книги из ГПНТБ / Говерт А.А. Водоподготовка для локомобилей

За последнее время в целях облегчения ручного труда для очистки котлов от накипи стали применять специаль­ ные шарошки с электрическими, гидравлическим и механи­ ческим приводами. Пневматические шарошки работают сжа­ тым воздухом с давлением до 6 ати и использованием отрабатываемого воздуха для удаления счищенных с поверх­ ностей нагрева накипи и шлама. Турбошарошки с гидрав­ лическим приводом могут быть изготовлены на месте. При незначительном слое накипи (1—2 мм) давление воды до поступления в гидравлические турбошарошки должно со­ ставлять 1 —1,2 ати-, при значительных накинеотложениях

молоточки; 4 —стенка дымогарной трубы; 5—слой накипи.

давление воды приходится повышать примерно до 6 ати. Расход воды для привода шарошек составляет около

1,3 л/сек.

Работы по очистке накипи шарошками надо производить осторожно во избежание повреждения обрабатываемых поверхностей, а также самих шарошек. Износ обрабаты­ ваемых поверхностей и невозможность хорошо очистить их во всех местах являются недостатками механического спо­ соба.

В Северном морском пароходстве для очистки дымогар­ ных труб от накипи было применено предложенное Губи­ ным пневматическое приспособление, изображенное на рис. 54. В этом устройстве сжатый воздух под давлением 4—6 ати подается по трубе 1 в корпус 2. Благодаря имею­ щейся в корпусе 2 системе воздухораспределения молоточ­ ки 3 получают возвратно-поступательное движение и уда­ ряют изнутри по стенке дымогарной трубы 4; под воздей­ ствием этих ударов отложившаяся на дымогарной трубе накипь 5 разрушается. Поданным Северного морского паро­

151

ходства, приспособление Губина ускоряет процесс очистки труб от накипи в 10 раз при толщине последней до 8 мм. Помимо приспособления Губина и шарошек, за последнее время на местах созданы и другие устройства для очистки котлов от накипи (например, в виде непрерывных цепей и лент, приводящихся в движение электродвигателями).

29. КИСЛОТНЫЙ СПОСОБ

Кислотный способ очистки котлов от накипи имеет опре­ деленные преимущества по сравнению с механическим спо­ собом: он менее трудоемок и требует меньшего времени на очистку котла. При этом способе нет необходимости извлекать из корпуса локомобильного котла выдвижную трубную систему и преимущества его несомненны, когда требуется произвести сроуную очистку котла от накипи без длительного перерыва в работе. Однако наряду с ука­ занными преимуществами этот способ имеет тот суще­ ственный недостаток, что кислота разъедает котельный ме­ талл. Даже в случае применения 'специальных пассиваторов или, как их еще называют, ингибиторов, защищающих металл от разъедающего действия кислоты и значительно уменьшающих скорость коррозии металла, кислотные метотоды не могут быть рекомендованы как систематическое мероприятие для очистки локомобильных котлов от накипи. Кислотную очистку можно применять лишь не более 1—2 раз за время службы котла. Наиболее опасным является разъедающее действие кислоты при очистке от накипи ста­ рых котлов, а котлы, имеющие дефекты (например, неплот­ ности или микротрещины в вальцовочных или заклепочных соединениях и сварных швах), вообще нельзя подвергать кислотной очистке. В связи с тем, что на поверхности на­ грева котла слой накипи распределяется неравномерно, кислотный раствор наряду с растворением накипи воздей­ ствует также и на оголенный металл, причем чем выше концентрация и температура раствора кислоты, тем силь­ нее он разъедает металл.

Учитывая изложенное, кислотную очистку локомобиль­ ных котлов от накипи можно поручать лишь опытным спе-' циалистам и осуществлять, руководствуясь специальными инструкциями. До проведения кислотной очистки необхо­ димо тщательно проверить техническое состояние котла и устранить все выявленные дефекты, так как в противном случае металл в местах неплотностей и других дефектов

152

будет подвержен разъеданию кислотны,м раствором. О воз­ можности осуществления кислотной очистки котла состав­ ляют специальный акт.

Надо иметь в виду, что не все виды накипи можно уда­ лять при помощи одной только соляной кислоты. Для уда­ ления, например, силикатной накипи, состоящей в основ­ ном из силикатов кальция СаБЮз и магния MgSiCb, наря­ ду с соляной кислотой необходимо применять фториды (20—30 г/л фтористого натрия или фторида аммония).

Плохо удаляется соляной кислотой также и сульфатная накипь. Наиболее пригодна соляная кислота для удаления карбонатной накипи. Помимо соляной кислоты, для удале­ ния накипи могут применяться также фосфорная и хромо­ вая кислоты. До начала кислотной очистки желательно отобрать из котла образцы накипи и проверить эффектив­ ность воздействия на них различных кислот. Например, можно воздействовать соляной кислотой разной концентра­ ции (2—10%) и при различных температурах (от 25—75°С) в течение 4—8 ч. На основе опытного воздействия на об­ разцы накипи подбираются оптимальная концентрация и температура раствора кислоты. Если же испытать образцы накипи не представляется возможным, потребную концен­ трацию соляной кислоты для очистки котлов от карбонат­ ной и смешанной накипи можно принимать ориентировоч­ но следующую:

Пример подсчета количества и концентрации раствора соляной кислоты' приведен в приложении 6.

Если расчетная концентрация превышает 10%, то снача­ ла котел заполняют 10%-ным раствором, а затем недостаю­ щее количество кислоты добавляют в процессе самой очист­ ки. Для очистки котлов от карбонатной накипи обычно при­ меняют 2—6%-ный раствор соляной кислоты; для смешан­ ных накипей концентрацию принимают примерно на 3% выше. Наилучшей температурой кислотного раствора для карбонатных накипей является 25—45° С, а для смешанных

30—40° С и выше.

153

Для уменьшения разъедающего действия кислоты на металл при проведении работ по очистке котлов от накипи к раствору кислоты добавляют специальные вещества, на­ зываемые пассиваторами или ингибиторами. В качестве ингибиторов применяются уротропин, фурфурол, карбазол, формалин, пиридин, хинолин, «Уникол», столярный клей и др., причем для каждой кислоты наиболее подходящими являются определенные ингибиторы. Так, например, для соляной кислоты наиболее приемлемыми являются уротро­ пин и формалин; применяется также «Уникол».

В настоящее время для очистки котлов и другого обору­ дования от накипи промышленностью выпускается соля­ ная кислота в смеси с ингибитором (обычно «Уникол»); такая кислота называется ингибированной. При затрудне­ ниях в получении ингибированной кислоты необходимая концентрация ингибитора £ килограммах на 1 м3 раствора кислоты может быть ориентировочно подобрана по следую­ щим данным:

Температура, ®С

Наименование ингибиторов

20—30 40—50 60-70

Температура кислотного раствора не должна превы­ шать 65—70° С, так как с повышением температуры защит­ ные свойства ингибиторов снижаются.

Кислотная очистка котла от накипи может осуществ­ ляться двояко: путем залива раствора кислоты в котел или при помощи принудительной циркуляции кислотного ра­ створа. Установки для кислотной очистки с принудительной циркуляцией могут быть целесообразны при устройстве их специализированными организациями в виде передвижек, смонтированных, например, в товарном вагоне или на авто­ машине, которые можно использовать для очистки большо­ го количества котлов на многих локомобильных станциях. Следует иметь в виду, что при подогреве кислотного раство­ ра путем разведения огня в топке применение принудитель­ ной циркуляции является обязательным.

Для разовой очистки локомобильного котла от накипи

154

наиболее целесообразно готовить 6—8%-ный раствор соля­ ной кислоты в отдельном 'баке емкостью до 1 ж3 и затем этот раствор 'переливать в предварительно промытый котел.

Залив кислотного раствора можно производить через любое отверстие в верхней части котла. Для очистки кот­ ла от накипи обычно бывает достаточно воздействия ки­ слотного раствора в течение 10 ч. Процесс очистки считает­ ся законченным, когда концентрация раствора снизится до 0,5—1 % и дальнейшее снижение концентрации прекра­ щается. Использованный раствор кислоты, продукты реак­ ции, отскочившие кусочки накипи и шлама удаляются по продувочной линии в дренаж. После кислотной очистки ко­ тел промывают теплой водой. Затем его заливают 1—2%- ным раствором щелочи (NaOH) или (Na2C03, Na3P 0 4) и кипятят в течение 3—4 ч. Это необходимо для нейтрализа­ ции остатков кислоты и восстановления на поверхности металла оксидной защитной пленки, которая в процессе кислотной очистки разрушается. После кипячения котлу дают остынуть, затем его опорожняют и вентилируют. Да­ лее, котел подвергают освидетельствованию и гидравличе­ ской опрессовке, о чем составляется специальный акт. Вспомогательное оборудование и трубопроводы' после кис­ лотной очистки надо промыть водой и заполнить 1%-ным раствором щелочи.

Во время проведения кислотных и щелочных очисток котлов от накипи необходимо соблюдать правила техники безопасности и промышленной санитарии при работе с ки­ слотами и щелочами. Весь обслуживающий персонал, уча­ ствующий в этих работах, должен иметь соответствующую спецодежду и другие защитные средства.

30. СОДОВО-ЩЕЛОЧНОЙ, ФОСФАТНЫЙ И ДРУГИЕ СПОСОБЫ

Содово-щелочной способ очистки котлов от накипи яв­ ляется менее эффективным, чем кислотный. Этот способ не обеспечивает полного растворения накипи; в данном случае она только размягчается, что облегчает последующую меха­ ническую очистку котла. Поэтому содово-щелочной способ не является самостоятельным, а служит лишь как пред­ варительное мероприятие перед .механической очисткой кот­ ла. Процесс размягчения накипи при содово-щелочном ме­ тоде происходит очень медленно; требуется длительное (в течение 20—24 ч) кипячение 1—2%-ным раствором кау­ стической или кальцинированной соды. Давление в котле

155

при кипячении (поддерживается равным 1,5—2 ати. После остывания котла из него выпускают раствор щелочи, из­ влекают выдвижную трубную систему и как можно скорее производят очистку с тем, чтобы накипь не затвердела на поверхности металла.

Содово-щелочной .метод пригоден только для гипсовых, силикатных и смешанных накипей (спреобладанием гипсо­ вых и силикатных); для обработки карбонатной накипи этот .метод неэффективен.

Более универсальным является фосфатный метод, так как он пригоден для накипей любого состава. Дозирова­ ние фосфатов в котел производится из расчета 2—5 кг без­ водного тринатрийфосфата на 1 мг водяного объема котла; производят кипячение раствора в течение 10—12 ч при дав­ лении 1—3 ати и продувку котла до наинизшего уровня по водомерному стеклу, после чего подкачивают воду и до­ бавляют тринатрийфосфат из расчета 1,5 кг безводного реагента на 1 м3 воды и снова производят кипячение в те­ чение 10—12 ч; так повторяют несколько раз. При каж­ дой продувке берут пробу котловой воды и при отсутствии в ней загрязнений фосфатирование прекращают. Вся опера­ ция продолжается 24—72 ч. После фосфатирования котел опорожняют, извлекают выдвижную систему и как можно скорее производят механическую очистку и промывку котла.

Д л я очистки л ок о м о б и л ь н ы х к отл ов м о ж е т бы ть р ек о м ен ­

При другом варианте подобной очистки промытый ко­ тел загружают тринатрийфосфатом (0,1—0,2 кг/м3 но без­ водному реагенту) и стеблями подсолнечника (1 кг/м3) и затем пускают его в обычную эксплуатацию на 25— 30 дней с периодическими продувками. Затем котел про­ мывают, и таким образом он очищается от всей накипи.

156

Использование стеблей подсолнечника имеет большое преимущество, заключающееся в том, что для чистки кот­ ла от накипи нет необходимости извлекать из котла вы­ движную трубную систему.

Выщелачивание накипи ' можно осуществлять также с помощью препарата, называемого «Антидепон». Этот пре­ парат (тип Б) дозируется из расчета 4,5—5 кг/м3. Щелоче­ ние производится при давлении 1—4,5 ати с периодической продувкой через каждые полчаса. После того как из котла станет выходить чистая вода, ему дают остынуть, затем опорожняют, извлекают трубную систему и как можно ско­ рее производят механическую очистку.

Применяемые для щелочения котлов реагенты могут разъедающе действовать на арматуру из цветных металлов, поэтому рекомендуется перед щелочением снять с котла всю медную и бронзовую арматуру. Если снять арматуру по каким-либо причинам нельзя, то после щелочения надо тщательно проверить ее состояние.

Очистку локомобильных котлов от накипи можно про­ изводить также при помощи описанных выше ультразвуко­ вых и электромагнитных способов; но эффектность их нуж­ дается в дополнительной экспериментальной проверке.

31. ОЧИСТКА АРМАТУРЫ И ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Помимо локомобильного котла, в процессе эксплуата­ ции приходится также систематически очищать от накипи и шлама арматуру и вспомогательное оборудование. От­ дельные детали арматуры для очистки от накипи нагре­ вают предварительно в горячей воде и помещают на 3—8 ч в 5%-ный раствор соляной кислоты, потом их прочищают металлическими щетками и промывают в 1%-ном растворе каустической соды и чистой воде. Во избежание поврежде­ ний с особой тщательностью надо очищать детали инжек­ торов. Трубки водоиодогревателей можно очищать как шарошками, так и кислотным способом.

32. ПРОМЫВКА ЛОКОМОБИЛЬНЫХ КОТЛОВ

При эксплуатации локомобилей широко практикуется промывка их котлов, которая может производиться и как самостоятельное мероприятие и как дополнительная мера

1.57

после очистки от накипи. Сроки между отдельными про­ мывками котла зависят от качества питательной и котло­ вой вод, конструкции и режима работы локомобиля и уста­ навливаются в процессе эксплуатации опытным путем.

Рекомендуется произвести промывку локомобильного котла после первых 500 ч его работы. В зависимости от ре­ зультатов этой промывки легче установить сроки дальней­ ших промывок, которые затем корректируют в процессе эксплуатации.

Во многих случаях (например, при внутрикотловой химводоподготовке, частичном натрий-катионировании, внутрикотловых термоумягчителях и др.) в локомобильных кот­ лах образуется большое количество шлама и рыхлой наки­ пи, которые даже при хорошо налаженном водном режиме не удается полностью удалить из котла. Чтобы удалить из котла этот шлам, а также растрескавшуюся и рыхлую на­ кипь нет необходимости извлекать выдвижную трубную систему, во многих случаях достаточно произвести лишь про­ мывку. Для осуществления промывки сначала из остыв­ шего котчла постепенно спускают воду, в период опорожне­ ния котла открывают люки и начинают промывку. Про­ мывная вода подается под давлением 2—5 ати по шлангам через сопло диаметром 15—18 мм. При выпуске воды из котла промывку надо начинать как можно быстрее с тем, чтобы не дать возможности накипи затвердеть на поверхно­ сти металла. Лучше всего промывать котел теплой водой (35—40° С). Для обеспечения теплой промывки можно вы­ пускать из котла горячую воду в питательный приямок или специальный бак и затем подавать ее насосом на промывку. Промывать котел холодной водой ^разрешается лишь после того, как он полностью остынет. Грязная вода после про­ мывки отводится в дренаж; ее можно также спускать в приямок конденсационной воды и затем при помощи циркуляционного насоса сбрасывать в канализацию или поверхностный водоотвод (в зависимости от местных усло­ вий).

Промывка пароперегревателя может осуществляться раствором ингибированной соляной кислотьи с последую­ щей нейтрализацией щелочью. Легкорастворимые соли и частицы шлама можно удалять из пароперегревателя про­ мывкой теплой водой (60—70° С) либо кипячением воды в перегревателе с последующей промывкой. Очищать па­ роперегреватели от отложений путем отжига нельзя.

158

Г Л А В А В О С Ь М А Я

КОНТРОЛЬ ПРОЦЕССОВ ВОДОПОДГОТОВКИ

33. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Для обеспечения нормального водного режима локомо­ биля необходимо систематически проверять (правильность осуществления (процессов водоподготовки и результаты! ее применения. Одним из показателей правильности водопод­ готовки являются обеспеченность нормальной работы локо­ мобиля, полное отсутствие или наличие небольшого коли­ чества накипеотложений на поверхностях нагрева, а также отсутствие коррозии и нормальное качество пара. Себе­ стоимость обработки 1 ж3 водьк должна 6bifb минимальной. Контроль качества водоподготовки надо осуществлять с та­ ким расчетом, чтобы можно было в случае необходимости внести своевременно коррективы! в ее процессы, не допу­ стить нарушения нормального водного режима котла и пре­ дотвратить возможность аварийного состояния.

Хорошим способом проверки результатов водоподготов­ ки являются периодические осмотры поверхностей нагрева локомобильног-о котла, водолодогревателя и некоторого другого вспомогательного оборудования. В соответствии с Правилами Госгортехнадзора обязательный полный ос­ мотр локомобильного котла с извлечением трубной системы должен производиться с представителем Котлонадзора не реже 1 раза в 3 года.

При осмотре котлов тщательно обследуют характер, толщину слоя, а также места отложений накипи и шлама; отбирают образцы накипи для определения их химического состава и (физических свойств в специальных лабораториях. Особо тщательно проверяют наличие коррозионных разру­ шений и трещин. При наличии накипи толщиной более 1 мм состояние котла обычно считают аварийным. По на­ личию в котле шлама судят об эффективности шламоудаления. Результаты осмотра котла оформляются актом с указанием состояния поверхностей нагрева, характера от­ ложений накипи п шлама и общим заключением об эффек­ тивности применения водоподготовки. В тех случаях, когда имеется опасность увеличения относительной щелочности котловой воды, устанавливают индикаторы хрупкости.

При докотловой термической и термохимической водо­ подготовке и известково-содовом водоумягчении с подогре­ вом необходимо измерение температуры обрабатываемой

159

йоды для возможности контроля (полноты процессов осаж­ дения накипеобразователей. Для возможности замера тем­ ператур на соответствующих трубопроводах и в водоподгоговительных устройствах необходимо предусматривать установку гильз для термометров. Если измеряется темпе­ ратура водопроводной воды, то'последнюю надо опускать из крана в течение 5—7 мин, затем налить в ведро и погру­ зить в нее термометр на 6—7 мин. По показаниям термо­ метров можно сделать следующие выводы. Если темпера­ тура перегретого пара ниже нормальной, это может свиде­ тельствовать об ухудшении качества пара и наличии отложений в пароперегревателе. Недостаточный подогрев питательной воды* бывает при наличии накипи и шлама ■в трубах водоподогревателя, а также при засорении этих труб с наружной стороны масло.м. Повышение сверх 40° С температурьи циркуляционной воды, поступающей из мок­ ровоздушного насоса на градирню, может указывать на не­ достаточность кратности охлаждения.

В целях поддержания в исправном состоянии устройств самой водоподготовки необходимо их систематически про­ верять и ремонтировать в соответствии с предварительно разработанными графиками работ. Ориентировочно могут быть приняты следующие сроки ревизии основного водопод­ готовительного оборудования: катионитовые и осветлительные фильтрьи— 1 раз в полгода, термохимические умягчители — 1 раз в год, осветлители и отстойники — 2 раза в год, дегазаторы — 1 -раз в год, дозаторы— 1—2 раза в год.

Все случаи нарушения работы и остановок локомобиля по причине неудовлетворительного водного режима необхо­ димо фиксировать в эксплуатационных журналах. По орга­ низации и контролю водоподготовки на каждой локомо­ бильной установке должна иметься инструкция. Особое ме­ сто в способах контроля водоподготовки занимает химиче­ ский контроль.

Примерная форма журнальных записей при внутрикотловой и химводоподготовке приведена в приложении 7.

34. ХИМИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ

Эффективным способом проверки водоподготовки яв­ ляется химический контроль, который заключается в перио­ дическом отборе проб воды, проведении необходимых анализов и сравнении полученных результатов с норматив­ ными и расчетными данными. При контроле процессов во­ доподготовки (так же как и при их выборе) в качестве ос-

160