Технологии очистки паровых котлов

А.В.Колосов, директор, ООО «Инновации-Евросервис», г. Электросталь

В процессе эксплуатации паровых котлов, на их внутренних поверхностях нагрева — трубках, коллекторах и барабанах, образуется накипь, которая существенно снижает теплопередачу и препятствует нагреву воды (рис. 1). Перерасход топлива, в зависимости от толщины накипи, может достигать очень существенных величин. Если 1 мм накипи вызывает перерасход топлива в 2-3%, то 3 мм накипи уже — 6-7% [1].

В настоящее время существует несколько наиболее распространенных методов очистки: механическая, гидродинамическая, гидрохимическая, электроразрядная. Ниже мы расскажем о данных технологиях более подробно.

Механическая очистка

Данный вид очистки является традиционным, самым дешевым методом очистки паровых котлов. Для этих целей используются специальные шарошки, щетки, скребки, вращающиеся насадки (в случае подключения к пневмоприводу). Механическая очистка применяется и эффективна при наличии отложений небольшой толщины и прочности. Один из серьезных минусов механической очистки котлов заключается в том, что при использовании насадок с острыми режущими кромками или гранями, происходит ненормируемое воздействие насадки на металл очищаемой трубы, в результате чего возможно возникновение локальных утонений или повреждений стенки трубы.

Гидродинамическая очистка котлов

В тех случаях, когда отложения в паровых котлах имеют небольшую толщину, умеренную прочность, а для заказчика важна скорость очистки котла, применяется гидродинамическая очистка котлов установкой высокого давления.

Оборудование для этих целей представляет собой насос высокого давления и емкость с водой, соединенные шлангами. Как правило, оборудование устанавливается на базе автофургона (рис. 2.) и имеет емкости различного объема от 1 до 5 м 3 (рис. 3). Через выходной шланг и специальные насадки вода подается в очищаемую трубу под высоким давлением — до 300 атм. Благодаря этому труба очищается с высокой скоростью. В данном исполнении электропитание оборудования — автономное, через бортовую сеть автомобиля. Оборудование предназначено для очистки паровых котлов любой мощности.

Существует также установка высокого давления малого размера, она удобна для очистки котлов малой мощности (рис. 4).

Рис. 4. Установка для промывки бытовых котлов.

Следует отметить, что гидродинамическая очистка не применяется в случаях, если в трубе отсутствует проходное сечение или трубка забита накипью высокой прочности и значительной толщины.

Химическая очистка котлов

Весьма распространенным методом очистки является химическая очистка паровых котлов. Суть ее состоит в прокачивании через очищаемый котел растворов кислот или щелочей. Химические растворы подбираются под конкретные образцы отложений, полученные с каждого планируемого к химической очистке объекта. Для этих целей используются средства на основе соляной, серной, ортофосфорной кислоты. При этом в состав моющего раствора обязательно входят специальные ингибиторы коррозии, которые предотвращают химическую коррозию трубок очищаемого котла.

Процедура химической очистки котлов состоит из следующих этапов: обследование котла, производство контрольной вырезки, анализ химического состава накипи, подбор моющего реагента, очистка котла, промывка и нейтрализация котла, утилизация моющего раствора.

Средние сроки выполнения химической очистки котлов составляют 1-2 дня — для котлов малой мощности, 2-4 дня — для котлов средней мощности, 4-8 дней для котлов большой мощности. Метод химической очистки котлов не позволяет очищать полностью забитые трубки. Стоимость очистки котлов при использовании данного метода наивысшая, среди других методов, в связи с использованием дорогостоящих химических реагентов.

Электроразрядная очистка котлов

Электроразрядная очистка является относительно новым методом, среди существующих, поскольку первые работающие электроразрядные технологии появились не ранее 20 лет назад. Остановимся подробнее на этом виде очистки.

Суть метода, вкратце, заключается в следующем. В результате электрических разрядов, осуществляемых в рабочей жидкости, в ней образуются скоростные гидропотоки, упругие колебания высокой интенсивности и кавитационные образования. Электрическая дуга, проникая в толщу отложений, раскалывает их и измельчает, далее скоростные гидропотоки выносят отложения из очищаемой полости. За счет совокупности этих явлений достигается очистка труб от накипи практически любой прочности.

Из практики электроразрядной очистки котлов

Электроразрядное оборудование состоит из блока управления и защиты, конденсатора и повышающего трансформатора (рис. 5). Поскольку все эти элементы представляют собой электрооборудование, необходимо поместить его на изолированной от металлоконструкций площадке. По возможности, размещение оборудования необходимо выполнить в центральной части верхнего барабана. Это делается для того, чтобы можно было проводить очистку котла от накипи с двух сторон, не перемещая оборудование.

Рис. 5. Оборудование для электроразрядной очистки.

Общий принцип очистки котла очень прост. Рабочий кабель-электрод подается через отверстие для лючка в верхнем барабане в каждую трубку. Как правило, с одной стороны парового котла размещаются конвективные трубки в большом количестве. с другой стороны котла размещены экранные трубы. Они идут в два ряда по центральной горизонтальной оси верхнего барабана.

Для успешной подачи рабочего кабеля в каждую трубку требуются пластиковые сантехнические трубы, диаметром 40 мм. Поскольку длина барабанов котлов может быть более 5 метров, то при работе используются трубы разной длины: 0,5, 1, 2 м. Двухметровых труб должно быть две, чтобы обеспечить требуемую жесткость при очистке дальних труб. Для того, чтобы пластиковые трубки завести в очищаемые трубы, используются пластиковые уголки того же диаметра, с углами 30 и 45 градусов (одеваются друг на друга), или плавный переходник на 90 О . Если есть возможность, можно изготовить две металлические заглушки, для того, чтобы заполнить водой котел до уровня верхних экранных труб, как показано на рис. 6.

Очистку желательно начинать с конвективных труб, используя пластиковую направляющую трубу длиной 0,5 м. Вначале очищаются два верхних ряда с левой и правой стороны барабана и один ряд, который находится под водой. Так очищается несколько рядов в глубину барабана, насколько хватает длины трубы 0,5 м. После этого используется труба длиной 1 м, далее — 2 м. После этого двухметровая труба наращивается более мелкими трубами. Таким образом, очищаются все конвективные трубы (по три ряда с левой и правой стороны барабана), до экранных труб (они будут очищены с другой стороны) (рис. 7). Иногда попадаются старые котлы типа КРШ-4 (предшественники ДКВР-4), у которых имеется только один люк и трубы, в том числе экранные, идут по всей длине барабана. В 2011 г. нашей компанией была проведена очистка такого котла. Нужно сказать, что очистка от накипи этого парового котла потребовала немало изобретательности и экспериментов, поскольку очистка парового котла с находящимся внутри барабана оператором категорически запрещена!

В первую очередь из парового котла КРШ-4 были демонтированы паропроводы и сепарационные устройства, поскольку они затрудняли доступ к очищаемым трубкам. После этого мелом были размечены ряды трубок, для того, чтобы не ошибиться с выбором, поскольку дальние трубки очень тяжело считать, они сливаются, если освещение недостаточное.

При том, что очистку парового котла от накипи производит, в основном, один человек, он все время должен искать пути оптимизации процесса очистки.

Выше были рассмотрены технологические аспекты очистки парового котла от накипи, приспособления и технология работы. Однако наиболее важным аспектом является контроль качества очистки котла, выполняемый посредством таких органов чувств человека, как осязание и слух. Это объясняется тем, что не представляется возможным визуально контролировать процесс очистки на протяжении всего времени работ. Конечно, подбор режима работы оборудования производится визуально: очищаются три-пять нижних вертикальных трубок на разных режимах (частота и мощность), сливается вода из котла до уровня нижнего барабана и производится визуальный контроль трубок. Таким образом, становится понятно, какой минимальный режим работы оборудования выбрать.

Зачастую бывает так, что даже котловая труба диаметром 51 мм полностью забивается накипью, которая образует пробки или полностью забитые глухие участки разной длины. В этих случаях необходимо попытаться пробить пробку сверху. Если это не представляется возможным в течение, допустим, 30-60 минут, то эта трубка фиксируется, ее очистка проводится позднее.

После того, как закончена очистка всех трубок котла, кроме непроходных трубок, вода сливается, из нижнего барабана удаляется шлам.

Полностью забитые трубки можно попытаться очистить, подавая рабочий кабель и воду из нижнего барабана так, как это представлено на фотографии (рис. 8).

В 2012 г. специалистами нашей компании была проведена очистка от накипи парового котла Е-1 /0,9. В трети трубок котла отсутствовало проходное сечение! Часть полностью забитых трубок удалось очистить (46 трубок), среди них все 25 экранных труб очищались через нижний барабан. При этом один специалист управляет рабочим кабелем, другой специалист подает воду в трубки. Шланг с водой продет через пластиковую трубу с двумя уголками по 45°.

Выводы

Практика показывает, что не существует единственной, оптимальной технологии для очистки всех паровых котлов с различным характером накипи и отложений! Каждый метод очистки обладает своими достоинствами и недостатками. Поэтому, при выборе технологии очистки специалистами должно приниматься во внимание множество факторов: тип котла, производительность, толщина и прочность отложений, наличие и расположение ресурсов (вода, электричество), климатические условия на объекте и другие.

Литература

1. В.М. Тарасюк, «Эксплуатация котлов». Практическое пособие для оператора котельной, Москва, ЭНАС, 2011, стр. 118.

Источник

Организация и проведение ремонта котельного агрегата

7.1. Виды ремонтов котельного агрегата

В процессе работы котельной установки происходит естествен ное изнашивание основного и вспомогательного оборудования и, кроме того, возможны разного рода его повреждения. В связи с этим возникает необходимость в восстановлении изношенных элементов. В зависимости от характера восстановительных работ они проводятся либо в период межремонтного обслуживания, либо во время планово-предупредительных (профилактических) ремон тов (текущие и капитальные ремонты).

В период межремонтного обслуживания, т.е. в период эксплуатации котельного агрегата, ведется надзор за оборудованием, включающий в себя смазку, обтирку, чистку, наружный осмотр, выявление неисправностей, проверку нагрева частей и элементов и по мере необходимости мелкий ремонт оборудования, исправ ление незначительных дефектов, крепление деталей и др. Все дс фекты, выявленные в период эксплуатации, должны устранят ься немедленно, без останова агрегата, если это допускается правила ми техники безопасности.

Работы по межремонтному обслуживанию агрегата не планиру ют, они входят в должностные обязанности персонала вахты и дежурного слесаря.

Планово-предупредительные ремонты котельного оборудования проводят согласно плану: текущий ремонт 2 — 3 раза в год, капитальный — 1 раз в год. Объем работ зависит от типа оборудования и его состояния. В состав текущего ремонта входят частичная раз борка оборудования; разборка и проверка отдельных узлов; ремонт или замена изношенных деталей; осмотр состояния отдель ных элементов; проверка и опробование отремонтированного оборудования.

При текущем ремонте проводится наружная и внутренняя чис з ка поверхностей нагрева; ремонт обмуровки; промывка пароперегревателя и замена отдельных изношенных труб; ремонт армату ры и гарнитуры котла; проверка плотности воздушного подогре вателя; ремонт дымососов и вентиляторов; проверка состояния и ремонт контрольно-измерительных приборов и аппиригуры ап го матики. Текущий ремонт выполняется на месте установки обору дования или в ремонтной мастерской.

При капитальном ремонте котельного агрегата полностью восстанавливается первоначальное состояние оборудования и улучшаются его технические характеристики путем проведения модернизации. Капитальный ремонт предусматривает выполнение следующих работ: полная разборка котельного оборудования; замена частей, узлов и деталей, имеющих значительный износ; исправление обнаруженных дефектов и повреждений. По окончании ремонта проводят сдачу-приемку оборудования.

Сдача оборудования после капитального ремонта проводится ремонтным персоналом или руководителем работ ремонтного цеха, а приемка оборудования — это обязанность руководства котельной. Процесс приемки включает в себя выполнение работ по узлам при холодном состоянии оборудования, а также проверку и испытания оборудования. Приемка оборудования завершается оформлением соответствующих документов, после чего котельный агрегат считается годным к эксплуатации.

В процессе эксплуатации котельного агрегата могут возникнуть внезапные нарушения в работе оборудования (аварии), их устранение приводит к необходимости внеплановых аварийных ремонтов. В зависимости от объема восстановительных работ аварийный ремонт может быть отнесен к текущему или капитальному. Правильно организованная система планово-предупредительных ремонтов позволяет сократить до минимума возможность аварийного ремонта.

Ремонт поверхностей нагрева котла и пароперегревателя. Перед началом такого ремонта котел отключается от магистралей перегретого и насыщенного пара, питательной воды, непрерывной продувки посредством установки заглушек с хвостовиками. Концы экранных и кипятильных труб у барабанов и коллекторов очищают для их осмотра. После этого проводится гидравлическое испытание на плотность при рабочем давлении, во время которого внимательно осматривают поверхности нагрева, коллекторы, сварные швы, вальцовочные соединения.

Некоторые виды ремонта, например выправление прогнутых труб или труб, имеющих отдулины и вмятины, наварка изношенных снаружи стенок труб, замена поврежденных участков, можно проводить на месте, т.е. без удаления указанных элементов из барабана или коллектора. Трубы, которые не могут быть отремонтированы на месте, нужно вырезать и заменить их новыми.

Ремонт водяных экономайзеров. Перед началом ремонта выявляются дефекты экономайзера в процессе визуального осмотра и гидравлического испытания. Опрессовку проводят при рабочем давлении котла.

У чугунных экономайзеров часто наблюдается течь во фланцах между калачами и оребренными трубами. Эти неплотности возникают вследствие изнашивания прокладок, а также поверхностей фланцев (забоины, канавки, риски на уплотнительных по нерхноетях).

Дефекты поверхностей фланцев устраняют путем проточки их на станках или вручную. При ремонте стальных экономайзеров необходимо тщательно проверить состояние участков труб вблизи вальцовочных соединений и сварных стыков.

Ремонт арматуры. Перед снятием арматуры необходимо очи етить ее от изоляции, а болты и гайки смазать керосином. В про цессе осмотра проверяется исправность корпуса, состояние уплотнительных поверхностей, чистота обработки цилиндрической и нарезной частей шпинделя и легкость его вращения.

Важнейшим узлом в арматуре, обеспечивающим герметичность запорного органа, являются уплотнительные поверхности. При разборке арматуры необходимо обращать особое внимание на состояние рабочих поверхностей клапанов и уплотнительных колец.

Одним из методов устранения небольших дефектов уплотни тельных поверхностей арматуры является их притирка с помощью абразивного материала (наждак, корунд, стеклянная пыль и др.), помещаемого между притираемыми поверхностями. Посредством притирки удаляются незначительные повреждения и неровности поверхностей глубиной до 0,05 мм. Более глубокие неровности (0,1 . 0,2 мм) устраняют шлифовкой или проточкой с последующей притиркой этих поверхностей.

Надежность работы арматуры во многом связана с состоянием сальниковых уплотнений, исправность которых зависит от состояния шпинделя, втулок, а также от качества и типа набивочных материалов. После ремонта арматура подвергается гидравлическому испытанию на прочность и плотность.

7.2. Очистка котельного агрегата от внутренних отложений

При нагревании и испарении воды на внутренних стенках экранных труб, пароперегревателя и водяного экономайзера об разуются отложения накипи, которые удаляют ручным, механи ческим или химическим способами.

Ручной способ очистки применяют для паровых котлов низкого давления. Накипь счищают молотками, скребками или шаберами.

Паровые котлы среднего давления очищают механическим способом с помощью инструмента, приводимого в действие элек тро- или пневмодвигателями. Очистку труб ведут из барабана сверху вниз, а очистку коллекторов — через люки. Очистку котлов от накипи осуществляют с помощью трубоочистителя (шарошки), а также пневматическими зубилами и круглыми проволочными щетками.

Котлы низкого и среднего давления очищают от накипи также химическими методами: содово-щелочным или фосфатным. При использовании содово-щелочного метода происходит размягчение карбонатной или силикатной накипи. Расход соды или каустика в данном методе составляет 1 . 2 кг/м3 котловой воды. Для размягчения накипи щелочной раствор нагревают до кипения и поддерживают такой нагрев продолжительное время, иногда несколько суток. В процессе кипячения раствора твердая накипь переходит в рыхлое состояние, т.е. отложения превращаются в шлам. Котел вскрывают, шлам удаляют, тщательно промывают и немедленно приступают к его механической очистке, так как разрыхленная накипь обладает способностью цементироваться.

Фосфатный метод очистки от накипи применим для любого состава накипи. Выщелачивание ведется раствором Na3PO4, при его расходе 2 кг/м3 воды. Котел заполняют данным раствором до нормального уровня и поднимают давление в котле до 0,25 МПа. Продувку котла ведут каждые 0,5 ч с подкачкой питательной воды. После того как из котла начнет вытекать чистая вода, продувку прекращают.

Очищенный от накипи котел внимательно осматривают с внутренней и наружной сторон, проверяют, нет ли трещин, опасных коррозионных разъеданий и других дефектов. По устранении дефектов, как и по истечении очередного срока внутреннего осмотра или гидравлического испытания, котел предъявляют инспектору Ростехнадзора для освидетельствования и получения соответствующего разрешения на работу.

КОНСЕРВАЦИЯ И ЗАЩИТА КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТАОТ СТОЯНОЧНОЙ КОРРОЗИИ. ТЕХНИЧЕСКОЕОСВИДЕТЕЛЬСТВОВАНИЕ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА

Основное и вспомогательное оборудование котельных агрегатов подвергается коррозии не только тогда, когда оно находится в работе, но, главным образом, когда простаивает. Продолжитель и ость простоев по разным причинам может колебаться в пределах от суток до нескольких месяцев. Следует помнить, что когда котел 1.1 ставят на капитальный и текущий ремонты, факторы коррозии существенно изменяются. Так, если в паровом тракте в уело виях эксплуатации поверхности металла соприкасаются с пере гретым паром и подвергаются паровой (газовой) коррозии, то при остановах конденсация пара приводит к образованию на поверх пости металла пленки влаги, в связи с чем развитие получаю! процессы электрохимической коррозии.

Коррозионные повреждения оборудования во время простоев, при повреждения в результате так называемой «стояночной коррозии», вызваны попаданием атмосферного воздуха в трубную систему котельного агрегата. Например, во время капитальных п текущих ремонтов, когда проводят ревизию арматуры, замену поверхностей нагрева, вскрывают и осматривают коллекторы и барабаны котельных агрегатов, происходят неизбежное нарушение герметичности аппаратуры, полное или частичное освобождение ее от воды. Даже при полном дренировании осушить внутреннюю поверхность сложных и развитых трубных систем паровых и во дяных трактов котлов практически невозможно. Через пленку влаги начинается диффузия атомов и молекул кислорода воздуха, приводя к коррозии поверхностей нагрева.

Чтобы устранить опасные последствия стояночной коррозии, нужно своевременно принять меры по ее предотвращению. Сне циальные меры или способы уменьшения повреждаемости обору дования в результате его коррозии во время простоев объедини ются общим понятием — консервация оборудования. Для защи ты котельных агрегатов от коррозии используют разные методы коп сервации.

В котлах малой и средней производительности используется сухой метод защиты. Метод заключается в том, что котел очищв ют от накипи и шлама, промывают и просушивают. В просушен ный котел устанавливают противни с кусками прокаленного хлористого калия, негашеной извести или силикагеля, которые поглощают влагу, после чего котел герметично закрывают.

Газовый способ защиты заключается в заполнении котла азотом под давлением около 1 кПа (100 мм вод. ст.).

Мокрый способ защиты от коррозии заключается в заполнении котла слабым щелочным раствором едкого натра или фосфата натрия, который подогревают до 80. 100°C при слабом огне в топке, а затем перемешивают с помощью насоса. Воду из котла сливают через спускной штуцер, а обратно воду подают через парозапорный вентиль.

При останове котельного агрегата на короткое время рекомендуется мокрый способ консервации, а на длительный — сухой или газовый.

Каждый котельный агрегат должен подвергаться техническому освидетельствованию до пуска в работу (первичное техническое освидетельствование), а также периодически в процессе эксплуатации и внеочередному техническому освидетельствованию в необходимых случаях. Первичное и внеочередное технические освидетельствования проводятся инспектором Ростехнадзора, а периодические технические освидетельствования — инженером специализированной организации, имеющим разрешение органов Ростехнадзора на выполнение этой работы.

Процесс технического освидетельствования включает в себя наружный и внутренний визуальные осмотры и гидравлическое испытание. Наружный и внутренний осмотры при первичном техническом освидетельствовании проводятся с целью проверить, что котел и его элементы не имеют повреждений и установлены в соответствии с ПТЭ; при периодических и внеочередных технических освидетельствованиях — с целью установить исправность котла и возможность его дальнейшей работы.

При наружном и внутреннем осмотрах котла должно быть обращено внимание на выявление возможных трещин, надрывов, отдулин, выпучин, коррозии стенок, течей сварных, вальцовочных соединений, а также повреждений обмуровки.

Гидравлические испытания имеют целью проверку прочности элементов котла и плотности соединений.

Технические освидетельствования проводятся в следующие сроки: наружный и внутренний осмотры — не реже 1 раза в четыре года; гидравлические испытания — не реже 1 раза в восемь лет. Организация — владелец котла также должна самостоятельно проводить наружный и внутренний осмотры после каждой чистки внутренних поверхностей или ремонта элементов, но не реже чем через 12 мес, а также перед предъявлением котла для освидетельствования органам Ростехнадзора. Гидравлические испытания под рабочим давлением владелец котла обязан проводить каждый раз после вскрытия барабана, коллектора или ремонта котла.

Внеочередное освидетельствование проводится, если котел находился в бездействии более 12 мес; если котел был демонтирован и установлен на новом месте; после выправления выпучин или вмятин па корпусе, а также после ремонта основных элементов котла с помощью сварки; после замены барабана, коллектора, жрана, пароперегревателя, водяного экономайзера; после замены более 50 % общего числа экранных и кипятильных труб.

Результаты каждого технического освидетельствования записывают в паспорт котла.

Источник