Pomimo utrzymywania zale-canych sposobów korekcji obiegu wodno-parowego oraz

stosowania prawidłowych reżimów technologicznych, na powierzchni wymiany ciepła powstają osady, które:• pogarszają wymianę ciepła,• sprzyjają zjawisku kumulacji za-

nieczyszczeń pomiędzy ścianką rury a masą wody kotłowej,

• powodują uszkodzenie warstewek ochronnych,

• wspomagają procesy korozyjne na powierzchniach grzewczych,

• zmniejszają żywotność rur kotło-wych.

Dlatego też chemiczne czysz-czenie parownika jest niezmiernie ważnym elementem eksploatacji kotła. Prawidłowe przeprowadzenie procesu chemicznego czyszczenia, przy dotrzymaniu odpowiednich reżi-mów technologicznych, pozwoli zmi-nimalizować zagrożenia wynikające z wyżej wymienionych czynników.

Kiedy czyścimy parowniki kotłów?

Na to pytanie nie ma jedno-znacznej odpowiedzi. Osady są różne zarówno pod względem skła-du chemicznego, jak i struktury, nie rozkładają się równomiernie na powierzchniach ogrzewalnych pa-rownika. Parametry, takie jak budowa kotła, zastosowany reżim chemiczny

czy też materiały konstrukcyjne w obiegu wodno-parowym mają znaczący wpływ na ilość i skład che-miczny powstających osadów. Che-miczne 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 fi rmy profi laktycznie zalecają

Oczyszczanie parowników kotłów energetycznych

Podstawowym celem chemicznego czyszczenia parowników kotłów energetycznych jest usunięcie z ich powierzchni wewnętrznych zanieczyszczeń i osadów powstałych w trakcie eksploatacji.

Michał Łodej

„ENERGOPOMIAR” Sp. z o.o.

Zakład Chemii i Diagnostyki

Ciśnienie robocze

[MPa]8,6 ÷ 12,4 12,4 ÷ 17,9 12,4 ÷ 17,9 17,9 ÷ 22,0 > 22,0

Typ kotła

Ko

cio

ł w

alc

zak

ow

y

Ko

cio

ł w

alc

zak

ow

y

Po

dk

ryty

czn

y k

oci

oł

prz

ep

ływ

ow

y

Po

dk

ryty

czn

y k

oci

oł

prz

ep

ływ

ow

y

Na

dk

ryty

czn

y k

oci

oł

prz

ep

ływ

ow

y

źró

dło

status

[g/m2] [g/m2] [g/m2] [g/m2] [g/m2]

Co

mb

ust

ion

En

gin

ee

rin

g

Czysty - <150 <150 <150 <150

Umiarkowanie

zanieczysz-

czony

- 150 ÷ 400 150 ÷ 400 150 ÷ 400 150 ÷ 250

Zanieczysz-

czony- >400 >400 >400 >250

Ba

bco

ck

& W

ilco

x

Nie wymaga

czyszczenia- <100 <100 <100 <100

Rozważyć

czyszczenie- 100 ÷ 120 100 ÷ 120 100 ÷ 120 100 ÷ 120

Czyścić - >120 >120 >120 >120

EP

RI

Nie wymaga

czyszczenia<100 <70 <70 <50 <40

Rozważyć

czyszczenie100 ÷ 300 70 ÷ 230 70 ÷ 230 50 ÷ 150 40 ÷ 140

Czyścić >300 >230 >230 >150 >140

przeprowadzenie procesu chemiczne-go czyszczenia parownika kotła co 4-5 lat, niezależnie od ilości osadów.

Wytyczne VGB zalecają przepro-wadzenie chemicznego czyszczenia wewnętrznych powierzchni kotła, gdy ilość osadów osiągnie wartość 100 g/m2. Natomiast bezwzględnie zaleca się przeprowadzenie che-micznego czyszczenia przed zmianą sposobu korekcji obiegu wodno-parowego.

Tab. 1. Wytyczne dla chemicznego czyszczenia rur ekranowych

remonty i utrzymanie ruchu

42 ECiZ 11/2011 www.energetyka.e-bmp.pl

11_2011_energetyka.indd 4211 2011 t k i dd 42 2011-11-22 14:03:262011 11 22 14 03 26

Jak czyścimy?Istnieje wiele metod chemicznego

czyszczenia parowników kotłów. Nie-które z nich wymagają rozbudowanej instalacji pomocniczej, ale charaktery-zują się za to wysoką skutecznością.

Wiadomym jest, że kluczowym kryterium doboru odpowiedniej me-tody czyszczenia oraz zastosowania kąpieli chemicznej jest skład osadu. Ponadto niemałe znaczenie przy doborze technologii oczyszczania ma typ kotła, budowa geometryczna pa-rownika, 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 pra-cujących 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 kąpie-le o niskim (5 do 7%) lub wyższym stężeniu kwasu (ok. 20% – stosowane zwłaszcza przy dużym udziale związ-ków miedzi w osadzie). Jako substan-cje wspomagające kwas solny stosuje się kwas fl uorowodorowy lub kwaśny fl uorek amonu oraz tiomocznik.

Obecnie, gdy jednym z głównych kryteriów decydujących o wykonaniu procesu chemicznego czyszczenia kotła jest cena wykonania tego pro-cesu, należy skupić się na metodach o niskich kosztach instalacji pomoc-niczej, a jednocześnie gwarantujących wysoką skuteczność.

Ostatnio dość popularną i sku-teczną okazała się metoda che-micznego czyszczenia polegająca na wykorzystaniu kompaktowych stanowisk do dozowania i chemicz-nego czyszczenia. Rozwiązanie takie minimalizuje koszty instalacji pomoc-niczej. Z reguły wymaga jedynie nie-wielkich 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 po-mocnicza ogranicza się maksymalnie do kilku metrów rurociągu DN 50÷60 zakończonych połączeniem

kołnierzowym. W takim rozwiązaniu większość podłączeń odbywa się przy użyciu chemoodpornych węży o od-powiednich średnicach. Zastosowane w instalacjach kompaktowych pompy pozwalają na szybkie wprowadzanie kąpieli chemicznych do parowników kotłów.

Zazwyczaj instalacja kompak-towa pozwala na wprowadzenie do parownika kotła wodnych roztwo-rów 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 neutrali-zacji kąpieli chemicznej w czasie jej zrzutu z parownika kotła.

Jak odbywa się to w praktyce?• Kotły walczakowe

W przypadku kotłów walczako-wych z naturalną cyrkulacją wprowa-dzenie kąpieli chemicznej przeważnie odbywa się poprzez kolektor odwod-nień kotłowych. W niektórych przy-padkach, gdy średnica odwodnień kotłowych jest zbyt mała lub skład chemiczny kąpieli do chemicznego czyszczenia mógłby zagrozić zawo-rom odwadniającym, stosuje się wpię-cie do wyczystek jednej bądź dwóch dolnych komór ekranowych.

Często w trakcie oddolnego zalewania parownika kotła kąpie-lą chemiczną stosuje się zmienne stężenie roztworów, co umożliwia dobre mieszanie w rurach parowni-ka i zwiększa efektywność samego

rozpuszczania osadu. Po wypełnieniu parownika proces mieszania roztworu w parowniku można również zwięk-szyć poprzez okresowe wtłaczanie powietrza lub gazu inertnego.

Sposób typowego podłączenia instalacji kompaktowej do chemicz-nego 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 opera-cjach, takich jak płukanie lub pasy-wacja 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 spe-cjalne 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 prowizo-rycznego 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 wtła-czania stężonych chemikaliów do kotła, gdzie ulegną one wymieszaniu

Rys. 1. Schemat

chemicznego

czyszczenia parownika

kotła z zastosowaniem

kompaktowego stano-

wiska do dawkowania

chemikaliów

ECiZ 11/2011 43www.energetyka.e-bmp.pl

remonty i utrzymanie ruchu

11_2011_energetyka.indd 4311 2011 t k i dd 43 2011-11-22 14:03:562011 11 22 14 03 56

z cyrkulującą w parowniku wodą. Metodę autocyrkulacji przedstawiono schematycznie na rys. 2.

• Kotły z cyrkulacją wymuszonąW porównaniu z kotłami wal-

czakowymi, gdzie proces mieszania kąpieli trzeba wymusić za pomocą autocyrkulacji bądź stosując metodę zalewania kotła roztworami chemika-liów o zmiennym stężeniu, w kotłach z pompami cyrkulacyjnymi sytuacja jest o wiele łatwiejsza. W większości przypadków do wymuszenia cyrkulacji można wykorzystać pompę bądź pom-py 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 pom-py cyrkulacyjnej jest przedostanie się agresywnej kąpieli chemicznej do układu chłodzenia silników. Z reguły silniki pomp cyrkulacyjnych są chło-dzone poprzez pompowane medium. Zagrożenie to można wyeliminować poprzez zastosowanie tymczasowej instalacji, która wytworzy bufor wodny chroniący silnik pompy cyrkulacyjnej w trakcie cyrkulacji kąpieli chemicz-

Rys. 2. Metoda

autocyrkulacji

nej. Schematycznie obieg procesu chemicznego w kotłach z wymuszoną cyrkulacją przedstawiono na rys. 3.

Podobnie jak w przypadku kot-ła 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 niebez-piecznego etapu, jakim jest podawanie chemikaliów do układu w sposób cał-kowicie hermetyczny i niestwarzający zagrożenia dla środowiska, i zaangażo-wanych osób. W celu zabezpieczenia wewnętrznych powierzchni przed wtórną korozją, w trakcie płukania po kąpieli kwasującej oraz w trakcie odwadniania, wtłaczany jest azot.

PodsumowanieEfektem chemicznego czyszczenia

parowników kotła jest bezawaryjna eksploatacja kotłów parowych. W więk-szości przypadków kotły nie są wypo-sażone w stałą instalację pozwalającą na przeprowadzenie takiego procesu. Po-przez dobór odpowiednich technologii i wykorzystanie odpowiedniego sprzętu pomocniczego można przeprowadzić czyszczenie przy minimalnych nakła-dach związanych z budową instalacji pomocniczych. Wieloletnie doświadcze-nie Energopomiaru w tej dziedzinie oraz rozwój usług, mający na celu polepszenie bezpieczeństwa i skuteczności procesu chemicznego czyszczenia, gwarantują klientom satysfakcjonujące korzyści technologiczne i ekonomiczne.

Literatura1. Praca zbiorowa: Guideline internal cleaning of

water-tube steam generating plants and associated pipework - VGB-R 513 e, VGB Power-Tech 2002.

2. Praca zbiorowa: Guidelines for chemical cleaning of conventional fossil plant equipment, EPRI, 2001.

3. 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.

Rys. 3. Schemat

czyszczenia parownika

kotła z wymuszoną

cyrkulacją

remonty i utrzymanie ruchu

44 ECiZ 11/2011 www.energetyka.e-bmp.pl

11_2011_energetyka.indd 4411 2011 t k i dd 44 2011-11-22 14:03:572011 11 22 14 03 57