Химическая очистка водогрейных котлов на предприятии МГП "Мостеплоэнерго" г. Зеленограда

В. В. Пасков, канд. техн. наук, гл. инженер предприятия МТЭ г. Зеленограда,

Ф. Ш. Шафигуллин, начальник РТС-2 г. Зеленограда,

В. И. Григос, канд. техн. наук, НИИ "Особо чистых материалов",

М. М. Шевяков, инженер НИИ "Особо чистых материалов"

 

В процессе эксплуатации котлов при росте гидравлического сопротивления возникает необходимость химической очистки оборудования от образующегося в процессе работы слоя накипи с целью восстановления теплотехнически показателей.

Если принять во внимание, что теплопроводность углеродистой стали 46–58 Вт/м°C, а котельной накипи 0,082–2,3 Вт/м°C, то очевидно увеличение расхода топлива, объемов дымовых газов и снижение КПД котла при работе с накипным слоем на внутренних поверхностях котловых труб [1].

В настоящее время существует большое количество различных химических реагентов (соляная, серная, сульфаминовая кислоты, щавелевая, лимонная и другие органические кислоты, комплексоны различного состава, производные фосфоновых кислот) и способов их использования. Важнейшим фактором, определяющим выбор химреагентов для проведения химпромывок, является их доступность, относительно низкая стоимость, эффективность их использования и экологическая безопасность [2–5].

За рубежом наибольшее применение для химпромывок получили химреагенты на основе фосфоновых и органических кислот, а также различных комплексонов (например, ЭДТА). Так, фирмы "Hadlex Trading" (Польша) и "Hydro-X" (Дания) предлагают свои услуги по очистке котлов. Однако стоимость этих работ достаточно высока, например, для котла ПТВМ-100 составляет 832 тыс. рублей. В данной работе мы делимся опытом химической промывки водогрейных котлов типа ПТВМ-100 и КВГМ-100, которая проводилась на РТС-2 и РТС-3 г. Зеленограда силами работников предприятия.

Рисунок 1. Схема оборудования и трубопроводов установки химической промывки

Необходимость проведения химической промывки водогрейных котлов ПТВМ-100 и КВГМ-100 на РTC-2 и РТС-3 г. Зеленограда была обусловлена значительным возрастанием гидравлического сопротивления котла, которое достигало 5,2–5,4 кгс/см² при расходе сетевой воды 1250 м³/ч. Для оценки состояния поверхностей нагрева были вырезаны образцы труб верхнего участка конвективной части как наиболее определяющего сопротивление котла.

Анализ отложений показал, что удельная загрязненность в среднем составляет 2500 г/м², состав отложений окислы железа 85–90%, карбонаты кальция и магния 5–10%.

При определении методики химпромывки особое внимание было уделено двум аспектам:

• подбору реагента для химической промывки;

• технологии химической промывки.

Подбор реагента для химической промывки котлов

Вышеперечисленные реагенты можно подразделить на две категории: кислоты и комплексоны. их недостатки: в первом случае – взаимодействие с металлом, во втором – дороговизна.

Кроме того, при их использовании не всегда достигается поставленная цель и неоправданно усложняется технология процесса химической промывки.

В этом плане представляет интерес недавно разработанное новое моющее средство ТМС [6]. Являясь полифункциональным соединением, ТМС сочетает в одной молекуле кислотные, комплексообразующие и хелатные свойства. Такое сочетание позволяет растворять окислы и карбонаты металлов, находящиеся в отложениях, и разрыхлять слой накипи.

Технология химической промывки

В результате лабораторных исследований и апробаций на стендовых установках разработана технология химпромывки, включающая в себя следующие процессы:

Подготовительный этап

1. Подключение установки химпромывки (УХП) к котлоагрегату, предварительно сдренированному (рис 1, 2).

2. Опрессовка УХП под заливом водопроводной водой.

3. Oпрессовка УХП под давлением, создаваемым насосом УХП (НУХП).

4. Заполнение котла насосом УХП водопроводной водой через промежуточный бак (ПБ).

5. При появлении воды из воздушников котла прекращается подача воды в контур КОТЕЛ - УХП.

6. Проверяется циркуляция воды по всем вариантам контуров химпромывки:

• вход - выход котла по воде через УХП;

• выход - вход котла по воде через УХП;

• промежуточный бак - насос УХП;

• входной коллектор котла - конвективная часть - боковые экраны - ПБ.

7. В предварительно опорожненный ПБ самотеком вытесняется З м³ воды из котла, т. к. это максимальный объем реагента для промывки котлов ПТВМ-100 и КВГМ-100, определенный опытным путем для перепадов давления по воде в пределах 4,8–5,3 кгс/см².

Рисунок 2. (подробнее) Схема подсоединения установки химической промывки к трубопроводам в пределах котла	Рисунок 3. (подробнее) График изменения рН в промывочном растворе

Химическая промывка

1. Ввод 70% от общего количества ТМС в контур УХП - КОТЕЛ осуществляется при циркуляции воды по контуру НУХП - УХП - КОТЕЛ - НУХП при открытых воздушниках котла (обоснование по объему в количестве 70% ТМС - ниже).

2. Циркуляция МРР (моющего реагентного раствора) по контуру УХП - НУХП - ВЫХОД КОТЛА - ВХОД КОТЛА - НУХП.

3. Циркуляция МРР по контуру УХП - НУХП - ВХОД КОТЛА - ВЫХОД КОТЛА - УХП.

4. При достижении рН=З,6–4,0 в химпромывочном растворе в контур КОТЕЛ - УХП вводятся остальные 30% ТМС.     Примечание. Весь процесс химпромывки котла сопровождается ежечасным отбором пробы и определением рН в МРР (рис. 3). Величина рН определялась при помощи рН-метра "Piccolo" фирмы “Есо Help Instruments”.

5. Продолжение циркуляции МРР по контуру УХП - НУХП - ВХОД КОТЛА - ВЫХОД КОТЛА - НУХП .

6. При достижении повторного значения рН=3,6–4,0 в МРР в течение 6 часов продолжается циркуляция отработанного МРР, при этом ежечасно меняется направление циркуляции в котле по схеме ВХОД - ВЫХОД, ВЫХОД - ВХОД котла по воде.

7. В следующие 6 часов – та же операция с подачей воздуха в нижние коллекторы котла по входу и выходу воды (схемы циркуляции и коллектора подачи воздуха должны совпадать).

Примечание. В процессе всей химической промывки воздушники котла открыты. Сброс пенореагентной смеси из воздушников осуществляется в промежуточный бак, и время от времени насосом УХП она подается в котел.

Ввиду того что накипь представляет собой чрезвычайно сложный комплекс неорганических химических веществ, невозможно одним реагентом растворить всю массу накипи.

При испытании на лабораторной установке образцов труб конвективной и экранной поверхностей труб котлов ПТВМ-100 и КВГМ-100 было определено, что наиболее плотными являются отложения на максимально теплонапряженных участках внутренних поверхностей труб. Очевидным, на первый взгляд, было введение в объем котла другого реагента, способного растворить неудалившиеся отложения, которые составляют 10–20% площади внутренних теплообменных поверхностей труб. Однако это привело бы к усложнению процесса химпромывки котла, обусловленного необходимостью включения дополнительных операций (опорожнения котла, водной промывки, введения нового реагента, нейтрализации и пр.).

В результате серии экспериментальных работ было обнаружено, что осадок отработанного ТМС содержит нерастворимые прочные частицы диаметром до 0,2 мм, что свидетельствует о следующем:

1. ТМС не является 100% "всеядным" реагентом в отношении всех типов окисно-солевых компонентов накипи.

2. ТМС растворяет основную массу и превращает в пористую пленку накипи толщиной 1,5–2 мм в зоне высокотемпературных отложений, включающих в себя наряду с солями временной жесткости окислы железа и соли постоянной жесткости. Исходя из этого, в традиционную химическую промывку введено 3 дополнительных процесса:

- ввод реагента порционно в два этапа: 70 и 30% от общего объема ТМС;

- циркуляция свежего и отработанного МРР с изменением направления в контуре котла;

- пневмогидравлическая промывка.

Перед началом химпромывки котла производится фиксация перепада давления по воде и производится расчет ожидаемого перепада по окончании, исходя из производительности НУХП, по формуле:

Dр=Dр1 х Q2² / Q1² , кгс/см²,

где Dр – приведенный перепад давления (к расходу воды через котел по производительности НУХП);

Dр1 и Q1 – зафиксированный перепад давления и оптимальный расход воды через котел;

Q2 – производительность НУХП (500 м³/ч).

Пример расчета

Dр=5,2 х 500²/ 1250²=0,83, кгс/см²

(изначальный перепад давления по воде).

Соответственно, ожидаемый перепад давления по окончании химпромывки:

Dр=2,2 х 500² / 1250²=0,35, кгс/см²,

где 2,2 кгс/см² – перепад давления по паспорту котла.

При стабилизации вышеуказанных параметров отработанный МРР циркулируется по схеме: КОТЕЛ - УХП - ПБ - КОТЕЛ, меняя направление и при подаче воздуха в котел. При этом происходит выпадение в осадок нерастворимых частиц в виде окислов железа в отстойном отсеке ПБ и, как следствие, осветление раствора. Осветленный раствор в соответствии с гигиеническим сертификатом № 69ТПО 4233П0964С98 от 07.08.98 года сливается в ливнесток.

Осадок из промежуточного бака удаляется ручным способом для отправки на утилизацию. ПБ промывается водопроводной водой, заполняется и включается в работу по схеме: узел подачи водопроводной воды - ПБ - УХП - КОТЕЛ - дренажная линия.

При светло-соломенной окраске водопроводной воды из пробоотборных точек УХП отключается от котла.

Водная промывка

Котел путем заполнения и дренирования становится на водную промывку химочищенной водой. При этом контролируется рН, прозрачность по шрифту Снеллена № 1; при достижении прозрачности 40 см производится полный анализ воды из котла согласно режимной карте. При соответствии всех показателей качества воды из пробоотборных точек УХП качеству воды в аккумуляторных баках фиксируется перепад давления по воде при Q=1250 м³/ч и котел выводится в резерв тепловой станции.

По описанной технологии в 1998–1999 годах были промыты пять котлов (3 – ПТВМ-100 и 2 – КВГМ-100) указанных типов, и результат во всех случаях одинаков: достигнут перепад давления в котле по воде, соответствующий перепаду, указанному в паспорте котла. До промывки сопротивление на котле достигало 5,2–5,4 кгс/см². При этом очень важным моментом является и тот факт, что ни на одном котле в процессе химпромывки и при гидравлических испытаниях с рабочим давлением 20 кгс/см² течи не обнаружены. Котлы, промытые в 1998 году, отопительный сезон отработали безотказно – по состоянию поверхностей нагрева.

Заключение по результатам химпромывки котлов ПТВМ-100 и КВГМ-100 с помощью ТМС.

Химпромывка обеспечивает:

• Снижение расхода топлива и электроэнергии на уровне 9–11%.

• Увеличение межремонтного периода работы котла.

• Улучшение экологической обстановки воздушного бассейна.

Литература

1. Теплотехника. М., "Высшая школа", 1981.

2. Химическая очистка теплоэнергетического оборудования. М., "Энергия", 1978, вып. 9.

3. Memento technique de I eau. Deqremont, 1978. Технические записки по проблемам воды. Пер. с англ. Том 2. М., Стройиздат, 1983.

4. Манюк В. И. и др. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей. Справочник. М., Стройиздат, 1988.

5. Опыт использования сульфаминовой кислоты для удаления отложений карбонатной накипи. "Промэнергетика", 1995, № 4.

6. Патент № 2115701 от 28.03.97 г. Н01,21/306, Грибов Б. Г., Родионов Р. А., Трунов Е. А., Трунов К. Е., Шевякова Л. Н.

 

МГП "МОСТЕПЛОЭНЕРГО" – ПРЕДПРИЯТИЕ ТЕПЛОВЫХ СТАНЦИЙ, ТЕПЛОЭЛЕКТРОСЕТЕЙ И ГАЗОВОГО ХОЗЯЙСТВА

Москва, г. Зеленоград, 1-й Западный проезд, д. 7

тел. (095) 535-1322