Сущность и назначение основных этапов очистки котлов

Способы очистки оборудования и конкретная технология ее осуществления весьма разнообразны. Однако весь процесс химической очистки можно разделить на ряд последовательно осуществляемых этапов, назначение которых в принципе одинаково, несмотря на различие применяемых реагентов, режимов очистки, её продолжительности и т.д. При этом в зависимости от конкретных условий те или иные этапы могут быть пропущены или повторены.

а) Предварительная промывка водой

Эта промывка осуществляется обычно при максимально возможной скорости движения воды. В недренируемых поверхностях она должна быть не менее 2, 0- 2, 5 м/сек, а в дренируемых – не менее 1, 0-1, 5 м/сек. Цель водной промывки – удаление из оборудования случайных грубых и слабо связанных с поверхностью металла частиц отложений и посторонних загрязнений (сварочный грат, песок и т.д.) для снижения расхода реагентов и ускорения основного этапа очистки. Кроме того, для мощных котлов, имеющих недренируемые и невентелируемые поверхности нагрева с большим количеством параллельно работающих змеевиков, предварительная водная промывка служит для удаления воздушных «пробок», которые могут образоваться в верхних петлях отдельных змеевиков, препятствуя заполнению этих змеевиков водой и промывочными растворами. Промывка горячей водой эффективнее, чем холодной, так как при этом происходит также частичное эмульгирование и удаление маслянистых загрязнений. Однако промывка горячей водой связана с потерями тепла. Поэтому обычно сначала проводят промывку холодной водой на сброс (по разомкнутому контуру) для удаления основной части загрязнений, а затем ведут промывку горячей водой ( до ) по замкнутому циркуляционному контуру, после чего горячую грязную воду вытесняют опять холодной водой на сброс при высоком ее расходе. Продолжительность данного этапа очистки зависит от размеров очищаемого оборудования, степени его загрязненности и мощности имеющихся насосов. Такая промывка может продолжаться от нескольких часов до нескольких суток.

б) Предварительное щелочение (обезжиривание)

Данная операция осуществляется путем циркуляции по замкнутому контуру или кипячения при температуре около , иногда и выше (до ), раствора щелочных реагентов: едкого натра, кальционированной соды, тринатрийфосфата, аммиака или специальных детергентов ( раствора ОП-7 или ОП-10). Щелочение прямоточных котлов следует вести только раствором аммиака или присадки ОП-7 или ОП-10 (при необходимости с добавлением аммиака), но не едким натром или другими соединениями во избежание коррозии котельного металла под действием остатков этих реагентов при последующей работе котла. Основным назначением этой операции является обезжиривание поверхности металла, т.е. удаление маслянистых загрязнений, обеспечивающее хорошее смачивание и проникновение вглубь отложений основного реагента – растворителя. Попутно достигается частичное удаление кремниевой кислоты, некоторое разрыхление отложений, облегчающее их растворение и удаление, а также, хотя и в незначительной степени, диспергирование и удаление из оборудования части рыхлых отложений.

Скорость движения раствора при принудительной его циркуляции обычно применяется порядка до в дренируемых поверхностях и в недренируемых поверхностях нагрева. Суммарная концентрация реагентов в растворе обычно составляет .

в) Обработка отложений основными реагентами

Эта операция является основным этапом процесса химической очистки и предназначена для растворения или диспергирования «подготовленных» предыдущим щелочением отложений.

Продолжительность и режим данной операции в отношении состава, концентрации и температуры раствора, которые необходимо соблюдать, определяются составом и толщиной отложений и основными и вспомогательными реагентами, выбранными для удаления отложений. Скорость движения среды в дренируемых поверхностях нагрева обычно принимают от до , а в недренируемых . Раствор реагентов может приготовляться на осветленной технической воде лишь при использовании соляной или серной кислоты. В остальных случаях (комплексоны, органические кислоты и т.д.) нужно использовать обессоленную воду, не содержащую активирующих анионов (хлориды, сульфаты) и накипеобразователей.

Данный этап может состоять из нескольких различный стадий или повторения аналогичных операций.

Обработка отложений раствором основных реагентов может сопровождаться рядом явлений, связанных с коррозией основного металла: расходование реагентов на растворение основного металла, усиленное разъедание наклепанных участков, сварных швов и аналогичных зон, «травильная» хрупкость металла, коррозия деталей арматуры, особенно изготовленных из азотированных сталей, а также скопление в верхних частях промывочного контура «гремучей» смеси водорода и воздуха, способной взрываться. Для предотвращения всех этих явлений необходимо в промывочный раствор, независимо от вида применяемого основного реагента, добавлять эффективные ингибиторы коррозии, предусматривать отвод газов из котла во время очистки, а также осуществлять вентиляцию барабанов котла и аккумуляторных баков термических деаэраторов при вскрытиях перед их осмотром.

При проведении данной основной стадии химической очистки необходимо всеми мерами обеспечивать непрерывность процесса. Перерыв, даже кратковременный, связанный, например, с ремонтом циркуляционных насосов или трубопроводов, может в ряде случаев вызвать выпадение из моющего раствора твердых частиц, которые при возобновлении циркуляции раствора далеко не всегда полностью снова переходят во взвешенное состояние. Особенно важным является это обстоятельство для вертикально петлевых змеевиков, в которых при большой загрязненности промывочного раствора выпавшая взвесь может даже полностью закупорить змеевик и тем самым исключить его из промывочного контура, что в дальнейшем при работе котла может вызвать пережог труб.

г) Удаление отработанного промывочного раствора

Целью этой операции является удаление из котла растворенных или диспергированных отложений и остатков неиспользованных реагентов. Она осуществляется обычно вытеснением раствора водой. Дренирование раствора не рекомендуется, так как очищенная поверхность металла очень быстро окисляется и покрывается ржавчиной. После этого агрегат промывают водой, сначала холодной на сброс, затем горячей по замкнутому контуру и вновь холодной на сброс с максимально возможной скоростью. Воду используют в зависимости от применявшегося реагента и требуемой тщательности отмывки обессоленную (конденсат), умягченную или (при соляной кислоте) техническую.

д) Нейтрализация остатков реагента

Данная операция является в сущности повторением этапа предварительного щелочения. Ее назначение сводится к нейтрализации щелочью (каустик, сода, аммиак) возможных остатков кислых реагентов и к частичному пассивированию очищенной поверхности металла. После нейтрализации, продолжающейся несколько часов, из котла вытесняют щелочной раствор и промывают его водой (обессоленной или конденсатом).

е) Пассивирование поверхности металла

В большинстве случаев, особенно при очистках минеральными кислотами, очищенная поверхность металла склонна к весьма быстрому ржавлению под действием влажного воздуха во время простоя оборудования после очистки перед вводом его в эксплуатацию. Пассивирующее действие повторного щелочения обычно невелико и недостаточно надежно для создания на поверхности металла сплошной защитной пленки окислов железа (магнетита).

Для этой цели применяют специальную операцию – пассивирование металла. Оно достигается путем обработки очищенной поверхности металла окислителями (создание пленки окислов типа ) или восстановителями с образованием защитной пленки магнетита. Отработанный раствор дренируют, и котел после этого водой не промывают. Если непосредственно после химической очистки котел в работу не включается, то пассивирующий раствор оставляют в котлоагрегате. Пассивирующий раствор во всех случаях следует приготовлять на конденсате или химически обессоленной воде, так как наличие в растворе активирующих анионов (хлориды, сульфаты) препятствует пассивированию металла. При очистке оборудования комплексообразующими реагентами (моноаммонийцитрат, трилон Б), которые сами способствуют пассивированию поверхности металла, осуществление данной операции не обязательно.

Из всего многообразия способов периодической очистки теплообменных поверхностей нагрева (химических, гидравлических, механических, электродинамических и др.) применительно к оборудованию современных ТЭС с учетом сложности его конструкций и схем можно выделить несколько основных способов, которые различаются механизмами взаимодействия используемых реагентов с элементами, входящими в состав отложений. Шесть из них базируются на химическом взаимодействии и заключаются в следующем:

- превращении нерастворимых отложений в соль, хорошо растворимую в воде;

- связывании катионной части нерастворимых отложений в прочный комплекс, хорошо растворимый в воде;

- превращении нерастворимых отложений в другие соединения, также нерастворимые в воде, но способные растворяться в кислоте или других реагентах;

- разрушении подслоя отложений, прочно связанных с поверхностью металла, с последующим удалением разрыхленных и отставших от поверхности отложений потоком воды;

- растворении основной части отложений и удалении оставшейся их нерастворенной части потоком воды;

- эмульгировании или диспергировании нерастворимых отложений с последующим удалением тонкодисперсной эмульсии или взвеси потоком воды из трактов и полостей оборудования.