеуказанного времени, так как за счет отсутствия образования повреждений на очищаемой поверхности в процессе ее очистки на ней обеспечивается более равномерное образование защитной оксидной пленки.

Промышленная применимость

Заявляемое изобретение отвечает условию «промышленная применимость». Сущность технического решения раскрыта в формуле, описании и фигурах достаточно ясно для понимания и промышленной реализации соответствующими специалистами, а используемые средства просты и доступны для промышленной реализации в области тепловой и атомной энергетики.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано для очистки внутренней поверхности конденсаторных трубок, изготовленных из латуни и титана или других металлов. Способ очистки и пассивации внутренних поверхностей трубок конденсаторов паровых турбин от отложений заключается в обработке внутренних поверхностей трубок в выделенном контуре очищающим составом, содержащим мас.%: молочную кислоту C₃H₆O₃ 1,0-4,0, уротропин 0,1-0,2, воду - остальное; и последующую пассивацию внутренних поверхностей трубок путем их обработки перекисью водорода, введенной непосредственно в очищающий состав с концентрацией 2,0-3,0 мас.%. Обработка внутренних поверхностей трубок проводится при температуре 25-45°С в течение 4-7 часов, пассивация - путем обработки перекисью водорода в течение 2-4 часов. Технический результат - исключение негативного воздействия очищающего состава, повышение эффективности пассивации. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ очистки и пассивации внутренних поверхностей трубок конденсаторов паровых турбин от отложений, отличающийся тем, что он представляет собой осуществление обработки внутренних поверхностей трубок в выделенном контуре очищающим составом, содержащим мас.%: молочную кислоту C₃H₆O₃ 1,0-4,0, уротропин 0,1-0,2, воду - остальное; и последующую пассивацию внутренних поверхностей трубок путем их обработки перекисью водорода, введенной непосредственно в очищающий состав с концентрацией 2,0-3,0 мас.%.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработка внутренних поверхностей трубок в выделенном контуре очищающим составом проводится при температуре 25-45°С в течение 4-7 часов.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что пассивация внутренних поверхностей трубок путем их обработки перекисью водорода проводится в течение 2-4 часов.