Выберите правильный котел очистки растворителей

Придерживайтесь этих правил и принять обоснованное решение о химической очистки растворителей для котлов.

Бойлер и очистки теплообменника были рассмотрены в предыдущих статьях (1, 2). Тем не менее, многие сотрудники завода выбирать конкретные очистки растворителя с использованием "потому что, как мы всегда делали это" подход.

Для многих чистки котла проектов, любой из нескольких растворителей может работать. Часто, однако, один растворителя даст лучшие результаты. Котла, химический состав вкладов, безопасности и охраны окружающей среды и других факторов, может сильно влиять правильный выбор растворителя.

В этой статье приводятся некоторые основные сведения о наиболее распространенных и эффективных котлов очистка растворителей и исследует, как конструкция котла и депозиты состав растворителя влияет на выбор.

Химия гидротехнических депозитов

При нормальной работе котла, из углеродистой стали поверхностей трубопроводов питательной воды котлов и труб экранов развивать тонкого слоя магнетита (Fe 3 ^ к югу ^ O ^ ^ к югу 4), которая защищает металл от базы дальнейшей коррозии. Кроме того, поверхностный слой copperalloy теплообменных труб становится вперемешку с защитной закиси меди (Cu ^ 2 ^ к югу O). Эти слои постепенно утолщаются с течением времени.

Постепенное коррозии в питательной система производит и растворенных ионов металла и твердых частиц, что поездки в котел, а затем пластины из осадка или в связи с их обратной растворимости при высоких температурах. Даже самые лучшие boilerwater обращение программы не могут полностью устранить эти реакции. Наращивание депозитов в конечном итоге может привести к проблемам, в том числе под депозитные коррозии, увеличилось в прятки в фосфатных обработанных единиц, а также ограничение теплообмена. Как показано в таблице 1, теплопроводность магнетита на порядок ниже, чем у основного металла.

Во многих котлов, особенно тех, с хорошим контролем воды химии и программ мониторинга, окислы железа, меди и медных оксидов, а также меньшее количество легирующих металлов (никель, хром и цинк) составляют основную часть трубки месторождений (табл. 2).

Конденсатор трубки утечки и других потрясений приведет к дополнительным осаждения. Основные загрязняющие вещества солей жесткости и кремнезема, большинство из которых становятся менее растворимые с ростом температуры. Эти месторождения могут быть очень вредно и приводит к перегреву трубки и коррозии. В одном случае утечки конденсатора, образования накипи и под депозитные коррозии, вызываемой несколько миллионов долларов трубки ущерба. В другом случае, большой утечки конденсатора вызвало падение в котле рН воды с 9,2 до 5,8 менее чем за час (3), хлорида магния (MgCl 2 ^ ^ к югу) был преобразован в гидроксид магния [Mg (OH) 2 ^ к югу ^]. Завод персонала "спас" блок, приняв его в автономном режиме, стягивание загрязняющих веществ и химической очистки котлов как можно быстрее.

Другим фактором, который может сильно повлиять на выбор растворителя и очистки процедура слоистых осадков. Общей форме оксида железа слоистых с месторождений меди. Периодические сбои в питательной химии приведет к повышенной коррозии медного сплава конденсатора и теплообменников, чьи продукты коррозии поездки в котел. Вернуться к нормальной химии меди снижает коррозию и останавливается слоев эффект, но еще расстроен начинает процесс заново.

Определение потребности в химически чистой

Факторы, которые влияют на потребность в химически чистой включать котел частота единичных пусков и остановов, частота и интенсивность утечки конденсатора труба, тяжесть воздуха в вытекании конденсата / питательной воды, а также время, прошедшее после последнего очистки.

Бойлер велосипедного значительно увеличивает перевозки продуктов коррозии котла. В единицах, которые не страдают от частых или длительных утечки конденсатора, это самый серьезный механизм осаждения. Факторы, которые повышают коррозии и образования продуктов коррозии из-за велосипедного включать воздух-утечки, тепловых и механических напряжений, вызванных нагревом и охлаждением, а также колебания питательной воды и химии котловой воды. Некоторые персонала завода наметить число пусков и остановов, а вместе с информацией о конденсатора труба утечки и другие проблемы, используя данные, которые помогут определить необходимость очистки. Электроэнергия научно-исследовательский институт разработал ряд руководящих принципов для государств-членов организации, которые определяют такие расчеты (4).

Избытка воздуха в протечке вокруг конденсатора турбины и при нормальных условиях эксплуатации повышает скорость коррозии в питательной системы и приведет к повышенной железа и меди уровнях в питательной воды. Хорошая программа мониторинга может помочь персонала завода обнаружить избытка воздуха в протечке (3).

Наиболее точный способ контроля чистоты котла является удаление трубки проб во время перерывов и anlyze плотности депозиты и ее состав. Потому что обычно влияет температура осаждения больше, чем любой другой фактор, трубки образцы должны быть исключены из высшего тепла областях котла.

Депозит плотность один из главных критериев для определения необходимости химически чистый котел. В таблице 3 представлены руководящие принципы для создания этой оценки (5). Депозит наращиванием меньше допустимого при более высоких давлениях. Больше тепловых потоков и температуры котлов высокого давления усугубляют перегрев трубки и под депозитных механизмов коррозии.

Глубокого анализа со стороны квалифицированного персонала лаборатории можно определить округе депозитов и являются ли они слоистым. Это может повлиять на выбор растворителя. Рассмотрим, например, меди скопления. Если трубка месторождения в основном состоят из окислов железа с небольшим количеством меди, и потенциально могут быть удалены в одном этапа. Но если медь загрязнения достаточно высока, чтобы подготовить концентрации меди выше 0,3% в очистку растворителя, а затем два этапа по крайней мере не требуется. При сильном обрастания меди вопрос, иногда на предварительном этапе меди удаления следуют удаления железа шаг последовал другой этап очистки меди необходимо.

Еще одно преимущество взяв трубку образцов является то, что уборка подрядчика можно проверить растворителей для определения один или комбинация работает лучше всего.

Бойлер типов и конструкций

Котла влияние растворителя выбора. 3 основных типов котлов традиционного барабанного типа, oncethrough подразделений и рекуперации тепла парогенераторы (HRSGs).

Барабан котла. Как показано на рисунке 1, ключевой особенностью является барабана котла парового барабана, который собирает пара производится в экранов труб для распределения пара и заголовок пароперегревателя. Вода не превращается в пар, рециркулирует в котел через downcomers. Барабанные котлы работают либо естественной или принудительной циркуляцией. Природно-оборот подразделения действуют на разности плотностей горячей воды / пара течет в барабан и охладитель воды в downcomers; принудительного обращения единиц использовать насосы в downcomer системы по оказанию помощи в этом процессе.

Хотя ни одна химическая чистка легко, процедура может быть, простой в котла, потому что расстояние между операционной уровня воды и паровой системы. Таким образом, можно заполнить котел, или чуть выше, операционная уровень без введения химических веществ в пароперегревателя.

Когда-то через котлов. Все течет вода в когда-то через котел преобразуется в пар, и собирается в паре заголовка. Потому что нет барабана, при химической чистки необходимо не только котел, но и пароперегревателя и решофер должны быть очищены. Это ограничивает выбор растворителей, потому что материалы, из которых изготавливаются пароперегревателя и решофер трубы высококачественной нержавеющей стали, которая не выдерживает некоторых химических веществ, в частности соляной кислоты. Сложности для химической чистки, а также необходимо очистить обычно каждые 18 месяцев до 2 лет, были простые множители в большой рост популярности кислородом воды [обращения] (OT) в oncethrough единиц. Когда собственности применяются OT снижает транспортные окислов железа в котел (6).

генераторов тепла возмещения пара. В связи с возросшей популярностью парогазовых электростанций и когенерационных систем, HRSGs являются повсюду, как грибы. HRSGs у барабанного типа конструкции, но с несколькими сетями (рис. 2). Это увеличивает сложность для химической чистки.

Некоторые факторы, как оперативного, так и конфигурационной, влияющие на выбор очистки растворителя. Во-первых, каждый парогенератор работает при различных давлениях, которая влияет на тенденции осаждения, а также количества допустимых наращиванием депозита. Во-вторых, программа очистки воды химия для каждого парогенератора может быть различной, что также влияет на формирование потенциального вклада.

Что касается конфигурации, в некоторых подразделениях, низкого давления (LP) парогенератора служит питательной воды источника среднего давления (IP) и высокого давления (HP) котлов. Это показано на рисунке 2, где Л. барабан оснащен интегральным деаэратор (DA), сочетание которых служат питательной отопления и системы удаления воздуха для IP и генераторы HP пара. Такие конфигурации могут потребоваться специальные трубопроводы соглашений и / или методы очистки, чтобы ускорить процесс и предотвратить попадание химических веществ нежелательных местах. Практикующие еще находятся на кривой обучения для оптимальной процедуры очистки для этих подразделений.

Растворители

К наиболее популярным первичной растворителей сегодня соляной кислоты, этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА), лимонная кислота, гликолевая и-муравьиная кислота, с тиомочевиной, бромат аммония и персульфат аммония в качестве дополнительного меди моющие средства. HCl и ЭДТА самые распространенные первичные растворителей, поэтому они будут рассмотрены более подробно, чем другие.

Соляная кислота

На протяжении многих лет доминирующим котла очистки растворителя был HCl. Типичные процедуры вызова для котла должны быть заполнены с 5% -10%-ный раствор, который был вокруг нагретого до 150 градусов F до 160 градусов F. HCl довольно агрессивный, чтобы помочь статических методов всегда работает, хотя и временное циркуляционный насос может быть использовано для смешивать химические несколько минут каждый час. Азот булькает в нижние также достигает разную работу. Ингибитор коррозии необходимо добавить в раствор, и характерные выдержки раз ограничены до нескольких часов из-за потенциальной коррозии основного металла. Из химических агрессивных, как правило, снимает месторождений только те несколько часов. HCI содержащий 0,25% -1% от Бифторид аммония (NH ^ ^ к югу 4 F * HF или ABF) является предпочтительным для удаления растворителя кремнистых отложений. ABF преобразуется в плавиковой кислоты (HF), которая является одним из немногих химических веществ, которые агрессивны по отношению к силикатов.

Если концентрация меди в растворе, как ожидается, остается ниже 0,3%, раствор HCI может быть, легированных до 2% тиомочевины [(NH4) 2CS], чтобы удалить его. Это в сочетании HCI / тиомочевины растворитель хороший агент для чистки отложений, слоистых с медью. Повышение концентрации меди требуют отдельного этапа очистки бромат аммония (NH 4 ^ ^ к югу BrO ^ ^ 3 суб) или персульфат аммония [(NH ^ ^ к югу 4) ^ 2 ^ к югу S ^ 2 югу ^ O ^ подпункт 8 ^)] , при концентрации около 1% -3%, для окисления и растворения меди.

Концентрация свободных кислот в очистке HCl не следует допускать, чтобы упасть ниже 2%, и если да, то некоторые из провел решение должно быть осушены и свежие кислоты. В HCl / тиомочевины очистки, железа и меди концентрации не должно быть позволено превышать 1,5% и 0,3% соответственно, а переосаждение металлов может произойти.

HCI предлагает несколько преимуществ. Это быстродействующий растворитель, который агрессивен по депозитам. Он является хорошим растворителем для железорудных месторождений оксида слоистых с меди, и это является лучшим растворителем для удаления силикатов. Он хорошо работает в котлы с небольшой трубы, где тираж ограничен. И, это недорого. Тем не менее, это очень агрессивный, опасных химических веществ. Таким образом, вопросы безопасности являются первоочередными.

Для защиты котла, необходимо слить и промыть под азотной подушкой для предотвращения кислородного коррозии. Остаточная кислоты может вызвать серьезное повреждение, когда котел перезагрузки, так что щелочной boilout является обязательным до запуска. Это должно быть сделано сразу же после уборки, которая предусматривает, что котел находится в состоянии огонь Запальники и разогрева горелки.

И наконец, провели очистку растворителем считается опасными отходами. На некоторых предприятиях, разрешения на сброс отходов позволяет нейтрализовать известью в пруд, после чего растворенные металлы выпадают. Во многих других объектов, однако, отходы должны быть буксируемых вне офиса и распоряжается авторитетных фирм.

ЭДТА

Многие химические чистки, теперь выполняются с ЭДТА (рис. 3). ЭДТА принадлежит к классу соединений, известных как chelants. Chelant связывает, или "хелатов", другими атомами посредством атомов в пределах своей собственной структуры. ЭДТА является особенно эффективным в комплексообразования и трехвалентных катионов. Связь осуществляется через азот и одна половина атомов кислорода в молекуле ЭДТА. Связанных ионов появляются, как будто они находятся в клетке.

Наиболее популярные процедуры используется tetraammonium ЭДТА, в котором два атома водорода, в конце каждой молекулы (4 всего) заменяются аммония (NH 4 ^ ^ к югу) ионов. Аммиак является щелочной, а также типичные очистки ЭДТА проводится при рН от 9 до 9,5. Tetraammonium ЭДТА не так агрессивны по отношению к депозитам HCI, так что обычная практика предусматривает котла должны быть заполнены с 5%-ным раствором, а затем выстрелил до температур жидкого составит около 275. Это увеличивает реакционную способность химических веществ.

В естественных циркуляции единиц, после первоначального обжига, котел должен быть попеременно охлаждается до температуры приблизительно 240 degF или так и после refired до 275 градусов F, чтобы распространить это химическое вещество. Уборка подрядчик будет вручную распространить решение с нижние через парового барабана с помощью внешнего насоса (который установлен до начала очистки).

Железа удаления стадии очистки ЭДТА может занять от 12 до 36 часов до концентрации железа стабилизируются. Бесплатный ЭДТА концентрациях, не должно быть позволено ниже 0,4%. Если концентрация свободного ЭДТА приближается или достигает этой точки, то частичное осушение и внедрение свежих растворителя не требуется. После удаления железа завершена, система остывает примерно до 150 градусов F, а затем окислителя (такого, как воздух с нитритом натрия, кислорода или перекиси водорода) вводится в действие решение меди удаления. Этот этап, как правило, значительно короче, чем стадия удаления железа и может занять всего лишь 7:56 часов. Окислителя преобразует меди 2 окисления, после чего это комплекс с ЭДТА.

Преимущества tetraammonium ЭДТА, включают следующее. Химических гораздо меньше, чем агрессивный HCl и процесс выполняется в щелочной, так что если немного остаточных остается в котле после очистки и полоскания, он не будет атаковать трубы, как HCl будет. Само химическое вещество не столь опасной, как HCI, хотя запах аммиака будет видно. Во многих местах, провел растворителя может быть испарились в котле, что значительно снижает стоимость проекта. Медь удаления часто не требует предварительной стадии или полностью отделены второй шаг.

Среди его недостатков является то, что котел должен быть уволен в ходе процесса, а также химические необходимо вручную распространены из-за замачивания не работает. Хотя ЭДТА не столь опасным, как HCI, вопросы, касающиеся безопасной высокой температуры жидкости должны быть рассмотрены. Если котла температура превышает 300 ° F, ЭДТА разлагаются. В стрельбе, объем котловой воды разбухает, что может потребовать частичного осушения решение, которое должно быть сделано под азотной подушкой. Наконец, ЭДТА стоит дороже, чем HCl.

Хотя перечень недостатков, как представляется, довольно длинный, преимущества часто более чем компенсировать трудности. Главными из них являются низкий коррозионную активность химических и способности, во многих случаях, в отношении такого объекта не испарится растворитель провел в котле. Возможность удаления меди с теми же решение с использованием дополнительных кислородом или воздухом, является еще одним важным фактором.

Другой вариант ЭДТА диаммоний версия, в которой рН растворителя устанавливается в диапазоне от 5 до 6. Это растворитель, чем более реактивным tetraammonium ЭДТА, и нужно только нагревается примерно до 200 градусов F, чтобы быть эффективными. Тем не менее, ниже скорость нагрева снижает способность химических распространить в котле.

Лимонная кислота

Хотя название вызывает в воображении кислоты процесса очистки, лимонной кислоты (рис. 4) похожа на ЭДТА в том, что chelant и связать обе железа и меди. Лимонная кислота очистки процедура аналогична ЭДТА 1.

Два лимонной основе растворителей - популярных моноаммониевой и диаммония. В первом случае растворителя рН около 3,5 до 4, и оптимальный рабочий диапазон температуры 180 градусов F-200E Diammmonium лимонной кислоты решения имеют более высокий рН от 5 до 6, и это растворитель несколько менее агрессивны по отношению к депозитам, так более высокой температуре (240 градусов F-275 F град) требуется для того, чтобы эффективно выполнять.

Лимонная кислота не является таким сильным, как chelant ЭДТА, и, следовательно, не так популярны, для пост-оперативной чистки, хотя это может быть, легированных ABF, чтобы удалить кремнезема месторождений. Это иногда предпочитали для предварительной оперативной чистки, где окислов железа составляют основную часть депозитов, где агрессивные кислоты, как HCl не требуется. Предварительно оперативной очистки HRSGs является одним из таких приложений.

Потому что лимонная кислота органических материалов, таких как ЭДТА, его часто можно испарились в котле после чистой, если экологические разрешения завода позволяет.

Гликолевая / муравьиной кислоты

Гликолевая (C ^ 2 югу ^ H ^ подпункта 5 ^ O ^ ^ 3 к югу) и муравьиной (CH 2 ^ к югу ^ O ^ 2 ^ к югу) кислот сильные органические кислоты, которые в основном используются для очистки oncethrough котлов. Как уже упоминалось ранее, уборка oncethrough блок требует лечения пароперегревателя и решофер. Соляная кислота не должны быть использованы, поскольку хлоридов нападут труб из нержавеющей стали в этих областях. Гликолевая / муравьиной кислоты комбинация служит хорошей заменой.

Типичным начиная концентрации около 2% гликолевая и 1% муравьиной кислоты. Оптимальный диапазон температуры 180 градусов F-200 град F. Эти кислоты являются опасными, поэтому правильное меры предосторожности должны быть приняты, так же как и для любого другого растворителя.

вопросы удаления отходов

Место не позволяет подробный обзор отходов растворителя вопросы распоряжения, но они могут иметь очень сильное влияние на платежеспособность и процесс выбрали. Стоимость проекта может возрасти на треть или больше, когда отходы для буксировки выездные для утилизации.

Некоторые растения имеют экологические разрешения, что позволяет химической очистки отходов, которые будут выпаривают в котел, который работает хорошо, если растворитель organicbased потому, что эти растворители испаряются так и не представляют проблем коррозии в котле. Некоторые номера имеют право отправить химической очистки отходов, золы прудов. Это является более практичным с отходами HCl, в котором обращение с известью осадков причин тяжелых металлов, повышает рН воды в щелочную. Лайм лечения chelant отходов, является менее эффективным, поскольку chelant держится решительно металлов. В некоторых случаях, на месте распоряжении не разрешено, так что выбор растворителя в основном диктуется химических веществ), который будет наиболее эффективен для удаления отложений.

ЛИТЕРАТУРА

1. Буекер, B., "Шаг за шагом руководство для химической очистки котлов," Хим. Eng. Прогресс, 92 (9), с. 72-78 (сентябрь 1996).

2. Френьер, В., С. Барбер, "Выбери Лучшее Теплообменник способ очистки," Хим. Eng. Прогресс, 94 (7), с. 37-44 (июль 1998).

3. Буекер, B., "Химия конденсатора и мониторингу эффективности деятельности: насущная необходимость для надежной работы паровая котельная," Труды 60-й ежегодной международной конференции воды, инженеров общество Западной Пенсильвании. Pittsburgh, PA, с. 75-82 (октябрь 16-20.1999).

4. Электроэнергия научно-исследовательский институт "Руководящие принципы для химической очистки сжигания ископаемого топлива парогенераторостроние Systems," EPRI TR102401, проект 2712-06, Заключительный доклад, электрический научно-исследовательский институт державой, Пало-Альто, Калифорния (июнь 1993).

5. Бабкок

6. Буекер, B., "Основы химии Паровая поколение" Издательский PennWell, Tulsa, OK (2000).

Брэд Буекер является инженером службы СЭДА, Inc (RO. Box 3950; Лоуренс, KS 66046-0950, телефон: (785) 842-6870, факс: (785) 842-6944, E-почта: < HREF = "mailto: beakertoo@aol.com"> <beakertoo@aol.com />), очистка котла химических и промышленных фирм услуг. Ранее он служил в качестве воды и системы очистки сточных вод руководителя в UCB Фильмы, в качестве старшего химика для Бернс