Способ очистки внутренней поверхности теплоэнергетического оборудования и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК F28G9/00 

Изобретение относится к способом очистки внутренней поверхности нагрева от отложений, в частности от накипи, и может быть использовано в теплоэнергетике.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса очистки.

Фосфорная кислота в моющем растворе является многофункциональным реагентом, обеспечивающим восстановление кислотных свойств отработанного раствора и поставку фосфат-ионов для осаждения растворенных компонентов отложений и их выделение.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

В контур циркуляции вводят 3-10% рас- - твор уксусной кислоты. Раствор циркулирует в контуре при температуре 20-40°С (за счет саморазогрева) до прекращения роста

плотности раствора или достижения рН 5-6, что указывает на окончание взаимодействия уксусной кислоты с отложениями. Затем в контур вводят концентрированную фосфорную кислоту, общий расход которой рассчитывают по формуле 10 V0

Q

Гк т

где Q - расход концентрированной фосфорной кислоты на всю очистку, кг;

V0 - объем промывочного раствора:

V0

-fi-x -А- количество отложений, 0,2

ю

&

оэ

- стехиометрический коэффициент;

Стк - содержание кислоты в концентрированной кислоте, г/100 г.

Раствор циркулирует в контуре до постоянной плотности раствора.

Затем водным (25%) раствором аммиака повышают рН промывочного раствора до 8-10. Образованный осадок смешанных фосфатов кальция и магния отфильтровывают. Для восстановления кислотности и реак- ционноспособности после осаждения в раствор вводится новая порция концентрированной фосфорной кислоты. В зависимости от количества отложений регенерация может быть многократной. Циркуляция раствора в контуре продолжается до достижения рН раствора 2, а также окончания газовыделения.

При вводе фосфорной кислоты в отработанный раствор происходит образование растворимых форм фосфатов солей карбонатной накипи и частичная регенерация очищающего раствора.. Полное осаждение катионов солей карбонатной накипи достигается повышением рН до 8-10. Увеличение концентрации используемой для промывки уксусной кислоты выше 10% не приводит к значительному увеличению скорости растворения отложений, а снижение ее меньше 3% приводит к резкому увеличению времени отмывки,

П р и м е р 1, Удаляли эксплуатационные отложения состава, мас.%:

СаО (СаСОз)44,5 (79,4)% Мд(МдСОз) 5,7(11,9)% РеаОз 3,2% CuQ + ZnO 3,2% SI02 1,2% S03 0,714% отсутствует. Количество отложений 280 г/м2 Скорость циркуляции 0,5 м/с Отношение объема раствора к поверхности 10л/м2 Исходная температура раствора 20°С Температура в

конце очистки40°С Продолжительность очистки 4,5 ч-. Процесс проводили в растворе, содержащем 200 г 10% раствора уксусной кислоты. После 2 ч циркуляции содержание солей карбонатной жесткости достигло 16 г/л, значение рН - б, реакция с отложениями прекратилась.

Не прекращая циркуляции, ввели расчетное количество концентрированной фосфорной кислоты, т.е. 86 г.

Значение рЫ снизилось до 2. После 1 ч циркуляции раствор имел температуру ,35°С, содержание солей достигло 20 г/л, значение рН 6. Дальнейший рост содержания солей прекратился. Часть отработанного раствора (50 г) задержали в узле

регенерации для нейтрализации: Водным раствором аммиака повысили рН до 10. Выпавший осадок фосфатов кальция и магния отфильтровали. Осадок имел хорошую

структуру, легко отфильтровывался и занимал небольшой обьем, 10% от объема очищающего раствора.

Раствор, осветленный от осадка, корректировался до рН 2 фосфорной кислотой

и направлялся во второй цикл циркуляции, После 1 часа циркуляции содержание солей составило 6 г/л, рН 6. Дальнейший рост содержания солей прекратился. Отложения с поверхности были удалены полностью.

5 Очищенная поверхность не имела коррозионных повреждений.

П р и м е р 2. Состав эксплуатационных отложений трубопроводов горячего водоснабжения, их количество, условия цирку0 ляции промывочного раствора, как в примере 1.

Для промывки использовался раствор, содержащий 3% уксусную кислоту.

Всего было проведено 6 технологиче5 ских циклов. В табл.1 приведены данные растворимости отложений в каждом технологическом цикле (Регенерирующий реагент - фосфорная кислота).

П р и м е р 3. Состав эксплуатационных

0 отложений, их количество, условия циркуляции промывочного раствора и его состав, как в примере 1. В табл.2 приведены данные растворимости отложений в каждом технологическом цикле с использованием в каче5 стве регенерирующего реагента серной кислоты (как в способе-прототипе).

Как видно из табл.2, реакционная способность очищающего раствора резко сни- жется при использовании в качестве

0 регенерирующего реагента серной кислоты, что исключает возможность его использования более, чем в трех циклах.

Для оценки коррозионного воздействия применяемых реагентов на металл отмывэ5 емой теплосистемы были проведены, коррозионные испытания.

При испытаниях механически зачищенные образцы помещались в моделирующие растворы, состоящие из реагентов исполь0 зуемых для очистки. В табл.3 приведены ре- зультаты коррозионных испытаний механически зачищенных образцов, прошедших химическую обработку реагентами, используемыми для очистки.5 Отработанный раствор-уксуснокислый кальций, уксуснокислый магний непрореагировавшая уксусная кислота.

Результаты свидетельствуют, что скорость коррозии металла незначительна и позволяют применять данные реагенты: 10%

уксусную кислоту, 8% фосфорную кислоту - в качестве очищающего раствора от карбонатных отложений теплоэнергетического оборудования.

На чертеже изображено устройство для химической очистки внутренних поверхностей теплоэнергетического оборудования.

Устройство состоит из емкости для моющей жидкости 1, насоса 2, входной и выходной магистралей моющей жидкости со средствами для присоединения их к очищаемой системе 3, узла нейтрализации 4, емкости для осаждающейся жидкости 5, Узел нейтрализации 4 выполнен в виде отдельных секций, каждая из которых снабжена тканевым фильтром 6.

Устройство работает следующим образом.

В емкость для моющей жидкости 1 заливается 3-10% уксусная кислота и насосом 2 прокачивается через магистрали моющей жидкости и очищаемую систему 3.-Циркуляция в промывочном контуре ведется до тех пор, пока плотность промывочного раствора не достигнет постоянного значения, после чего в емкость для моющей жидкости 1 вводится концентрированная фосфорная кислота и циркуляция раствора осуществляется насосом 2 до постоянного значения плотности промывочного раствора. Затем промывочный раствор закачивается насосом 2 в узел нейтрализации 4. Из емкости для осаждающей жидкости 5 дозируется 25% раствор аммиака до создания рН 8-10. Образовавшийся осадок фильтруется через тканевый фильтр 6. Фильтрат перекачивается в емкость для моющей жидкости 1, где регенерируется фосфорной кислотой и вновь прокачивается через промывочный - контур, содержащий очищаемую систему 3. т.е. цикл промывки повторяется.

Промывку заканчивают когда рН промывочного раствора достигает 2 и не увели- чивается, а также по окончании газовыделения.

Предлагаемый способ химической очистки и устройство имеют большое практиче- ское применение при очистке от карбонатных отложений трубопроводов горячего водоснабжения, находившихся длительное время в эксплуатации.

По сравнению с прототипом способ химической очистки имеет следующие преимущества: исключение из состава промывочных растворов сильных комплек- сообразователей делает возможным перио- дическое выведение продуктов растворения накипи из раствора в виде осадка и восстановление исходных свойств раствора для его последующего использования; повышение числа технологических циклов до 6 позволяет сократить количество используемых реагентов, необходимых для очистки теплоэнергетического оборудования; в отличие от прототипа, согласно которому по завершению процесса отмывки оборудования сбрасывается нейтрализованный раствор, требующий дополнительного обезвреживания, заявляемый способ позволяет получать легкоотделяемые от отработанного раствора осадки, которые можно использовать в качестве фосфатных удобрений, что решает вопрос их полезной утилизации; проведение способа химической очистки без специального подогрева

реагентов значительно упрощает и удешевляет процесс. Снижение в 2,5 раза энергетических затрат вызвано только исключением специального подогрева реагентов; исключение использования в качестве добавок к моющему раствору органической кислоты комплексов сложного состава, например, этилендиаминтетра- уксусной кислоты или ее солей, удешевляет процесс за счет сокращения стоимости используемых реагентов.

Формула изобретения 1. Способ очистки внутренней поверхности теплоэнергетического оборудования,

включающий промывку моющим раствором на основе уксусной кислоты, регенерацию отработанного раствора введением в него регенерирующего компонента, нейтрализацию с последующими отделением образовавшегося осадка и восстановлением кислотности раствора после отделения осадка с возвращением его в циркуляционный цикл, отличающийся тем, что в качестве моющего раствора при промывке

используют 3-10%-ный раствор уксусной кислоты, при этом при регенерации отработанного раствора в качестве регенерирующего компонента используют концентрированную фосфорную кислоту,

нейтрализацию осуществляют водным раствором аммиака, а восстановление кислотности раствора производят введением в него концентрированной фосфорной кислоты.

2. Устройство для химической очистки внутренних поверхностей теплоэнергетического оборудования, содержащее емкость для сбора моющей жидкости, сообщенную с входом и.выходом очищаемого обьекта, узел

нейтрализации и насос, установленный на выходе из емкости для сбора моющей жидкости, о т л ичающееся тем, что узел нейтрализации выполнен в виде секций,

каждая из которых снабжена съемным тканевым фильтром, при этом вход узла нейт- обиден с емкостью для сбора моющей жид- рализации сообщен с выходом, а выход со- кости.

Область применения: в способах химической .очистки внутренних поверхностей теплоэнергетического оборудования от образующихся в процессе эксплуатации отложений в частности от накипи. Сущность изобретения: позволяет повысить эффективность процесса очистки от карбонатных отложений за счет восстановления реакцм- онноспособности раствора при его регенерации и увеличении числа технологических циклов его использования. Промывочный раствор, содержащий уксусную кислоту, регенерируют фосфорной кислотой, а после отделения образованного на тканевом фильтре осадка при нейтрализации раствора аммиаком и корректировки раствора его возвращают в циркуляционный цикл. 2 с.п, ф-лы, 1 ил. 3 табл. (Л

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3