Táto korózia je často významnejšia a nebezpečnejšia z hľadiska veľkosti a intenzity ako korózia kotlov počas prevádzky.
Keď nechávate vodu v systémoch, môže sa v závislosti od jej teploty a dostupnosti vzduchu vyskytnúť najrôznejšie prípady korózie pri parkovaní. Najskôr je potrebné poznamenať, že prítomnosť vody v potrubiach jednotiek je mimoriadne nežiaduca, ak sú v rezerve.
Ak v systéme zostane voda z jedného alebo druhého dôvodu, potom je možné pozorovať silnú parkovaciu koróziu v pare a najmä vo vodnom priestore nádrže (hlavne pozdĺž vodorysky) pri teplote vody 60 - 70 ° C. Preto sa v praxi pomerne často pozoruje korózia parkovania rôznej intenzity, a to aj napriek rovnakým režimom vypínania systému a kvalite vody v nich obsiahnutej; zariadenia s výraznou akumuláciou tepla podliehajú silnejšej korózii ako zariadenia s rozmermi pece a vykurovacej plochy, pretože kotlová voda v nich sa ochladzuje rýchlejšie; jeho teplota klesne pod 60-70 ° С.
Pri teplote vody nad 85-90 ° C (napríklad pri krátkodobom odstavení prístroja) klesá všeobecná korózia a korózia kovu v parnom priestore, v ktorom je v tomto prípade pozorovaná zvýšená kondenzácia pár. prípade môže prekročiť koróziu kovu vo vodnom priestore. Stála korózia v parnom priestore je vo všetkých prípadoch rovnomernejšia ako vo vodnom priestore kotla.
Parkovaciu koróziu výrazne podporuje kal, ktorý sa hromadí na povrchoch kotla a ktorý zvyčajne zadržiava vlhkosť. V tejto súvislosti sa často vyskytujú významné korózne jamy v agregátoch a potrubiach pozdĺž dolnej línie a na ich koncoch, to znamená v oblastiach s najväčšou akumuláciou kalu.
Metódy konzervácie zariadení v rezerve
Na konzerváciu zariadenia sa dajú použiť tieto metódy:
a) sušenie - odstránenie vody a vlhkosti z jednotiek;
b) ich naplnenie roztokmi hydroxidu sodného, \u200b\u200bfosforečnanu, kremičitanu, dusitanu sodného, \u200b\u200bhydrazínu;
c) naplnenie technologického systému dusíkom.
Metóda konzervácie by sa mala zvoliť v závislosti od povahy a trvania prestoje, ako aj od typu a konštrukčných vlastností zariadenia.
Odstávku zariadenia možno z hľadiska trvania rozdeliť do dvoch skupín: krátkodobé - nie viac ako 3 dni a dlhodobé - viac ako 3 dni.
Existujú dva typy krátkodobých výpadkov:
a) plánované, spojené s výberom do rezervy na víkend v súvislosti s poklesom záťaže alebo výberom do rezervy v noci;
b) vynútené - v dôsledku poruchy potrubia alebo poškodenia ostatných jednotiek zariadenia, ktorých odstránenie si nevyžaduje dlhšie odstavenie.
Podľa účelu je možné dlhodobé odstávky rozdeliť do nasledujúcich skupín: a) zaradenie zariadenia do rezervy; b) bežné opravy; c) väčšie opravy.
V prípade krátkodobého výpadku zariadenia je potrebné použiť konzerváciu naplnením odvzdušnenou vodou pri zachovaní pretlaku alebo plynovou (dusíkovou) metódou. Ak je potrebné núdzové zastavenie, potom jedinou prijateľnou metódou je konzervácia dusíkom.
Pri ukladaní systému do rezervy alebo pri dlhodobom odstávke bez vykonania opravných prác je vhodné ho zakonzervovať naplnením roztokom dusitanu alebo kremičitanu sodného. V týchto prípadoch sa môže použiť aj konzervácia dusíkom, pričom sa musia prijať opatrenia na vytvorenie hustoty systému, aby sa zabránilo nadmernej spotrebe plynu a neproduktívnej prevádzke zariadenia na výrobu dusíka, ako aj vytvorenie bezpečného prostredia pre údržbu zariadení.
Môžu sa použiť metódy konzervácie vytvorením nadmerného tlaku a naplnením dusíkom bez ohľadu na konštrukčné vlastnosti vykurovacích plôch zariadenia.
Aby sa zabránilo parkovacej korózii kovu pri väčších a súčasných opravách, sú použiteľné iba metódy konzervovania, ktoré umožňujú vytvoriť ochranný film na kovovom povrchu, ktorý si zachováva svoje vlastnosti najmenej 1 - 2 mesiace po vypustení konzervačného roztoku, pretože je vyprázdnený a odtlakovaný systému je nevyhnutný. Životnosť ochrannej fólie na kovovom povrchu po jej spracovaní dusitanom sodným môže dosiahnuť 3 mesiace.
Metódy konzervácie s použitím vody a roztokov činidiel sú pre ochranu pred parkovacou koróziou ohrievačov kotlov prakticky neprijateľné z dôvodu ťažkostí spojených s ich plnením a následným čistením.
Metódy konzervácie nízkotlakových teplovodných a parných kotlov, ako aj ďalších zariadení uzavretých technologických okruhov dodávky tepla a vody sa v mnohých ohľadoch líšia od metód používaných v súčasnosti na prevenciu parkovacej korózie na TPP. Nasledujúci text popisuje hlavné metódy prevencie korózie v pohotovostnom režime zariadení zariadení týchto cirkulačných systémov, pričom sa zohľadňujú špecifiká ich činnosti.
Zjednodušené metódy konzervácie
Tieto metódy sú užitočné pre malé kotly. Spočívajú v úplnom odstránení vody z kotlov a umiestnení desikantov: kalcinovaný chlorid vápenatý, nehasené vápno, silikagél v množstve 1 - 2 kg na 1 m 3 objemu.
Táto metóda konzervácie je vhodná pre teploty miestnosti pod a nad nulou. V miestnostiach vykurovaných v zime je možné zaviesť jednu z kontaktných metód konzervácie. Varí sa až po naplnenie celého vnútorného objemu jednotky alkalickým roztokom (NaOH, Na3P04, atď.), Ktorý zaisťuje úplnú stabilitu ochranného filmu na povrchu kovu, aj keď je kvapalina nasýtená kyslíkom.
Zvyčajne sa používajú roztoky obsahujúce 1,5 až 10 kg / m3 NaOH alebo 5 až 20 kg / m3 Na3P04, v závislosti od obsahu neutrálnych solí v zdrojovej vode. Menšie hodnoty sa vzťahujú na kondenzát, väčšie - na vodu s obsahom až 3000 mg / l neutrálnych solí.
Korózii sa dá zabrániť aj pretlakom, pri ktorom sa tlak pary v uzatváracej jednotke neustále udržuje na úrovni nad atmosférickým tlakom a teplota vody zostáva nad 100 ° C, čo znemožňuje prístup hlavného korozívneho činidla - kyslíka.
Dôležitou podmienkou účinnosti a hospodárnosti každého spôsobu ochrany je maximálna možná tesnosť armatúr na paru a vodu, aby sa zabránilo príliš rýchlemu poklesu tlaku, strate ochranného roztoku (alebo plynu) alebo vnikaniu vlhkosti. Okrem toho je v mnohých prípadoch užitočné predbežné čistenie povrchov od rôznych usadenín (solí, kalov, vodného kameňa).
Pri implementácii rôznych spôsobov ochrany proti korózii pri parkovaní treba pamätať na nasledujúce.
1. Pre všetky typy konzervácie je potrebné predbežné odstránenie (prepláchnutie) usadenín ľahko rozpustných solí (pozri vyššie), aby sa zabránilo zvýšenej korózii pri parkovaní v určitých oblastiach chránenej jednotky. Toto opatrenie je nevyhnutné vykonať počas konzervácie kontaktu, inak je možná intenzívna lokálna korózia.
2. Z podobných dôvodov je žiaduce pred dlhodobou konzerváciou odstrániť všetky druhy nerozpustných usadenín (kal, vodný kameň, oxidy železa).
3. Ak sú ventily nespoľahlivé, je potrebné pomocou zástrčiek odpojiť záložné zariadenie od ovládacích jednotiek.
Infiltrácia pary a vody je menej nebezpečná pri ochrane kontaktov, ale neprijateľná pri suchých a plynových ochranných metódach.
Výber desikantov je určený relatívnou dostupnosťou činidla a potrebou dosiahnutia čo najvyššieho špecifického obsahu vlhkosti. Najlepším vysúšadlom je granulovaný chlorid vápenatý. Nehašené vápno je oveľa horšie ako chlorid vápenatý, a to nielen kvôli nižšej kapacite vlhkosti, ale aj rýchlej strate jeho aktivity. Vápno absorbuje nielen vlhkosť zo vzduchu, ale aj oxid uhličitý, v dôsledku čoho je pokryté vrstvou uhličitanu vápenatého, čo zabraňuje ďalšiemu absorpcii vlhkosti.
MINISTERSTVO ENERGIE A ELEKTRIFIKÁCIE ZSSR
HLAVNÝ VEDECKÝ A TECHNICKÝ ODBOR ENERGIE A ELEKTRIFIKÁCIE
INŠTRUKCIE
POZOR
NÍZKA TEPLOTA
KORÓZIA POVRCHU
KÚRENIA A PLYNOVÉ KOTLY NA KOTLY
RD 34.26.105-84
SOYUZTEKHENERGO
Moskva 1986
VYVINUTÉ All-Union dvakrát Objednávky červeného praporu práce Výskumným ústavom tepelného inžinierstva pomenovaným po F.E. Dzeržinského
DODÁVATELIA R.A. PETROSYAN, I. I. NADYROV
SCHVÁLENÉ Hlavným technickým riaditeľstvom pre prevádzku energetických systémov 22. apríla 1984
Zástupca vedúceho D.Ya. ŠAMARAKOV
|
USMERNENIA NA ZABRÁNENIE NÍZKOTEPLOTNEJ KORÓZII VYKUROVACÍCH POVRCHOV A PLYNOVÝCH DUKTOV KOTLE |
RD 34.26.105-84 |
Nastavený dátum vypršania platnosti
od 01.07.85
pred 01.07.2005
Tieto usmernenia sa vzťahujú na nízkoteplotné vykurovacie povrchy parných a teplovodných kotlov (ekonomizéry, plynové výparníky, ohrievače vzduchu rôznych typov atď.), Ako aj na cestu plynu za ohrievačmi vzduchu (plynové kanály, zberače popola, odsávače dymu). , komíny) a ustanoviť spôsoby ochrany vykurovania povrchov pred nízkoteplotnou koróziou.
Pokyny sú určené pre tepelné elektrárne pracujúce na sírne palivá a organizácie, ktoré navrhujú kotlové zariadenia.
1. Nízkoteplotná korózia je korózia chvostových vykurovacích plôch, plynových potrubí a komínov kotlov pôsobením pár kyseliny sírovej, ktoré sa na nich kondenzujú zo spalín.
2. Kondenzácia pár kyseliny sírovej, ktorej objemový obsah v spalinách pri spaľovaní sírnych palív je iba niekoľko tisícin percenta, nastáva pri teplotách výrazne (50 - 100 ° C) vyšších ako je teplota kondenzácie vodnej pary .
4. Aby sa zabránilo korózii vykurovacích plôch počas prevádzky, musí teplota ich stien presahovať teplotu rosného bodu spalín pri všetkých zaťaženiach kotla.
Pri vykurovacích plochách chladených médiom s vysokým súčiniteľom prestupu tepla (ekonomizéry, plynové výparníky atď.) Musí teplota média na vstupe prekročiť teplotu rosného bodu asi o 10 ° C.
5. Pri vykurovacích plochách teplovodných kotlov pracujúcich na sírový vykurovací olej nie je možné splniť podmienky na úplné vylúčenie nízkoteplotnej korózie. Na jeho zníženie je potrebné zabezpečiť teplotu vody na vstupe do kotla na úrovni 105 - 110 ° С. Ak sa ako špičkové kotly používajú teplovodné kotly, je možné tento režim zabezpečiť pri plnom použití ohrievačov vody na ohrev. Pri použití teplovodných kotlov v základnom režime je možné dosiahnuť zvýšenie teploty vody vstupujúcej do kotla recirkuláciou teplej vody.
V zariadeniach s využitím schémy na pripojenie teplovodných kotlov k vykurovacej sieti prostredníctvom vodných výmenníkov tepla sú podmienky na zníženie nízkoteplotnej korózie vykurovacích plôch plne zabezpečené.
6. Pri ohrievačoch vzduchu pre parné kotly je zabezpečené úplné vylúčenie nízkoteplotnej korózie pri návrhovej teplote steny najchladnejšieho úseku, ktorá pri všetkých zaťaženiach kotla presahuje teplotu rosného bodu o 5 - 10 ° C (minimálna hodnota sa týka na minimálne zaťaženie).
7. Výpočet teploty steny rúrkových (TVP) a regeneratívnych (RVP) ohrievačov vzduchu sa vykonáva podľa odporúčaní „Tepelný výpočet kotlových jednotiek. Normatívna metóda “(Moskva: Energiya, 1973).
8. Pri použití v rúrkových ohrievačoch vzduchu ako prvý (vzduchom) zdvih vymeniteľných studených kociek alebo kociek z rúrok s kyselinovzdorným povlakom (smaltovaný atď.), Ako aj z materiálov odolných voči korózii, sú nasledujúce: sú kontrolované na podmienky úplného vylúčenia nízkoteplotnej korózie. (vzduchom) kovové kocky ohrievača vzduchu. V takom prípade by výber teploty steny studených kovových kociek vymeniteľných, ako aj koží odolných voči korózii mal vylúčiť intenzívnu kontamináciu potrubí, pri ktorej by ich minimálna teplota steny pri spaľovaní sírnych vykurovacích olejov mala byť pod rosným bodom spaliny najviac o 30 - 40 ° С. Pri spaľovaní tuhých sírnych palív by sa minimálna teplota steny potrubia podľa podmienok na zabránenie jej intenzívneho znečistenia mala merať najmenej 80 ° C.
9. V RVP sa za podmienky úplného vylúčenia nízkoteplotnej korózie počíta ich horúca časť. Studená časť RVP je vyrobená z nehrdzavejúcej ocele (smaltovaná, keramická, nízkolegovaná oceľ atď.) Alebo vymeniteľná z plochých plechov hrúbky 1,0 - 1,2 mm, vyrobených z nízkouhlíkovej ocele. Podmienky na zabránenie intenzívnej kontaminácie obalu sú dodržané, ak sú splnené požiadavky odsekov tohto dokumentu.
10. Ako smalt sa používa obal z kovových plechov s hrúbkou 0,6 mm. Životnosť smaltovaného obalu vyrobeného podľa TU 34-38-10336-89 je 4 roky.
Ako keramický obal je možné použiť porcelánové trubice, keramické bloky alebo porcelánové taniere s výstupkami.
Berúc do úvahy zníženie spotreby vykurovacieho oleja tepelnými elektrárňami, je vhodné použiť pre studenú časť náplne RVP z nízkolegovanej ocele 10KhNDP alebo 10KhSND, ktorej odolnosť proti korózii je 2 - 2,5 krát vyššia ako z mäkkej ocele.
11. Na ochranu ohrievačov vzduchu pred nízkoteplotnou koróziou počas doby nábehu by sa mali vykonať opatrenia opísané v „Usmerneniach pre konštrukciu a prevádzku výkonových ohrievačov vzduchu s drôtenými rebrami“ (Moskva: SPO Soyuztekhenergo, 1981).
Spaľovanie kotla na sírový vykurovací olej by sa malo uskutočňovať so zapnutým systémom vykurovania vzduchom. Teplota vzduchu pred ohrievačom vzduchu by počas počiatočnej doby zapaľovania mala byť spravidla 90 ° C.
11a. Aby ste ohrievače vzduchu chránili pred nízkoteplotnou („parkovacou“) koróziou pri odstavenom kotle, ktorého hladina je počas prevádzky približne dvakrát vyššia ako miera korózie, pred zastavením kotla ohrievače vzduchu dôkladne očistite od vonkajších usadenín. . Zároveň sa pred zastavením kotla odporúča udržiavať teplotu vzduchu na vstupe do ohrievača vzduchu na úrovni jeho hodnoty pri menovitom zaťažení kotla.
Čistenie TVP sa vykonáva brokom s hustotou jeho prísunu najmenej 0,4 kg / m.s (odsek tohto dokumentu).
Pre tuhé palivá by sa pri zohľadnení významného rizika korózie kolektorov popola mala teplota spalín zvoliť nad rosným bodom spalín o 15 - 20 ° C.
V prípade sírových vykurovacích olejov musí teplota spalín prekročiť teplotu rosného bodu pri menovitom zaťažení kotla asi o 10 ° C.
V závislosti od obsahu síry v vykurovacom oleji by sa mala vypočítaná hodnota teploty spalín pri menovitom zaťažení kotla brať takto:
Teplota spalín, ºС ...... 140 150 160 165
Pri spaľovaní sírneho vykurovacieho oleja s extrémne malým prebytkom vzduchu (α ≤ 1,02) možno teplotu spalín znížiť s prihliadnutím na výsledky meraní rosného bodu. V priemere prechod z malého na extrémne malý prebytočný vzduch znižuje teplotu rosného bodu o 15 - 20 ° C.
Podmienky na zabezpečenie spoľahlivej prevádzky komína a zabránenie úbytku vlhkosti na jeho stenách sú ovplyvnené nielen teplotou spalín, ale aj ich spotrebou. Prevádzka rúrok s podmienkami zaťaženia výrazne nižšími ako sú projektované zvyšuje pravdepodobnosť nízkoteplotnej korózie.
Pri spaľovaní zemného plynu sa odporúča udržiavať teplotu spalín najmenej 80 ° C.
13. Keď sa zaťaženie kotla zníži v rozmedzí 100 - 50% menovitej hodnoty, malo by sa usilovať o stabilizáciu teploty spalín a nedovoliť jej zníženie o viac ako 10 ° C od menovitej hodnoty.
Najekonomickejším spôsobom stabilizácie teploty spalín je zvýšenie teploty predhrievacieho vzduchu v ohrievačoch vzduchu so znížením zaťaženia.
Minimálne prípustné hodnoty teploty pre predhrievanie vzduchu pred RVP sa berú v súlade s ustanovením 4.3.28 „Pravidiel technickej prevádzky elektrární a sietí“ (Moskva: Energoatomizdat, 1989).
V prípadoch, keď nie je možné zabezpečiť optimálnu teplotu spalín z dôvodu nedostatočnej vykurovacej plochy RAH, je potrebné brať do úvahy teploty predhrievania vzduchu, pri ktorých teplota spalín nepresahuje hodnoty uvedené v bodoch týchto pokynov.
16. Kvôli nedostatku spoľahlivých kyselinovzdorných náterov na ochranu pred nízkoteplotnou koróziou kovových plynových potrubí je možné ich spoľahlivú činnosť zabezpečiť starostlivou izoláciou, ktorá zabezpečí, aby teplotný rozdiel medzi spalinami a stenou nebol väčší ako 5 ° C
V súčasnosti používané izolačné materiály a konštrukcie nie sú pri dlhodobej prevádzke dostatočne spoľahlivé, preto je potrebné pravidelne najmenej raz ročne pravidelne kontrolovať ich stav a v prípade potreby vykonávať opravné a reštaurátorské práce.
17. Pri experimentálnom použití na ochranu plynových potrubí pred nízkoteplotnou koróziou rôznych náterov je potrebné mať na pamäti, že tento povrch musí zabezpečiť tepelnú stabilitu a plynotesnosť pri teplotách prekračujúcich teplotu spalín najmenej o 10 ° C. , odolnosť voči kyseline sírovej s koncentráciou 50 - 80% v teplotnom rozmedzí 60 - 150 ° C, respektíve možnosť ich opravy a obnovy.
18. Na nízkoteplotné povrchy, konštrukčné prvky RVP a plynové potrubia kotlov je vhodné použiť nízkolegované ocele 10KhNDP a 10KhSND, ktoré v koróznej odolnosti prevyšujú uhlíkovú oceľ 2 - 2,5 krát.
Absolútnu odolnosť proti korózii majú iba veľmi vzácne a drahé vysokolegované ocele (napríklad oceľ EI943, ktorá obsahuje až 25% chrómu a až 30% niklu).
žiadosť
1. Teoreticky možno teplotu rosného bodu spalín s daným obsahom pár párov kyseliny sírovej a vody definovať ako teplotu varu roztoku kyseliny sírovej takej koncentrácie, pri ktorej je vyššie uvedený obsah vody a pár kyseliny sírovej rovnaký. riešenie.
Nameraná teplota rosného bodu sa môže líšiť od teoretickej hodnoty v závislosti od postupu merania. V tomto odporúčaní je teplota rosného bodu spalín t str sa meria teplota povrchu štandardného skleneného snímača s platinovými elektródami dlhými 7 mm spájkovanými vo vzdialenosti 7 mm od seba, pri ktorej je odpor rosného filmu medzi pre elektródy v ustálenom stave je10 7 Ohm. Merací obvod elektród využíva nízkonapäťový striedavý prúd (6 - 12 V).
2. Pri spaľovaní sírneho vykurovacieho oleja s prebytkom vzduchu 3 - 5% závisí teplota rosného bodu v spalinách od obsahu síry v palive. S p (obr.).
Pri spaľovaní sírnych vykurovacích olejov s extrémne nízkym prebytkom vzduchu (α ≤ 1,02) by sa mala teplota rosného bodu spalín merať na základe výsledkov osobitných meraní. Podmienky prechodu kotlov do režimu s α ≤ 1,02 sú stanovené v „Usmerneniach pre prevod kotlov pracujúcich na sírne palivá do režimu spaľovania s extrémne malým prebytkom vzduchu“ (Moskva: SPO Soyuztekhenergo, 1980).
3. Pri spaľovaní sírnych tuhých palív v prašnom stave teplota rosného bodu spalín t str sa dá vypočítať podľa zníženého obsahu síry a popola v palive S p pr, A r pr a teplota kondenzácie vodnej pary koniec podľa vzorca
kde un - podiel popola v strave (obvykle sa berie ako 0,85).
Obrázok: 1. Závislosť teploty rosného bodu spalín od obsahu síry v spálenom vykurovacom oleji
Hodnota prvého člena tohto vzorca v un \u003d 0,85 možno určiť z obr. ...
Obrázok: 2. Teplotný rozdiel medzi rosným bodom spalín a kondenzáciou vodných pár v nich, v závislosti od zníženého obsahu síry ( S p pr) a popol ( A r pr) v palive
4. Pri spaľovaní plynných sírnych palív možno rosný bod spalín určiť z obr. za predpokladu, že sa obsah síry v plyne počíta tak, ako je uvedené, to znamená ako hmotnostné percento na 4186,8 kJ / kg (1 000 kcal / kg) výhrevnosti plynu.
Pokiaľ ide o plynné palivá, znížený obsah síry v hmotnostných percentách možno určiť pomocou vzorca
kde m - počet atómov síry v molekule zložky obsahujúcej síru;
q - objemové percento síry (zložka obsahujúca síru);
Q č - teplo spaľovania plynu v kJ / m 3 (kcal / nm 3);
ZO - koeficient rovný 4,187, ak Q č vyjadrené v kJ / m 3 a 1,0, ak v kcal / m 3.
5. Rýchlosť korózie vymeniteľného kovového obalu ohrievača vzduchu počas spaľovania vykurovacieho oleja závisí od teploty kovu a stupňa korozivity spalín.
Pri spaľovaní sírneho vykurovacieho oleja s prebytkom vzduchu 3 - 5% a fúkaní povrchu parou možno rýchlosť korózie (na oboch stranách v mm / rok) obalu RVP zhruba odhadnúť podľa údajov v tabuľke. ...
stôl 1
|
Tabuľka 2
6. Pre uhlie s vysokým obsahom oxidu vápenatého v popole sú teploty rosného bodu nižšie ako teploty vypočítané podľa odsekov týchto pokynov. Pre tieto palivá sa odporúčajú priame merania. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Korózne javy v kotloch sa najčastejšie prejavujú na vnútornom tepelne namáhanom povrchu a relatívne menej často na vonkajšom.
V druhom prípade je zničenie kovu spôsobené - vo väčšine prípadov - kombinovaným pôsobením korózie a erózie, ktoré niekedy prevládajú.
Vonkajším znakom eróznej deštrukcie je čistý kovový povrch. V prípade korozívneho napadnutia zvyčajne na jeho povrchu zostávajú produkty korózie.
Interná (vo vodnom prostredí) korózia a procesy vodného kameňa môžu zhoršiť vonkajšiu koróziu (v plynnom prostredí) v dôsledku tepelného odporu vrstvy vodného kameňa a korozívnych usadenín a v dôsledku toho zvýšenia teploty na povrchu kovu.
Vonkajšia korózia kovu (zo strany kotlovej pece) závisí od rôznych faktorov, ale predovšetkým od typu a zloženia spaľovaného paliva.
Korózia plynových kotlov
Vykurovací olej obsahuje organické zlúčeniny vanádu a sodíka. Ak sa roztavené usadeniny trosky obsahujúcej zlúčeniny vanádu (V) hromadia na stene potrubia otočenej k peci, potom s veľkým prebytkom vzduchu a / alebo s povrchovou teplotou kovu 520 - 880 ° C dôjde k reakciám:
4Fe + 3V2O5 \u003d 2Fe2O3 + 3V2O3 (1)
V2O3 + O2 \u003d V2O5 (2)
Fe2O3 + V2O5 \u003d 2FeVO4 (3)
7Fe + 8FeVO4 \u003d 5Fe3О4 + 4V2O3 (4)
(Zlúčeniny sodíka) + O2 \u003d Na2O (5)
Možný je aj ďalší korózny mechanizmus zahŕňajúci vanád (tekutá eutektická zmes):
2Na2O. V2O4. 5V2O5 + O2 \u003d 2Na2O. 6V2O5 (6)
Na2O. 6V205 + M \u003d Na20. V2O4. 5V2O5 + MO (7)
(M - kov)
Počas spaľovania paliva sa zlúčeniny vanádu a sodíka oxidujú na V2O5 a Na2O. V usadeninách ulpievajúcich na kovovom povrchu je Na2O spojivom. Kvapalina vytvorená v dôsledku reakcií (1) - (7) taví ochranný film magnetitu (Fe3O4), čo vedie k oxidácii kovu pod usadeninami (teplota topenia usadenín (troska) je 590 - 880 ° C).
Výsledkom týchto procesov je, že steny stenových rúr smerujúce k kúrenisku sú rovnomerne riedené.
Zvýšenie teploty kovu, pri ktorom sa zlúčeniny vanádu stávajú tekutými, uľahčujú vnútorné usadeniny v rúrkach. A teda pri dosiahnutí teploty medze klzu kovu dôjde k prasknutiu potrubia - dôsledok spoločného pôsobenia vonkajších a vnútorných usadenín.
Upevňovacie časti rúrkových obrazoviek, ako aj výčnelky zváraných švov rúrok korodujú - nárast teploty na ich povrchu sa urýchľuje: nie sú ochladené zmesou pary a vody, ako sú rúry.
Olej na kúrenie môže obsahovať síru (2,0 - 3,5%) vo forme organických zlúčenín, elementárnej síry, síranu sodného (Na2SO4), ktorý sa do oleja dostáva z formovacích vôd. Na kovovom povrchu za takýchto podmienok je korózia vanádu sprevádzaná oxidom siričitanu. Ich kombinovaný účinok je najvýraznejší, keď je v sedimentoch prítomných 87% V2O5 a 13% Na2SO4, čo zodpovedá obsahu vanádu a sodíka v vykurovacom oleji v pomere 13/1.
V zime, keď je vykurovací olej v nádobách ohrievaný parou (na uľahčenie odtoku), dodatočne sa do nej dostane voda v množstve 0,5 - 5,0%. Dôsledok: Zvyšuje sa množstvo usadenín na nízkoteplotných povrchoch kotla a zjavne sa zvyšuje korózia potrubí a olejových nádrží.
Okrem vyššie popísanej schémy na ničenie rúr na stenách kotlov má korózia prehrievačov, festónových rúr, varných zväzkov, ekonomizérov určité zvláštnosti v dôsledku zvýšených - v niektorých častiach - rýchlostí plynu, najmä obsahujúcich nespálené častice vykurovacieho oleja a exfoliované častice trosky.
Identifikácia korózie
Vonkajší povrch rúrok je pokrytý hustou smaltovanou vrstvou sivých a tmavošedých usadenín. Na strane privrátenej k kúrenisku je riedenie potrubia: ak je povrch očistený od usadenín a oxidových filmov, sú zreteľne viditeľné ploché plochy a plytké trhliny vo forme „zárezov“.
Ak dôjde k náhodnému zničeniu potrubia, potom je viditeľná pozdĺžna úzka trhlina.
Korózia kotlov na práškové uhlie
Pri korózii, ktorá vzniká pôsobením produktov spaľovania uhlia, má síra a jej zlúčeniny rozhodujúci význam. Okrem toho chloridy (hlavne NaCl) a zlúčeniny alkalických kovov ovplyvňujú priebeh koróznych procesov. Korózia je najpravdepodobnejšia, ak uhlie obsahuje viac ako 3,5% síry a 0,25% chlóru.
Popolček obsahujúci alkalické zlúčeniny a oxidy síry sa ukladá na povrchu kovu pri teplote 560-730 ° C. V tomto prípade v dôsledku prebiehajúcich reakcií vznikajú alkalické sírany, napríklad K3Fe (SO4) 3 a Na3Fe (SO4) 3. Táto roztavená troska zase ničí (taví) ochrannú vrstvu oxidu na kovu - magnetite (Fe3O4).
Rýchlosť korózie je maximálna pri teplote kovu 680 - 730 ° C, s jej nárastom sa rýchlosť znižuje v dôsledku tepelného rozkladu korozívnych látok.
Najväčšia korózia je vo výstupných potrubiach prehrievača, kde je teplota pary najvyššia.
Identifikácia korózie
Na stenových trubkách je možné pozorovať ploché plochy na oboch stranách trubice, ktoré sú vystavené poškodeniu koróziou. Tieto oblasti sa nachádzajú vo vzájomnom uhle 30 - 45 ° C a sú pokryté vrstvou sedimentov. Medzi nimi je relatívne „čistá“ oblasť, ktorá je vystavená „čelnému“ účinku prúdenia plynu.
Nánosy pozostávajú z troch vrstiev: vonkajšia vrstva je pórovitý popolček, medzivrstva sú belavé vo vode rozpustné alkalické sírany a vnútorná vrstva sú lesklé čierne oxidy železa (Fe3O4) a sulfidy (FeS).
Na nízkoteplotných častiach kotlov - ekonomizátor, ohrievač vzduchu, výfukový ventilátor - teplota kovu klesne pod "rosný bod" kyseliny sírovej.
Pri spaľovaní tuhého paliva teplota plynu klesá z 1650 ° C v plameni na 120 ° C alebo menej v komíne.
Vďaka ochladeniu plynov sa v plynnej fáze vytvára kyselina sírová a pri kontakte s povrchom chladnejšieho kovu výpary kondenzujú a vytvárajú tekutú kyselinu sírovú. „Rosný bod“ kyseliny sírovej je 115 - 170 ° C (možno viac, v závislosti od obsahu vodnej pary a oxidu síry (SO3) v prúde plynu).
Proces je opísaný reakciami:
S + O2 \u003d SO2 (8)
SO3 + H2O \u003d H2SO4 (9)
H2SO4 + Fe \u003d FeSO4 + H2 (10)
V prítomnosti oxidov železa a vanádu je možná katalytická oxidácia SO3:
2SO2 + O2 \u003d 2SO3 (11)
V niektorých prípadoch je korózia kyselinou sírovou pri spaľovaní uhlia menej významná ako pri spaľovaní hnedej, bridlice, rašeliny a dokonca aj zemného plynu - kvôli relatívne väčšiemu uvoľňovaniu vodnej pary z nich.
Identifikácia korózie
Tento typ korózie spôsobuje rovnomerné zničenie kovu. Typicky je povrch drsný, mierne hrdzavý a podobný povrchu bez korozívnych javov. Pri dlhodobom pôsobení môže byť kov pokrytý usadeninami koróznych produktov, ktoré musia byť počas vyšetrenia starostlivo odstránené.
Korózia počas výpadkov
Tento typ korózie sa objavuje na ekonomizéri a v tých častiach kotla, kde sú vonkajšie povrchy pokryté zlúčeninami síry. Keď sa kotol ochladí, teplota kovu klesne pod "rosný bod" a, ako je opísané vyššie, ak sú prítomné usadeniny síry, vytvára sa kyselina sírová. Je možná medziprodukt - kyselina sírová (H2SO3), ktorá je však veľmi nestabilná a okamžite sa zmení na kyselinu sírovú.
Identifikácia korózie
Kovové povrchy sú zvyčajne pokovované. Ak ich odstránite, nájdete oblasti zničenia kovov, kde boli usadeniny síry a oblasti nekorodovaného kovu. Tento vzhľad odlišuje koróziu odstaveného kotla od vyššie popísanej korózie kovového ekonomizéra a iných „studených“ častí prevádzkovaného kotla.
Pri umývaní kotla sú korózne javy distribuované viacmenej rovnomerne po povrchu kovu v dôsledku erózie usadenín síry a nedostatočného vysušenia povrchov. V prípade nedostatočného prania je korózia lokalizovaná tam, kde boli zlúčeniny síry.
Erozia kovov
Za určitých podmienok sú rôzne kotlové systémy vystavené erozívnej deštrukcii kovu, a to z vnútornej aj z vonkajšej strany ohriateho kovu, a tiež z miesta, kde vznikajú turbulentné toky vysokou rýchlosťou.
Ďalej je diskutovaná iba erózia turbíny.
Turbíny sú erodované nárazmi pevných častíc a kvapiek kondenzátu pary. Pevné častice (oxidy) sa odlupujú z vnútorného povrchu prehrievačov a parných potrubí, najmä v podmienkach prechodných tepelných procesov.
Kvapky kondenzátu pary ničia hlavne povrchy lopatiek posledného stupňa turbíny a odvodňovacieho potrubia. Možné erozívne a korozívne účinky kondenzátu pary, ak je kondenzát „kyslý“ - pH pod päť jednotiek. Korózia je tiež nebezpečná v prítomnosti chloridových pár (až 12% hmotnosti sedimentu) a lúhu sodného vo vodných kvapkách.
Identifikácia erózie
Zničenie kovu nárazmi kvapiek kondenzátu je najviac viditeľné na nábežných hranách lopatiek turbíny. Okraje sú pokryté tenkými priečnymi zubami a drážkami (drážkami), môžu tam byť sklonené kónické výčnelky smerujúce k nárazom. Na predných okrajoch lopatiek sú výstupky a na zadných rovinách takmer chýbajú.
Poškodenie pevnými časticami má formu sĺz, mikropriehlbín a zárezov na predných hranách nožov. Neexistujú žiadne drážky a šikmé kužele.
Držitelia patentu RU 2503747:
OBLASŤ TECHNOLÓGIE
Vynález sa týka tepelnej energetiky a môže byť použitý na ochranu pred vodným parným a teplovodným kotlom, tepelnými výmenníkmi, kotlovými zariadeniami, výparníkmi, vykurovacími rozvodmi, vykurovacími systémami pre obytné budovy a priemyselnými zariadeniami proti vodnému kameňu v priebehu súčasnej prevádzky.
ÚROVEŇ TECHNOLÓGIE
Prevádzka parných kotlov je spojená so súčasným vystavením vysokým teplotám, tlaku, mechanickému namáhaniu a agresívnemu prostrediu, ktorým je kotlová voda. Voda z kotla a kov na vykurovacích plochách kotla sú samostatné fázy zložitého systému, ktorý sa vytvára pri ich kontakte. Výsledkom interakcie týchto fáz sú povrchové procesy prebiehajúce na ich rozhraní. Výsledkom je, že v kovu na vykurovacích plochách dochádza ku korózii a tvorbe vodného kameňa, čo vedie k zmene štruktúry a mechanických vlastností kovu a prispieva k rozvoju rôznych poškodení. Pretože tepelná vodivosť vodného kameňa je päťdesiatkrát nižšia ako tepelná vodivosť železa v ohrievacích trubiciach, dochádza k strate tepelnej energie počas prenosu tepla - pri hrúbke vodného kameňa od 1 mm do 7% až 12% a pri 3 mm - 25%. Veľké hromadenie vodného kameňa v systéme kontinuálneho parného kotla má často za následok prerušenie výroby na niekoľko dní v roku, aby sa odstránil vodný kameň.
Kvalita krmiva, a teda aj kotlovej vody, je daná prítomnosťou nečistôt, ktoré môžu spôsobiť rôzne druhy korózie kovu vnútorných výhrevných plôch, tvorbu primárneho kameňa na nich, ako aj kal ako zdroj sekundárnych výparov. tvorba vodného kameňa. Kvalita kotlovej vody navyše závisí aj od vlastností látok tvorených v dôsledku povrchových javov pri preprave vody a kondenzátu potrubím v procesoch úpravy vody. Odstránenie nečistôt z napájacej vody je jedným zo spôsobov, ako zabrániť tvorbe vodného kameňa a korózie, a vykonáva sa metódami predbežnej (predvarenej) úpravy vody, ktoré sú zamerané na maximalizáciu odstránenia nečistôt v zdrojovej vode. Použité metódy však neumožňujú úplné vylúčenie obsahu nečistôt vo vode, čo súvisí nielen s technickými ťažkosťami, ale aj s ekonomickou uskutočniteľnosťou použitia metód úpravy vody pred kotlom. Navyše, keďže úprava vody je zložitý technický systém, je pre kotly s malou a strednou kapacitou nadbytočná.
Známe spôsoby odstraňovania usadenín, ktoré sa už vytvorili, používajú hlavne mechanické a chemické čistiace metódy. Nevýhodou týchto metód je, že sa nemôžu vyrábať počas prevádzky kotlov. Chemické metódy čistenia navyše často vyžadujú použitie drahých chemikálií.
Sú tiež známe spôsoby prevencie tvorby vodného kameňa a korózie uskutočňované počas prevádzky kotlov.
V US patente 1877389 je navrhnutý spôsob odstraňovania vodného kameňa a prevencie jeho tvorby v horúcej vode a parných kotloch. Pri tejto metóde je povrchom kotla katóda a anóda je umiestnená vo vnútri potrubia. Metóda spočíva v prechode jednosmerného alebo striedavého prúdu cez systém. Autori poznamenávajú, že mechanizmus pôsobenia metódy spočíva v tom, že pri pôsobení elektrického prúdu sa na povrchu kotla vytvárajú plynové bubliny, ktoré vedú k odlupovaniu existujúceho rozsahu a bránia vzniku nového jeden. Nevýhodou tejto metódy je potreba neustáleho udržiavania toku elektrického prúdu v sústave.
Patent US 5 667 677 navrhuje spôsob úpravy kvapaliny, najmä vody, v potrubí, aby sa zabránilo tvorbe vodného kameňa. Táto metóda je založená na vytvorení elektromagnetického poľa v potrubiach, ktoré odpudzuje ióny vápnika a horčíka rozpustené vo vode zo stien potrubí a zariadení, čím zabraňuje ich kryštalizácii vo forme vodného kameňa, čo umožňuje prevádzkovať kotly, kotly, vykurovať výmenníky, chladiace systémy na tvrdú vodu. Nevýhodou tejto metódy sú vysoké náklady a zložitosť použitého zariadenia.
WO 2004016833 navrhuje spôsob na zníženie tvorby vodného kameňa na kovovom povrchu vystavenom presýtenému alkalickému vodnému roztoku, z ktorého sa po určitom čase vystavenia môže vytvoriť vodný kameň, ktorý zahrnuje aplikáciu katódového potenciálu na uvedený povrch.
Túto metódu je možné použiť v rôznych technologických procesoch, pri ktorých je kov v kontakte s vodným roztokom, najmä vo výmenníkoch tepla. Nevýhodou tejto metódy je, že nechráni kovový povrch pred koróziou po odstránení katódového potenciálu.
V súčasnosti teda existuje potreba vyvinúť zdokonalený spôsob prevencie tvorby vodného kameňa na vykurovacích potrubiach, teplovodných kotloch a parných kotloch, ktorý je ekonomický a vysoko efektívny a poskytuje antikoróznu ochranu povrchu po dlhú dobu. po vystavení.
V predloženom vynáleze sa špecifikovaný problém rieši pomocou spôsobu, podľa ktorého sa na kovovom povrchu vytvára elektrický prúd prenášajúci prúd, dostatočný na neutralizáciu elektrostatickej zložky adhéznej sily koloidných častíc a iónov na kovový povrch.
STRUČNÝ OPIS VYNÁLEZU
[0010] Cieľom tohto vynálezu je poskytnúť zlepšený spôsob prevencie tvorby vodného kameňa na vykurovacích potrubiach teplovodných a parných kotlov.
Ďalším cieľom predloženého vynálezu je poskytnúť možnosť vylúčenia alebo významného zníženia potreby odstraňovania vodného kameňa počas prevádzky teplovodných a parných kotlov.
Ďalším cieľom predloženého vynálezu je vylúčiť potrebu použitia spotrebných činidiel na zabránenie tvorby vodného kameňa a korózie vykurovacích potrubí teplovodných a parných kotlov.
Ďalším cieľom predloženého vynálezu je umožniť začatie prác na zabránenie tvorby vodného kameňa a korózie vykurovacích potrubí teplovodných a parných kotlov na znečistených potrubiach kotlov.
Predložený vynález sa týka spôsobu prevencie tvorby vodného kameňa a korózie na kovovom povrchu vyrobenom zo zliatiny železa a v kontakte s prostredím vodnej pary, z ktorého sa vodný kameň môže tvoriť. Špecifikovaná metóda spočíva v tom, že sa na špecifikovaný kovový povrch aplikuje elektrický prúd prenášajúci prúd dostatočný na neutralizáciu elektrostatickej zložky adhéznej sily koloidných častíc a iónov na kovový povrch.
Podľa niektorých konkrétnych uskutočnení nárokovaného spôsobu je potenciál prenosu prúdu nastavený v rozmedzí 61 - 150 V. Podľa niektorých konkrétnych uskutočnení nárokovaného spôsobu je vyššie uvedenou zliatinou obsahujúcou železo oceľ. V niektorých uskutočneniach je kovovým povrchom vnútorný povrch vykurovacích potrubí teplovodného alebo parného kotla.
Metóda uvedená v tomto opise má nasledujúce výhody. Jednou z výhod metódy je znížená tvorba vodného kameňa. Ďalšou výhodou predloženého vynálezu je možnosť použitia jednorazovo zakúpeného pracovného elektrofyzikálneho prístroja bez potreby použitia spotrebných syntetických činidiel. Ďalšou výhodou je schopnosť začať pracovať na znečistených rúrkach kotla.
Technickým výsledkom predloženého vynálezu je preto zvýšenie účinnosti teplovodných a parných kotlov, zvýšenie produktivity, zvýšenie účinnosti prenosu tepla, zníženie spotreby paliva na vykurovanie kotla, úspora energie atď.
Medzi ďalšie technické výsledky a výhody tohto vynálezu patrí zabezpečenie možnosti deštrukcie po vrstvách a odstránenia už vytvoreného vodného kameňa, ako aj prevencia jeho nového formovania.
STRUČNÝ POPIS VÝKRESOV
Obrázok 1 zobrazuje distribúciu usadenín na vnútorných povrchoch kotla v dôsledku použitia spôsobu podľa predloženého vynálezu.
PODROBNÝ OPIS VYNÁLEZU
Spôsob podľa predloženého vynálezu spočíva v tom, že sa na kovový povrch náchylný na tvorbu vodného kameňa aplikuje elektrický prúd prenášajúci prúd dostatočný na neutralizáciu elektrostatickej zložky adhéznej sily koloidných častíc a iónov tvoriacich vodný kameň na kovovom povrchu.
Pojem „vodivý elektrický potenciál“ v zmysle, v akom sa používa v tejto prihláške, znamená striedavý potenciál, ktorý neutralizuje elektrickú dvojvrstvu na rozhraní medzi kovom a médiom para - voda obsahujúcim soli, čo vedie k tvorbe vodného kameňa.
Ako je odborníkovi v odbore známe, nosiče náboja v kovu, pomalé v porovnaní s hlavnými nosičmi náboja, elektrónmi, sú dislokácie jeho kryštalickej štruktúry, ktoré prenášajú elektrický náboj a vytvárajú dislokačné prúdy. Tieto prúdy, ktoré vychádzajú na povrch vykurovacích potrubí kotla, sú súčasťou elektrickej dvojvrstvy počas tvorby vodného kameňa. Vodivý, elektrický, pulzujúci (to znamená striedavý) potenciál iniciuje odstránenie elektrického náboja dislokácií z povrchu kovu na zem. V tomto ohľade je to vodič dislokačných prúdov. V dôsledku pôsobenia tohto elektrického prúdu prenášajúceho prúd sa elektrická dvojvrstva zničí a vodný kameň sa postupne rozpadá a prechádza do kotlovej vody vo forme kalu, ktorý sa z kotla odvádza periodickými odkalami.
Pojem „vodivý potenciál“ je teda pre odborníkov v odbore zrozumiteľný a okrem toho je známy z doterajšieho stavu techniky (pozri napríklad patent RU 2128804 C1).
Napríklad zariadenie opísané v RU 2100492 C1, ktoré obsahuje prevodník s frekvenčným meničom a regulátorom pulzujúceho potenciálu, ako aj regulátorom tvaru impulzu, sa môže použiť ako zariadenie na vytváranie elektrického potenciálu nesúceho prúd. Podrobný popis tohto zariadenia je uvedený v RU 2100492 C1. Môže byť tiež použité akékoľvek iné podobné zariadenie, ako bude zrejmé odborníkovi v odbore.
Vodivý elektrický potenciál podľa predloženého vynálezu môže byť privádzaný na ktorúkoľvek časť kovového povrchu vzdialenú od základne kotla. Miesto aplikácie je určené pohodlnosťou a / alebo efektívnosťou aplikácie nárokovanej metódy. Odborník v odbore pomocou tu zverejnených informácií a štandardných testovacích postupov bude schopný určiť optimálne umiestnenie pre elektrický potenciál prenášajúci prúd.
V niektorých uskutočneniach tohto vynálezu je elektrický potenciál prenášajúci prúd premenlivý.
Vodivý elektrický potenciál podľa predloženého vynálezu môže byť aplikovaný po rôzne časové obdobia. Čas aplikácie potenciálu je určený povahou a stupňom znečistenia povrchu kovu, zložením použitej vody, teplotným režimom a vlastnosťami prevádzky vykurovacieho zariadenia a ďalšími faktormi známymi odborníkom v tejto oblasti. technológie. Odborník v odbore bude pomocou informácií zverejnených v tomto opise a pomocou štandardných testovacích metód schopný určiť optimálny čas na aplikáciu elektrického potenciálu rozptyľujúceho prúd na základe cieľov, podmienok a stavu tepelného žiarenia. inžinierske zariadenie.
Veľkosť potenciálu prenášajúceho prúd, ktorý je potrebný na neutralizáciu elektrostatickej zložky adhéznej sily, môže určiť špecialista v oblasti koloidnej chémie na základe informácií známych zo stavu techniky, napríklad z knihy Deryagin BV, Churaev NV, Muller VM Surface Forces, Moskva, Nauka, 1985. V niektorých uskutočneniach je elektrický potenciál prenášajúci prúd v rozmedzí 10 V až 200 V, výhodnejšie 60 V až 150 V, ešte výhodnejšie 61 V až 150 V. Hodnoty elektrického potenciálu prenášajúceho prúd v rozmedzí od 61 V do 150 V vedie k vybitiu elektrickej dvojvrstvy, ktorá je základom elektrostatickej zložky adhéznych síl v rozsahu a v dôsledku toho zničeniu mierka. Hodnoty potenciálu na vedenie prúdu pod 61 V nie sú dostatočné na zničenie rozsahu a pri hodnotách potenciálu na vedenie prúdu nad 150 V je pravdepodobné, že začne nežiaduce elektroerozívne zničenie kovu z ohrievacích trubíc.
Kovový povrch, na ktorý je možné použiť spôsob podľa predloženého vynálezu, môže byť súčasťou nasledujúcich zariadení tepelnej techniky: vykurovacie potrubia parných a teplovodných kotlov, výmenníky tepla, kotlové inštalácie, výparníky, vykurovacie rozvody, vykurovacie systémy pre obytné budovy. a priemyselných zariadení v priebehu súčasnej prevádzky. Tento zoznam je ilustratívny a neobmedzuje zoznam zariadení, na ktoré je možné použiť spôsob podľa tohto vynálezu.
V niektorých uskutočneniach môže byť zliatinou obsahujúcou železo, z ktorej je vyrobený kovový povrch, na ktorý je možné použiť spôsob podľa predloženého vynálezu, oceľ alebo iný materiál obsahujúci železo, ako je liatina, kovar, fechral, \u200b\u200btransformátorová oceľ , alsifer, magnico, alnico, chrómová oceľ, Invar atď. Tento zoznam je ilustratívny a neobmedzuje zoznam zliatin obsahujúcich železo, na ktoré je možné použiť spôsob podľa predloženého vynálezu. Odborník v odbore bude na základe znalostí známych z doterajšieho stavu techniky schopný vyrobiť také zliatiny obsahujúce železo, ktoré sa môžu použiť podľa predloženého vynálezu.
Vodným médiom, z ktorého je vodný kameň schopný tvoriť, je podľa niektorých uskutočnení predloženého vynálezu voda z vodovodu. Vodným médiom môže byť tiež voda obsahujúca rozpustené kovové zlúčeniny. Rozpustenými zlúčeninami kovov môžu byť železo a / alebo zlúčeniny kovov alkalických zemín. Vodným médiom môže byť tiež vodná suspenzia koloidných častíc železa a / alebo zlúčenín kovov alkalických zemín.
Spôsob podľa predloženého vynálezu odstraňuje predtým vytvorené usadeniny a slúži ako prostriedok bez činidiel na čistenie vnútorných povrchov počas činnosti ohrievacieho zariadenia, ktorý poskytuje ďalší režim jeho činnosti bez vodného kameňa. V takom prípade veľkosť zóny, v ktorej sa dosahuje prevencia tvorby vodného kameňa a korózie, výrazne prevyšuje veľkosť zóny na účinné zničenie vodného kameňa.
Spôsob podľa predloženého vynálezu má nasledujúce výhody:
Nevyžaduje použitie reagencií, t.j. priateľský k životnému prostrediu;
Ľahko implementovateľný, nevyžaduje špeciálne zariadenia;
Umožňuje zvýšiť koeficient prestupu tepla a zvýšiť účinnosť kotlov, čo významne ovplyvňuje ekonomické ukazovatele jeho prevádzky;
Môže sa použiť ako doplnok k použitým metódam úpravy vody pred varom alebo samostatne;
Umožňuje upustiť od procesov zmäkčovania a odvzdušňovania vody, čo výrazne zjednodušuje technologickú schému kotolní a umožňuje výrazne znížiť náklady počas výstavby a prevádzky.
Možnými objektmi metódy môžu byť teplovodné kotly, kotly na odpadové teplo, uzavreté systémy zásobovania teplom, zariadenia na tepelné odsoľovanie morskej vody, zariadenia na premenu pary atď.
Absencia korózneho poškodenia, tvorba vodného kameňa na vnútorných povrchoch otvára príležitosť pre vývoj zásadne nových konštrukčných a dispozičných riešení pre parné kotly s nízkym a stredným výkonom. To umožní, v dôsledku zintenzívnenia tepelných procesov, dosiahnuť výrazné zníženie hmotnosti a rozmerov parných kotlov. Zabezpečte stanovenú teplotnú hladinu vykurovacích plôch a následne znížte spotrebu paliva, objem spalín a znížte ich emisie do ovzdušia.
PRÍKLAD IMPLEMENTÁCIE
Metóda nárokovaná v tomto vynáleze bola testovaná v kotolniach „Admiralteyskie Verfi“ a „Krasny Khimik“. Ukázalo sa, že spôsob podľa predloženého vynálezu účinne odstraňuje usadeniny z vnútorných povrchov kotlov. V priebehu týchto prác sa dosiahla ekvivalentná úspora paliva 3 - 10%, pričom rozsah hodnôt úspor súvisí s rôznymi stupňami znečistenia vnútorných povrchov kotlových jednotiek. Cieľom práce bolo posúdiť účinnosť nárokovanej metódy na zabezpečenie bezreagentnej bezvápkovej prevádzky parných kotlov so stredným výkonom v podmienkach vysoko kvalitnej úpravy vody, súladu s chemicko-chemickým režimom a vysokej profesionálna úroveň prevádzky zariadení.
Skúška spôsobu nárokovaného v tomto vynáleze sa uskutočňovala na parnej kotlovej jednotke č. 3 DKVr 20/13 4. kotolne Krasnoselskaya juhozápadnej pobočky štátneho jednotného podniku „TEK SPb“. Prevádzka kotlovej jednotky prebiehala v prísnom súlade s požiadavkami regulačných dokumentov. Kotol je vybavený všetkými potrebnými prostriedkami na sledovanie parametrov svojej činnosti (tlak a prietok vyprodukovanej pary, teplota a prietok napájacej vody, tlak výfukového vzduchu a paliva na horákoch, podtlak v hlavných úsekoch plynová cesta kotlovej jednotky). Parný výkon kotla sa udržiaval na úrovni 18 t / h, tlak pary v bubne kotla 8,1 ... 8,3 kg / cm 2. Ekonomizér pracoval v režime kúrenia. Ako zdrojovú vodu sa použil mestský vodovod, ktorý zodpovedal požiadavkám GOST 2874-82 „Pitná voda“. Je potrebné poznamenať, že množstvo zlúčenín železa na vstupe do určenej kotolne spravidla prekračuje zákonné požiadavky (0,3 mg / l) a je 0,3-0,5 mg / l, čo vedie k intenzívnemu prerastaniu vnútorných povrchov so zlúčeninami železa.
Hodnotenie účinnosti metódy sa uskutočňovalo podľa stavu vnútorných povrchov kotla.
Vyhodnotenie vplyvu spôsobu podľa predloženého vynálezu na stav vnútorných výhrevných plôch kotla.
Pred začatím skúšok bola vykonaná vnútorná kontrola kotlovej jednotky a bol zaznamenaný počiatočný stav vnútorných povrchov. Predbežná kontrola kotla bola vykonaná na začiatku vykurovacej sezóny, mesiac po jeho chemickom vyčistení. Výsledkom kontroly bolo zistenie: na povrchu bubnov pevné pevné usadeniny tmavohnedej farby, ktoré majú paramagnetické vlastnosti a sú tvorené pravdepodobne oxidmi železa. Hrúbka usadenín bola vizuálne až 0,4 mm. Vo viditeľnej časti rúr kotla, hlavne na strane privrátenej k peci, sa nenašli súvislé pevné usadeniny (až päť miest na 100 mm dĺžky potrubia s veľkosťou 2 až 15 mm a hrúbkou do 0,5 mm vizuálne).
Zariadenie na vytváranie potenciálu prenášajúceho prúd, opísané v RU 2100492 C1, bolo pripojené v bode (1) k poklopu (2) horného bubna na zadnej strane kotla (pozri obr. 1). Vodivý elektrický potenciál bol rovný 100 V. Vodivý elektrický potenciál bol udržiavaný nepretržite po dobu 1,5 mesiaca. Na konci tohto obdobia bola kotlová jednotka otvorená. Výsledkom vnútornej kontroly kotlovej jednotky je takmer úplná absencia usadenín (vizuálne nie viac ako 0,1 mm) na povrchu (3) horného a dolného bubna v rozmedzí 2-2,5 metra (zóna (4)) od bubnové poklopy (bod pripojenia zariadenia na vytvorenie vodivého potenciálu (1)). Vo vzdialenosti 2,5 - 3,0 m (zóna (5)) od poklopov sa zachovali nánosy (6) v podobe samostatných tuberkulóz (škvŕn) do hrúbky 0,3 mm (pozri obr. 1). Ďalej, keď sa pohybujeme vpredu (vo vzdialenosti 3,0 - 3,5 m od prielezov), začínajú vizuálne pevné usadeniny (7) až do 0,4 mm, t.j. v tejto vzdialenosti od bodu pripojenia zariadenia sa efekt čistiacej metódy podľa predloženého vynálezu prakticky neprejavil. Vodivý elektrický potenciál bol rovný 100 V. Vodivý elektrický potenciál bol udržiavaný nepretržite po dobu 1,5 mesiaca. Na konci tohto obdobia bola kotlová jednotka otvorená. Na základe vnútornej kontroly kotlovej jednotky sa zistilo, že na povrchu horného a spodného bubna v rozmedzí 2-2,5 metra od prielezov bubna je takmer úplná absencia usadenín (vizuálne nie viac ako 0,1 mm) ( miesto pripojenia zariadenia na vytvorenie potenciálu prenášajúceho prúd). Vo vzdialenosti 2,5 - 3,0 m od poklopov sa ložiská konzervovali vo forme samostatných tuberkulóz (škvŕn) do hrúbky 0,3 mm (pozri obr. 1). Ďalej, keď sa pohybujeme vpredu (vo vzdialenosti 3,0 - 3,5 m od prielezov), začínajú tuhé usadeniny vizuálne až do 0,4 mm, t.j. v tejto vzdialenosti od bodu pripojenia zariadenia sa efekt čistiacej metódy podľa predloženého vynálezu prakticky neprejavil.
Vo viditeľnej časti rúrok kotla, v rozmedzí 3,5 - 4,0 m od poklopov bubnov, bola takmer úplná absencia nánosov. Ďalej, keď sme sa presunuli dopredu, neboli nájdené súvislé tuhé usadeniny (až päť škvŕn na 100 p.mm s veľkosťou 2 až 15 mm a hrúbkou do 0,5 mm vizuálne).
Výsledkom tohto skúšobného stupňa bol záver, že spôsob podľa predloženého vynálezu bez použitia akýchkoľvek činidiel účinne odbúrava predtým vytvorené usadeniny a poskytuje prevádzkový režim kotla bez vodného kameňa.
V ďalšej fáze testovania bolo zariadenie na vytvorenie potenciálu prenášajúceho prúd pripojené v bode „B“ a testy pokračovali ďalších 30 - 45 dní.
Ďalšie otvorenie kotlovej jednotky sa uskutočnilo po 3,5 mesiaci nepretržitej prevádzky zariadenia.
Kontrola kotlovej jednotky ukázala, že predtým zostávajúce usadeniny boli úplne zničené a v spodných častiach vriacich potrubí sa zachovalo iba malé množstvo.
To nám umožnilo vyvodiť nasledujúce závery:
Rozmery zóny, v ktorej kotlová jednotka pracuje bez mierky, výrazne presahujú rozmery zóny účinného ničenia usadenín, čo umožňuje následný prenos bodu pripojenia potenciálu prenášajúceho prúd vyčistiť celý vnútorný povrch kotol a potom udržujte prevádzkový režim bez vodného kameňa;
Zničenie predtým vytvorených ložísk a zabránenie vzniku nových sú zabezpečené procesmi rôzneho charakteru.
Na základe výsledkov kontroly bolo rozhodnuté pokračovať v skúškach do konca vykurovacieho obdobia s cieľom finálneho vyčistenia bubnov a potrubí kotla a zistenia spoľahlivosti zabezpečenia prevádzky kotla bez vodného kameňa. Ďalšie otvorenie kotlovej jednotky sa uskutočnilo po 210 dňoch.
Výsledky vnútornej kontroly kotla ukázali, že proces čistenia vnútorných povrchov kotla v hornom a dolnom bubne a vriacich rúrkach sa skončil takmer úplným odstránením usadenín. Na celom povrchu kovu sa vytvoril tenký hustý povlak, ktorý mal čiernu farbu s modrým zakalením, ktorého hrúbka ani vo vlhkom stave (takmer okamžite po otvorení kotla) vizuálne nepresahovala 0,1 mm.
Zároveň sa pri použití spôsobu podľa predloženého vynálezu potvrdila spoľahlivosť zaistenia bezporuchovej činnosti kotlovej jednotky.
Ochranný účinok magnetitovej fólie trval až 2 mesiace po odpojení zariadenia, čo je dosť na zabezpečenie suchej konzervácie kotlovej jednotky pri jej prenose do rezervy alebo na opravu.
Aj keď bol tento vynález opísaný v súvislosti s rôznymi konkrétnymi príkladmi a uskutočneniami vynálezu, je treba chápať, že tento vynález nie je na ne obmedzený a je možné ho praktizovať v rámci rozsahu nasledujúcich nárokov.
1. Spôsob na zabránenie tvorby vodného kameňa na kovovom povrchu vyrobenom zo zliatiny obsahujúcej železo a v kontakte s prostredím vodnej pary, z ktorého sa môže vodný kameň tvoriť, vyznačujúci sa tým, že sa na uvedený kovový povrch nanáša elektrický prúd prenášajúci prúd v rozsah od 61 V do 150 V na neutralizáciu elektrostatickej zložky silovej adhézie medzi špecifikovaným povrchom kovu a koloidnými časticami a iónmi, ktoré tvoria vodný kameň.
Vynález sa týka tepelnej energetiky a môže byť použitý na ochranu proti vodnému kameňu a korózii vykurovacích potrubí parných a teplovodných kotlov, výmenníkov tepla, kotlov, výparníkov, vykurovacích sietí, vykurovacích systémov pre obytné budovy a priemyselné zariadenia počas prevádzky. Metóda prevencie tvorby vodného kameňa na kovovom povrchu vyrobenom zo zliatiny obsahujúcej železo a pri kontakte s prostredím vodnej pary, z ktorého môže vodný kameň vytvárať, zahŕňa aplikáciu elektrického potenciálu na prúd v rozsahu od uvedeného kovového povrchu. od 61 V do 150 V na neutralizáciu elektrostatickej zložky adhéznej sily medzi špecifikovaným povrchom kovu a koloidnými časticami a iónmi, ktoré tvoria vodný kameň. Technickým výsledkom je zvýšenie účinnosti a produktivity teplovodných a parných kotlov, zvýšenie účinnosti prenosu tepla, zabezpečenie deštrukcie a odstraňovania vytvoreného vodného kameňa po vrstvách, ako aj zabránenie jeho novej tvorbe. 2 c.p. f-kryštály, 1 ex., 1 chor.
Podmienky, v ktorých sa prvky parných kotlov nachádzajú počas prevádzky, sú veľmi rozdielne.
Ako ukazujú početné korózne testy a priemyselné pozorovania, nízkolegované a dokonca austenitické ocele môžu počas prevádzky kotla podliehať intenzívnej korózii.
Korózia kovu na vykurovacích plochách parných kotlov spôsobuje jeho predčasné opotrebenie a niekedy vedie k závažným poruchám a nehodám.
Väčšina núdzových odstávok kotlov je spôsobená koróznym poškodením sita, ekonomickým zrnom, prehriatím parných potrubí a kotlových bubnov. Výskyt čo i len jednej koróznej fistuly na kotle s priamym prietokom vedie k odstaveniu celej jednotky, čo je spojené s nedostatkom výroby elektrickej energie. Korózia vysokotlakových a ultravysokotlakových bubnových kotlov sa stala hlavnou príčinou porúch zariadení na kombinovanú výrobu elektriny a tepla. U bubnových kotlov s tlakom 15,5 MPa došlo k 90% poruchám v prevádzke v dôsledku poškodenia koróziou. Významné množstvo korózie na stenových trubkách soľného priestoru bolo v „zónach maximálneho tepelného zaťaženia“.
Inšpekcie 238 kotlov (blokov s výkonom 50 až 600 MW), ktoré vykonali americkí špecialisti, preukázali 1 719 neplánovaných prestojov. Asi 2/3 odstávky kotla boli spôsobené koróziou, z čoho 20% bolo spôsobené koróziou potrubí na výrobu pary. V USA bola vnútorná korózia „v roku 1955 uznaná za vážny problém po uvedení veľkého počtu bubnových kotlov do prevádzky s tlakom 12,5-17 MPa.
Na konci roku 1970 bolo asi 20% zo 610 týchto kotlov postihnutých koróziou. Stenové rúrky boli vystavené hlavne vnútornej korózii, zatiaľ čo prehrievače a ekonomizéry boli ňou zasiahnuté menej. So zlepšením kvality napájacej vody a prechodom na koordinovaný fosfátovací režim, s rastom parametrov na bubnových kotloch elektrární v USA došlo namiesto viskózneho poškodenia plastovou koróziou k náhlym krehkým zlomeninám stenových rúr. . „Pokiaľ ide o kotol J970 ton, pri kotloch s tlakom 12,5, 14,8 a 17 MPa bola zničenie potrubí v dôsledku poškodenia koróziou 30, 33, respektíve 65%.
Podľa podmienok procesu korózie dochádza k atmosférickej korózii pod vplyvom atmosférických aj vlhkých plynov; plyn, v dôsledku interakcie kovu s rôznymi plynmi - kyslíkom, chlórom atď. - pri vysokých teplotách a koróziou v elektrolytoch, väčšinou vo vodných roztokoch.
Podľa povahy koróznych procesov môže kovový kotol podliehať chemickej a elektrochemickej korózii, ako aj ich kombinovaným účinkom.
Pri prevádzke vykurovacích plôch parných kotlov dochádza v oxidačnej a redukčnej atmosfére spalín k vysokoteplotnej korózii plynov a pri nízkoteplotnej elektrochemickej korózii koncových výhrevných plôch.
Štúdie preukázali, že vysokoteplotná korózia vykurovacích plôch sa najintenzívnejšie vyskytuje iba v prítomnosti prebytočného voľného kyslíka v spalinách a v prítomnosti roztavených oxidov vanádu.
Vysokoteplotná korózia spôsobená plynmi alebo sulfidmi v oxidačnej atmosfére spalín ovplyvňuje potrubie sita a konvekčné prehrievače, prvé rady zväzkov kotlov, kov rozpier medzi rúrkami, vzpery a vešiaky.
Vysokoteplotná korózia plynov v redukčnej atmosfére bola pozorovaná na stenových rúrach spaľovacích komôr mnohých vysokotlakových a superkritických kotlov.
Korózia rúrok vykurovacích plôch na strane plynu je zložitý fyzikálno-chemický proces interakcie spalín a vonkajších usadenín s oxidovými filmami a kovom rúry. Vývoj tohto procesu je ovplyvnený časovo premenlivými intenzívnymi tepelnými tokmi a vysokými mechanickými namáhaniami vznikajúcimi z vnútorného tlaku a autokompenzácie.
Na kotloch so stredným a nízkym tlakom „je teplota steny obrazoviek určená teplotou varu vody nižšia, a preto nie je pozorovaný tento druh deštrukcie kovov.
Korózia vykurovacích plôch zo strany spalín (vonkajšia korózia) je proces deštrukcie kovu v dôsledku interakcie s produktmi horenia, agresívnymi plynmi, roztokmi a taveninami minerálnych zlúčenín.
Kovovou koróziou sa rozumie postupné ničenie kovu, ku ktorému dochádza v dôsledku chemických alebo elektrochemických účinkov vonkajšieho prostredia.
\\ Procesy ničenia kovov, ktoré sú výsledkom ich priamej chemickej interakcie s prostredím, sa označujú ako chemická korózia.
Pri kontakte kovu s prehriatou parou a suchými plynmi dochádza k chemickej korózii. Chemická korózia v suchých plynoch sa nazýva plynová korózia.
V plynových vedeniach pece a kotla dochádza ku korózii plynu na vonkajšom povrchu rúrok a stojanov prehrievačov pod vplyvom kyslíka, oxidu uhličitého, vodnej pary, oxidu siričitého a iných plynov; vnútorný povrch rúrok - v dôsledku interakcie s parou alebo vodou.
Elektrochemická korózia je na rozdiel od chemickej korózie charakterizovaná skutočnosťou, že reakcie prebiehajúce počas nej sú sprevádzané výskytom elektrického prúdu.
Nosičmi elektriny v roztokoch sú ióny prítomné v nich v dôsledku disociácie molekúl a v kovoch - voľné elektróny:
Vnútorný povrch kotla podlieha hlavne elektrochemickej korózii. Podľa moderných konceptov je jeho prejav spôsobený dvoma nezávislými procesmi: anodický, pri ktorom kovové ióny prechádzajú do roztoku vo forme hydratovaných iónov, a katodický, v ktorom sú prebytočné elektróny asimilované depolarizátormi. Depolarizátory môžu byť atómy, ióny, molekuly, ktoré sú v tomto prípade redukované.
Na základe vonkajších znakov sa rozlišujú nepretržité (všeobecné) a miestne (miestne) formy korózneho poškodenia.
Pri všeobecnej korózii je celá kontaktná výhrevná plocha s agresívnym médiom skorodovaná, rovnomerne zriedená z vnútornej alebo vonkajšej strany. Pri lokálnej korózii dochádza k deštrukcii v samostatných častiach povrchu, zvyšok kovového povrchu nie je ovplyvnený poškodením.
Medzi lokalizované korózie patria škvrny, jamky, bodové, medzikryštálové, korózne praskanie, korózna únava kovu.
Typický príklad poškodenia elektrochemickou koróziou.
V horizontálnej časti v dolnej časti zdvíhacej a spúšťacej slučky v oblasti susediacej so spodným sitom došlo k zničeniu z vonkajšej plochy rúr NRCH 042X5 mm z ocele 12Kh1MF kotlov TPP-110. Na zadnej strane potrubia bol v mieste zničenia otvor s malým stenčením okrajov. Príčinou zničenia bolo zriedenie steny potrubia počas korózie asi o 2 mm v dôsledku struskovania prúdom vody. Po zastavení kotla s parným výkonom 950 t / h, zahriatom prachom z antracitového popola (odstraňovanie tekutej trosky), tlakom 25,5 MPa a teplotou prehriatej pary 540 ° C zostala na potrubí vlhká troska a popol, v ktorá elektrochemická korózia prebiehala intenzívne. Vonkajšia strana rúry bola potiahnutá hrubou vrstvou hnedého hydroxidu železa.Vnútorný priemer rúrok bol v rámci tolerancií vysokotlakových a ultravysokotlakových rúrok kotla. Rozmery vonkajšieho priemeru majú odchýlky mimo tolerancie mínus: minimálny vonkajší priemer. bol 39 mm s minimálnym prípustným 41,7 mm. Hrúbka steny v blízkosti bodu poškodenia koróziou bola iba 3,1 mm pri nominálnej hrúbke potrubia 5 mm.
Mikroštruktúra kovu je jednotná pozdĺž dĺžky a obvodu. Na vnútornom povrchu potrubia sa nachádza oduhličená vrstva vytvorená počas oxidácie potrubia počas tepelného spracovania. Z vonkajšej strany takáto vrstva nie je.
Inšpekcia potrubí LRF po prvom pretrhnutí umožnila zistiť príčinu zničenia. Bolo rozhodnuté vymeniť LRP a zmeniť technológiu struskovania. V tomto prípade došlo k elektrochemickej korózii v dôsledku prítomnosti tenkého elektrolytického filmu.
Jamková korózia je intenzívna na niektorých malých častiach povrchu, ale často do značnej hĺbky. S priemerom vredov rádovo 0,2 - 1 mm sa nazýva bod.
Na miestach, kde sa tvoria vredy, sa môžu časom vytvoriť fistuly. Jamy sú často naplnené koróznymi produktmi, v dôsledku čoho ich nie je možné vždy zistiť. Príkladom je zničenie rúr ekonomizéra ocele so zlým odvzdušnením napájacej vody a nízkymi rýchlosťami pohybu vody v potrubiach.
Napriek skutočnosti, že je ovplyvnená značná časť kovového potrubia, je kvôli priechodným otvorom nevyhnutné úplne vymeniť špirály ekonomizéra.
Kov parných kotlov je vystavený nasledujúcim nebezpečným typom korózie: korózia kyslíkom počas prevádzky kotlov a v procese opravy; medzikryštalická korózia v oblastiach odparovania kotlovej vody; korózia parou a vodou; napäťové korózne praskanie prvkov kotla vyrobených z austenitických ocelí; podkal - vytie korózia. Stručný popis indikovaných druhov korózie kovov kotlov je uvedený v tabuľke. YL.
Počas prevádzky kotlov sa rozlišuje korózia kovov - korózia pri zaťažení a korózia pri parkovaní.
Korózia pri zaťažení je najviac náchylná na zahriatie. prvky kotla, ktoré sú v kontakte s dvojfázovým médiom, to znamená so stenami a s varnými rúrami. Vnútorný povrch ekonomizérov a prehrievačov počas prevádzky kotlov je menej ovplyvnený koróziou. Korózia pri zaťažení sa vyskytuje aj v odkysličenom prostredí.
Stojatá korózia sa prejavuje u neodvodnených. prvky zvislých cievok prehrievačov, prepadnuté potrubia vodorovných cievok prehrievačov
