71. Загрязнение поверхностей нагрева продуктами сгорания. Способы очистки загрязненных поверхностей

Надежность и экономичность работы котлов в значи­тельной степени определяются состоянием поверхностей на­грева.

При сжигании золосодержащих топлив, как твердых, так и жидких, на поверхностях нагрева котлов образуются шлакозоловые отложения, в результате чего снижаются техни­ко–экономические показатели котельных установок.

Внутренние отложения на стенках труб вызывают повы­шение температуры металла, что может привести к их пере­греву и разрыву.

Коррозия труб поверхностей нагрева приводит к появ­лению разрывов, а эрозия (износ) их – к утонению стенок труб, а значит, снижению рабочего ресурса котла.

Формирование отложения на поверхностях нагрева – ре­зультат ряда сложных физико–химических процессов.

Отложения по температурной зоне образования подраз­деляются отложения на низкотемпературных и на высоко­температурных поверхностях нагрева. Первые – формиру­ются в зоне умеренных и низких температур дымовых газов на поверхностях нагрева, имеющих сравнительно низ­кую температуру стенки (экономайзеры и "холодный" конец воздухоподогревателя). Вторые – образуются в зоне вы­соких температур стенки топочной камеры, на экономайзе­рах котлов с высокими параметрами пара, пароперегрева­телях, горячем конце воздухоподогревателя.

По характеру связи частиц и механической прочности слоя отложения подразделяются на сыпучие, связанные рыхлые, связанные прочные и сплавленные (шлаковые).

По минеральному и химическому составам различают щелочно–связанные, фосфатные, алюмосиликатные, суль­фитные и отложения с большим содержанием железа. В за­висимости от места нахождения по периметру омываемой газовым потоком трубы отложения делятся на лобовые, тыльные и отложения в зонах минимальной толщины по­граничного слоя.

Спекшиеся отложения на лобовых поверхностях труб обычно образуют гребни, высота которых может достигать 200–250 мм.

На тыльной стороне высота отложений бывает меньше. При определенных условиях спекшиеся отложения могут перекрывать межтрубные пространства.

Образование отложений может быть связано не только с осаждением золы, но и с конденсацией на относительно холодных трубах поверхностей нагрева щелочных соедине­ний или оксида кремния, сублимировавшихся из минераль­ной части топлива в процессе его горения. Температурные пределы и интенсивность конденсации паров щелочных соединений и оксида кремния на поверхностях нагрева зави­сят в основном от их парциального давления в продуктах сгорания.

В ряде случаев на формирование отложений большое влияние оказывают химические процессы, происходящие в слое отложений (образование сульфатосвязанных соеди­нений и др.).

На сегодняшний день существа два основных метода очистки теплообменных аппаратов - химический и физический. Основным условием которое следует выполнять при реализации любой из методик, это сохранение целостности конструкции и полноценное удаление всех имеющихся отложений. Это важно не только для сохранения работоспособности оборудования, но и для обеспечения безопасности персонала. Грамотное выполнение очистительных работ обеспечит оптимальную периодичность и скорость их выполнения.

Наиболее популярным методом, в том числе и на котельных, является химический, а в частности химические промывки. Для очистки поверхности нагрева используется ингибированная соляная кислота, после обработки которой обязательно производится щелочение. К сожалению, при всей своей активности, соляная кислота способна разъедать лишь карбонатные отложения. Соответственно, если в состав накипи вошли силикатные или сульфатные соли, то в химический раствор должны быть добавлены такие вещества, как фтористые соединения. Они в отличии от соляной кислоты отлично борются с солями, вымывая их с теплообменных стенок. К фтористым соединениям относятся NH 4 F , NaF , HF.

Стоит помнить, что накипь откладывается на стенках неравномерно. Ее слой, примерно в 2-3 раза толще в той части, где наблюдается максимальная температура нагрева. Таким образом, если проводить химическую промывку полной очистки поверхности трубопровода, то в определенный момент кислотный состав начнет взаимодействовать с металлом и в то же время разъедать накипь в тех местах, где ее было значительно больше. Коррозия протекает наиболее активно в местах различных соединений: сварных, завальцованных, заклепочных и др.

При использовании магнитного способа создается магнитное поле, которое оказывает непосредственное влияние на движущийся сквозь него поток жидкости. Если в воде содержатся ферромагнетики, например такие как частицы железа, то при протекании ее сквозь полюсное пространство магнитного аппарата в ней образуются так называемые центры кристаллизации, вокруг которых начинают скапливаться соли. Благодаря этому процессу образуется не накипь, которая плотным слоем окутывает поверхность трубопроводов, а шлам, состоящий из частиц крупного размера.

Для создания магнитного поля необходимой мощности могут использоваться как электромагниты, так и постоянные - энергонезависимые. Поэтому все существующие на сегодняшний день аппараты, основанные на данной технологии условно подразделяют на два вида. К первой группе относится оборудование с постоянными магнитами, которое используется для воды, наполняющей паровые котлы среднего и низкого давления. Во вторую группу входят аппараты, работающие на электромагнитах постоянного и переменного тока. Они чаще всего используются в системах теплоснабжения, оборотного охлаждения и в водогрейных котлах.

Эффект от данного метода проявляется в разной степени и во многом зависит как от характеристик оборудования и его настроек ( время воздействия, сила магнитной индукции, скорость потока и т.д.), так и от химического состава непосредственно воды, подвергаемой обработке.