docDo pobrania artykuł w wersji PDF
download 
Reklamacja Transkrypt
Do pobrania artykuł w wersji PDF
remonty i utrzymanie ruchu Oczyszczanie parowników kotłów energetycznych Michał Łodej „ENERGOPOMIAR” Sp. z o.o. Zakład Chemii i Diagnostyki Podstawowym celem chemicznego czyszczenia parowników kotłów energetycznych jest usunięcie z ich powierzchni wewnętrznych zanieczyszczeń i osadów powstałych w trakcie eksploatacji. 42 ECiZ 11/2011 Podkrytyczny kocioł przepływowy Nadkrytyczny kocioł przepływowy > 22,0 Podkrytyczny kocioł przepływowy źródło Combustion Engineering status 8,6 ÷ 12,4 12,4 ÷ 17,9 12,4 ÷ 17,9 17,9 ÷ 22,0 Kocioł walczakowy Na to pytanie nie ma jednoznacznej odpowiedzi. Osady są różne zarówno pod względem składu chemicznego, jak i struktury, nie rozkładają się równomiernie na powierzchniach ogrzewalnych parownika. Parametry, takie jak budowa kotła, zastosowany reżim chemiczny Typ kotła przeprowadzenie procesu chemicznego czyszczenia parownika kotła co 4-5 lat, niezależnie od ilości osadów. Wytyczne VGB zalecają przeprowadzenie chemicznego czyszczenia wewnętrznych powierzchni kotła, gdy ilość osadów osiągnie wartość 100 g/m2. Natomiast bezwzględnie zaleca się przeprowadzenie chemicznego czyszczenia przed zmianą sposobu korekcji obiegu wodnoparowego. Kocioł walczakowy Kiedy czyścimy parowniki kotłów? Ciśnienie robocze [MPa] Babcock & Wilcox Dlatego też chemiczne czyszczenie parownika jest niezmiernie ważnym elementem eksploatacji kotła. Prawidłowe przeprowadzenie procesu chemicznego czyszczenia, przy dotrzymaniu odpowiednich reżimów technologicznych, pozwoli zminimalizować zagrożenia wynikające z wyżej wymienionych czynników. czy też materiały konstrukcyjne w obiegu wodno-parowym mają znaczący wpływ na ilość i skład chemiczny powstających osadów. Chemiczne czyszczenie kotła o ciśnieniu roboczym powyżej 11 MPa zalecane jest wtedy, gdy ilość osadów osiągnie wartość 300 g/m2 powierzchni. Wytyczne zagraniczne – jeszcze bardziej rygorystyczne – zostały przedstawione w tabeli 1. Ponadto niektóre firmy profilaktycznie zalecają EPRI P omimo utrzymywania zalecanych sposobów korekcji obiegu wodno-parowego oraz stosowania prawidłowych reżimów technologicznych, na powierzchni wymiany ciepła powstają osady, które: • pogarszają wymianę ciepła, • sprzyjają zjawisku kumulacji zanieczyszczeń pomiędzy ścianką rury a masą wody kotłowej, • powodują uszkodzenie warstewek ochronnych, • wspomagają procesy korozyjne na powierzchniach grzewczych, • zmniejszają żywotność rur kotłowych. [g/m2] - [g/m2] <150 [g/m2] <150 [g/m2] <150 [g/m2] <150 150 ÷ 400 150 ÷ 400 150 ÷ 400 150 ÷ 250 >400 >400 >400 >250 <100 <100 <100 <100 100 ÷ 120 100 ÷ 120 100 ÷ 120 100 ÷ 120 >120 >120 >120 >120 <70 <70 <50 <40 70 ÷ 230 70 ÷ 230 50 ÷ 150 40 ÷ 140 >230 >230 >150 >140 Czysty Umiarkowanie zanieczyszczony Zanieczyszczony Nie wymaga czyszczenia Rozważyć czyszczenie Czyścić Nie wymaga <100 czyszczenia Rozważyć 100 ÷ 300 czyszczenie Czyścić >300 Tab. 1. Wytyczne dla chemicznego czyszczenia rur ekranowych www.energetyka.e-bmp.pl remonty i utrzymanie ruchu Jak czyścimy? Istnieje wiele metod chemicznego czyszczenia parowników kotłów. Niektóre z nich wymagają rozbudowanej instalacji pomocniczej, ale charakteryzują się za to wysoką skutecznością. Wiadomym jest, że kluczowym kryterium doboru odpowiedniej metody czyszczenia oraz zastosowania kąpieli chemicznej jest skład osadu. Ponadto niemałe znaczenie przy doborze technologii oczyszczania ma typ kotła, budowa geometryczna parownika, możliwości odprowadzenia odpadów z procesu oraz wiele innych czynników. Skład osadów na wewnętrznych powierzchniach parowników kotłów przeważnie składa się ze związków żelaza oraz miedzi. W kotłach pracujących na niższych parametrach spotyka się również związki wapnia i magnezu oraz związki krzemionki. Dlatego też bazą kąpieli kwasującej jest kwas solny. W zależności od składu i ilości osadu stosuje się kąpiele o niskim (5 do 7%) lub wyższym stężeniu kwasu (ok. 20% – stosowane zwłaszcza przy dużym udziale związków miedzi w osadzie). Jako substancje wspomagające kwas solny stosuje się kwas fluorowodorowy lub kwaśny fluorek amonu oraz tiomocznik. Obecnie, gdy jednym z głównych kryteriów decydujących o wykonaniu procesu chemicznego czyszczenia kotła jest cena wykonania tego procesu, należy skupić się na metodach o niskich kosztach instalacji pomocniczej, a jednocześnie gwarantujących wysoką skuteczność. Ostatnio dość popularną i skuteczną okazała się metoda chemicznego czyszczenia polegająca na wykorzystaniu kompaktowych stanowisk do dozowania i chemicznego czyszczenia. Rozwiązanie takie minimalizuje koszty instalacji pomocniczej. Z reguły wymaga jedynie niewielkich przeróbek w kotle, takich jak dospawanie odpowiednich króćców do wprowadzania i wyprowadzania roztworów z kotła oraz podłączenie wody napędowej. W zależności od usytuowania króćców instalacja pomocnicza ogranicza się maksymalnie do kilku metrów rurociągu DN 50÷60 zakończonych połączeniem www.energetyka.e-bmp.pl kołnierzowym. W takim rozwiązaniu większość podłączeń odbywa się przy użyciu chemoodpornych węży o odpowiednich średnicach. Zastosowane w instalacjach kompaktowych pompy pozwalają na szybkie wprowadzanie kąpieli chemicznych do parowników kotłów. Zazwyczaj instalacja kompaktowa pozwala na wprowadzenie do parownika kotła wodnych roztworów wieloskładnikowych, najczęściej składających się z zainhibitowanych roztworów kwasu bądź kwasów lub kąpieli do odmiedziowania opartych na bazie wody amoniakalnej. Ponadto instalacja kompaktowa pozwala w razie konieczności na przeprowadzenie procesu neutralizacji kąpieli chemicznej w czasie jej zrzutu z parownika kotła. Jak odbywa się to w praktyce? • Kotły walczakowe W przypadku kotłów walczakowych z naturalną cyrkulacją wprowadzenie kąpieli chemicznej przeważnie odbywa się poprzez kolektor odwodnień kotłowych. W niektórych przypadkach, gdy średnica odwodnień kotłowych jest zbyt mała lub skład chemiczny kąpieli do chemicznego czyszczenia mógłby zagrozić zaworom odwadniającym, stosuje się wpięcie do wyczystek jednej bądź dwóch dolnych komór ekranowych. Często w trakcie oddolnego zalewania parownika kotła kąpielą chemiczną stosuje się zmienne stężenie roztworów, co umożliwia dobre mieszanie w rurach parownika i zwiększa efektywność samego rozpuszczania osadu. Po wypełnieniu parownika proces mieszania roztworu w parowniku można również zwiększyć poprzez okresowe wtłaczanie powietrza lub gazu inertnego. Sposób typowego podłączenia instalacji kompaktowej do chemicznego czyszczenia parownika kotła przedstawiono na rys. 1. Innym sposobem wymuszenia cyrkulacji w kotle walczakowym jest zastosowanie metody autocyrkulacji. Wprowadzona do parownika kąpiel chemiczna jest mieszana za pomocą wtłaczanego do parownika gazu inertnego lub powietrza. W samej operacji kasowania stosowany jest zazwyczaj azot, natomiast w operacjach, takich jak płukanie lub pasywacja stosuje się odolejone powietrze. Najczęściej miejscem podłączenia wtrysku gazu do parownika są dolne komory ekranowe lub rury opadowe (rozwiązanie częściej stosowane). Sam wtrysk odbywa się poprzez specjalne króćce, które montowane są do wyczystek komór ekranowych lub – w przypadku rur opadowych – do ich odwodnieni bądź wspawane są bezpośrednio w rury opadowe. Istnieje również inna możliwość wtrysku gazu do parownika za pomocą prowizorycznego włazu walczaka lub poprzez demontaż zaworu bezpieczeństwa i sprowadzenie wężami do dolnych części rur opadowych. Odpowiednią ilość wtłaczanego gazu kontroluje się za pomocą rotametrów. Zaletą metody autocyrkulacji jest możliwość bezpośredniego wtłaczania stężonych chemikaliów do kotła, gdzie ulegną one wymieszaniu Rys. 1. Schemat chemicznego czyszczenia parownika kotła z zastosowaniem kompaktowego stanowiska do dawkowania chemikaliów ECiZ 11/2011 43 remonty i utrzymanie ruchu Rys. 2. Metoda autocyrkulacji z cyrkulującą w parowniku wodą. Metodę autocyrkulacji przedstawiono schematycznie na rys. 2. • Kotły z cyrkulacją wymuszoną W porównaniu z kotłami walczakowymi, gdzie proces mieszania kąpieli trzeba wymusić za pomocą autocyrkulacji bądź stosując metodę zalewania kotła roztworami chemikaliów o zmiennym stężeniu, w kotłach z pompami cyrkulacyjnymi sytuacja jest o wiele łatwiejsza. W większości przypadków do wymuszenia cyrkulacji można wykorzystać pompę bądź pompy cyrkulacyjne w obiegu kotłowym. Wiadomym jest, że wykorzystanie pomp cyrkulacyjnych zależy od składu kąpieli chemicznej i jej ewentualnego wpływu na materiały konstrukcyjne pompy oraz budowę samej pompy. Największym zagrożeniem dla pompy cyrkulacyjnej jest przedostanie się agresywnej kąpieli chemicznej do układu chłodzenia silników. Z reguły silniki pomp cyrkulacyjnych są chłodzone poprzez pompowane medium. Zagrożenie to można wyeliminować poprzez zastosowanie tymczasowej instalacji, która wytworzy bufor wodny chroniący silnik pompy cyrkulacyjnej w trakcie cyrkulacji kąpieli chemiczRys. 3. Schemat czyszczenia parownika kotła z wymuszoną cyrkulacją nej. Schematycznie obieg procesu chemicznego w kotłach z wymuszoną cyrkulacją przedstawiono na rys. 3. Podobnie jak w przypadku kotła z naturalną cyrkulacją instalacja pomocnicza ogranicza się do króćca pozwalającego na wprowadzenie chemikaliów do obiegu. Do tego celu można wykorzystać stałą instalację odwadniającą i przez nią pompować stężone chemikalia do cyrkulującego układu. Zastosowanie najnowszej generacji pomp chemoodpornych pozwala na przeprowadzenie niebezpiecznego etapu, jakim jest podawanie chemikaliów do układu w sposób całkowicie hermetyczny i niestwarzający zagrożenia dla środowiska, i zaangażowanych osób. W celu zabezpieczenia wewnętrznych powierzchni przed wtórną korozją, w trakcie płukania po kąpieli kwasującej oraz w trakcie odwadniania, wtłaczany jest azot. Podsumowanie Efektem chemicznego czyszczenia parowników kotła jest bezawaryjna eksploatacja kotłów parowych. W większości przypadków kotły nie są wyposażone w stałą instalację pozwalającą na przeprowadzenie takiego procesu. Poprzez dobór odpowiednich technologii i wykorzystanie odpowiedniego sprzętu pomocniczego można przeprowadzić czyszczenie przy minimalnych nakładach związanych z budową instalacji pomocniczych. Wieloletnie doświadczenie Energopomiaru w tej dziedzinie oraz rozwój usług, mający na celu polepszenie bezpieczeństwa i skuteczności procesu chemicznego czyszczenia, gwarantują klientom satysfakcjonujące korzyści technologiczne i ekonomiczne. Literatura 1. 2. 3. Praca zbiorowa: Guideline internal cleaning of water-tube steam generating plants and associated pipework - VGB-R 513 e, VGB Power-Tech 2002. Praca zbiorowa: Guidelines for chemical cleaning of conventional fossil plant equipment, EPRI, 2001. Bania A., Filipczyk K., Przegląd aktualnych metod chemicznego oczyszczania i trawienia kotłów energetycznych. „Energetyka 2004”, nr 5. Referat został wygłoszony podczas VIII Forum Dyskusyjnego „Diagnostyka i chemia dla energetyki”, zorganizowanego przez ENERGOPOMIAR w maju 2011 r. 44 ECiZ 11/2011 www.energetyka.e-bmp.pl
